一種peo基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電解質(zhì)領(lǐng)域，其公開了一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法；該P(yáng)EO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，包括PEO基質(zhì)、LiCF3CO2/EC+DMC鋰鹽和硫酸鹽；其中，LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.001~1:0.05。本發(fā)明提供的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其硫酸鹽能與水分子作用，從而避免水參與電極反應(yīng)進(jìn)而生成酸腐蝕雙層電容器的鋁箔，能大大提高使用本發(fā)明做電解質(zhì)的雙層電容器的穩(wěn)定性；且本發(fā)明屬于PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于雙層電容器后，無泄漏、安全性能好，且能大大提高使用含LiCF3CO2的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)作電解質(zhì)的雙電層電容器的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電解質(zhì)領(lǐng)域，尤其涉及一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全問題是制約大容量、高功率鋰離子電池應(yīng)用的瓶頸。目前廣泛使用的液態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)生的漏液、電解質(zhì)氧化分解及熱失控等引起的燃燒、爆炸是電池的主要安全隱患。凝膠聚合物電解質(zhì)鋰離子電池因具有安全、無泄漏、漏電流小等優(yōu)點(diǎn)而被研究者們所重視。并且凝膠聚合物電解質(zhì)是一種新型的功能高分子材料，可同時(shí)作為隔膜和電解質(zhì)材料，可使電池薄形化，從而提高電池造型設(shè)計(jì)的靈活性。
[0003]PEO具有固態(tài)電解質(zhì)的易加工，熱塑性好等優(yōu)點(diǎn)，適合做電解質(zhì)基質(zhì)材料，
[0004]三氟乙酸鋰(LiCF3CO2)因?yàn)樵铣杀镜?，且與有機(jī)聚合物的相容性好，是比較具有開發(fā)前景的用于凝膠電解質(zhì)的鋰鹽之一，然而，含三氟乙酸鋰的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)在制備的過程中不可避免的會(huì)含有雜質(zhì)(水)，在電化學(xué)循環(huán)過程中，水將參與電極反應(yīng)生成酸，從而腐蝕雙電層電容器的鋁箔，導(dǎo)致使用含LiCF3CO2的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)作電解質(zhì)的雙電層電容器的穩(wěn)定性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問題，本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，包括PEO基質(zhì)、LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽和硫酸鹽；其中，LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.ΟΟ?:0.05ο
[0008]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.02~1:0.05。
[0009]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L ;且EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[0010]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述硫酸鹽選自硫酸鋇或硫酸銅。
[0011]本發(fā)明還提供一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟:
[0012]S1、將硫酸鹽加入LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.001~1:0.05 ；
[0013]S2、將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5飛Omin后將其取出，即得到PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。`
[0014]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法,步驟SI中，所述LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.02~1:0.05。
[0015]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，步驟SI中，所述LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L ;且EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[0016]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，步驟SI中，所述硫酸鹽選自硫酸鋇或硫酸銅。
[0017]本發(fā)明提供的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其硫酸鹽能與水分子作用，從而避免水參與電極反應(yīng)進(jìn)而生成酸腐蝕雙層電容器的鋁箔，能大大提高使用本發(fā)明做電解質(zhì)的雙層電容器的穩(wěn)定性；且本發(fā)明屬于PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于雙層電容器后，無泄漏、安全性能好，且能大大提高使用含LiCF3CO2的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)作電解質(zhì)的雙電層電容器的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備工藝流程圖；
[0019]圖2為分別使用實(shí)施例1制得的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)與對(duì)比例I制得的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的雙電層電容器在不同循環(huán)次數(shù)下的比電容關(guān)系圖；其中，橫坐標(biāo)為循環(huán)次數(shù)，縱坐標(biāo)為比電容值(F/g)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，包括PEO基質(zhì)、LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽和硫酸鹽；其中，LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05，EC與DMC為混合電解溶液，起到增塑劑的作用，而硫酸鹽則為添加劑。PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)、LiCF3CO2和EC+DMC (表示EC與DMC的混合電解溶液)的用量為三者之間能形溶膠的一個(gè)質(zhì)量比例，即EC+DMC混合電解液的體積數(shù)可以與PEO基質(zhì)和LiCF3CO2的質(zhì)量數(shù)形成溶膠，在這一前提條件下，三者之間的質(zhì)量比可以任意組合。
[0021]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.02?1:0.05。
[0022]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L ;且EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[0023]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述硫酸鹽選自硫酸鋇或硫酸銅。
[0024]上述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法,如圖1所示,包括如下步驟:
[0025]S1、將硫酸鹽加入LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.001?1:0.05 ；
[0026]S2、將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5飛Omin后將其取出，即得到PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0027]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法,步驟SI中，所述LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.02?1:0.05。
