一種peo基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電解質(zhì)領(lǐng)域，其公開(kāi)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)、LiBF4/PC+DMC鋰鹽和鈦酸鹽；其中，LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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)，其鈦酸鹽能吸附BF4-形成配合物，從而使LiBF4的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率；且本發(fā)明屬于PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于鋰離子電池后，無(wú)泄漏、安全性能好，且能大大提高PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。
【專(zhuān)利說(shuō)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(wèn)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(wú)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(kāi)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(guò)程中不可避免的會(huì)含有雜質(zhì)(水)，在電化學(xué)循環(huán)過(guò)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(wèn)題，本發(fā)明所要解決的問(wèn)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)、LiBF4/PC+DMC鋰鹽和鈦酸鹽；其中，LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為1: 0.001?1: 0.05。
[0008]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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LiBF4/PC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L;且PC (碳酸丙酯)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，所述鈦酸鹽選自鈦酸鋇或鈦酸銅。
[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、將鈦酸鹽加入L i BF4/PC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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LiBF4/PC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L;且PC (碳酸丙酯)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，所述鈦酸鹽選自鈦酸鋇或鈦酸銅。
[0017]本發(fā)明提供的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其鈦酸鹽能吸附BF4_ (四氟膦酸陰離子)形成配合物，從而使LiBF4的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率；且本發(fā)明屬于PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于鋰離子電池后，無(wú)泄漏、安全性能好，且能大大提高PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)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。
【具體實(shí)施方式】
[0019]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)、LiBF4/PC+DMC鋰鹽和鈦酸鹽；其中，LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為1: 0.001-1:0.05，PC與DMC為混合電解液，起到增塑劑的作用，而鈦酸鹽則為添加劑。PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)、LiBF4和PC+DMC(表示PC與DMC的混合電解液)的用量為三者之間能形溶膠的一個(gè)質(zhì)量比例，即PC+DMC混合電解液的體積數(shù)可以與PEO基質(zhì)和LiPF4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。
[0020]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為1:0.02-1:0.05。
[0021]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiBF4/PC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L;且PC (碳酸丙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1: 2。
[0022]所述PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述鈦酸鹽選自鈦酸鋇或鈦酸銅。
[0023]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:
[0024]S1、將鈦酸鹽加入LiBF4/PC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為1:0.001-1:0.05 ；
[0025]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)。
[0026]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LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為1:0.02-1:0.05。
[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，步驟SI中，所述LiBF4/PC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L;且PC (碳酸丙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[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，所述鈦酸鹽選自鈦酸鋇或鈦酸銅。
[0029]本發(fā)明提供的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其鈦酸鹽能吸附BF4—