[0028]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，步驟SI中，所述LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L ;且EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[0029]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，步驟SI中，所述硫酸鹽選自硫酸鋇或硫酸銅。[0030]本發(fā)明提供的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其硫酸鹽能與水分子作用，從而避免水參與電極反應(yīng)進(jìn)而生成酸腐蝕雙層電容器的鋁箔，能大大提高使用本發(fā)明做電解質(zhì)的雙層電容器的穩(wěn)定性；且本發(fā)明屬于PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于雙層電容器后，無泄漏、安全性能好，且能大大提高使用含LiCF3CO2的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)作電解質(zhì)的雙電層電容器的穩(wěn)定性。
[0031]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]下述各實(shí)施例和對(duì)比例中，雙電層電容器的穩(wěn)定性用200個(gè)循環(huán)后的比電容保持率表示，其測(cè)試具體為:以活性炭作為電極材料，以各實(shí)施例為電解液，組裝成扣式電池，利用CHI660A電化學(xué)工作站對(duì)其進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，測(cè)得其比電容保持率，即于30攝氏度條件下，在0-2v窗口范圍內(nèi)，以lA/g的恒電流反復(fù)充放電200個(gè)循環(huán)后的比電容與首次充放電比電容的比值。
[0033]實(shí)施例1
[0034]在手套箱中，將添加劑硫酸鋇超聲30min分散于lmol/L的LiCF3C02/EC+DMC (EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為10和20ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiCF3CO2與硫酸鋇的摩爾比為1:0.05 ;然后將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，60min后將其取出，即得到添加了硫酸鋇的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0035]實(shí)施例2
[0036]在手套箱中，將添加劑硫酸銅超聲25min分散于lmol/L的LiCF3C02/EC+DMC (EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為8和16ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiCF3CO2與硫酸銅的摩爾比為1:0.04 ;然后將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，40min后將其取出，即得到添加了硫酸銅的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0037]實(shí)施例3
[0038]在手套箱中，將添加劑硫酸鋇超聲20min分散于lmol/L的LiCF3C02/EC+DMC (EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為15和30ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiCF3CO2與硫酸鋇的摩爾比為1:0.02 ;然后將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，30min后將其取出，即得到添加了硫酸鋇的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0039]實(shí)施例4
[0040]在手套箱中，將添加劑硫酸銅超聲15min分散于lmol/L的LiCF3C02/EC+DMC (EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為20和40ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiCF3CO2與硫酸銅的摩爾比為1:0.01 ;然后將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，20min后將其取出，即得到添加了硫酸銅的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0041]實(shí)施例5
[0042]在手套箱中，將添加劑硫酸鋇超聲IOmin分散于lmol/L的LiCF3C02/EC+DMC (EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為5和IOml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiCF3CO2與硫酸鋇的摩爾比為1:0.005 ;然后將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，IOmin后將其取出，即得到添加了硫酸鋇的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0043]實(shí)施例6
[0044]在手套箱中，將添加劑硫酸銅超聲5min分散于lmol/L的LiCF3C02/EC+DMC(EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為17和34ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiCF3CO2與硫酸銅的摩爾比為1:0.001 ;然后將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5min后將其取出，即得到添加了硫酸銅的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0045]對(duì)比例I
[0046]在手套箱中，將干燥好的PEO微孔膜浸入lmol/L的LiCF3C02/EC+DMC (EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為10和20ml)的溶液中，60min后將其取出，即得到PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0047]圖2為分別使用實(shí)施例1制得的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)與對(duì)比例I制得的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的雙電層電容器在不同循環(huán)次數(shù)下的比電容關(guān)系圖；其中，橫坐標(biāo)為循環(huán)次數(shù)，縱坐標(biāo)為比電容值(F/g)。
[0048]從圖2中可以看出，使用實(shí)施例1中的電解質(zhì)的雙層電容器的首次充放電比電容為58.8F/g，循環(huán)200次后的比電容為48.4F/g，其保持率為82.3% ;而使用對(duì)比例I中的電解質(zhì)的雙層電容器的首次充放電比電容為58.3F/g，循環(huán)200次后的比電容為37.3F/g，其保持率為64.0% ;使用實(shí)施例1中的電解質(zhì)的雙層電容器的比電容保持率比使用對(duì)比例I中的電解質(zhì)的雙層電容器的比電容保持率高出了 18.3%，說明使用實(shí)施例1中的電解質(zhì)的雙層電容器比使用對(duì)比例I中的電解質(zhì)的雙層電容器的穩(wěn)定性好。
[0049]下表為實(shí)施例1飛和對(duì)比例I制備的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的比電容保持率測(cè)試結(jié)果。
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，包括PEO基質(zhì)、LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽和硫酸鹽；其中，LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.02-1:0.05。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述LiCF3CO2/EC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為1mol/L ;且EC與DMC的體積比為1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述硫酸鹽選自硫酸鋇或硫酸銅。
5.一種PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、將硫酸鹽加入LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.001-1:0.05 ； 52、將干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5飛Omin后將其取出，即得到PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述LiCF3CO2與硫酸鹽的摩爾比為1:0.02-1:0.05。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述LiCF3C02/EC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L ；REC與DMC的體積比為1:2。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述硫酸鹽選自硫酸鋇或硫酸銅。
【文檔編號(hào)】H01G11/56GK103456518SQ201210176633
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】周明杰, 鄧惠仁, 王要兵 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司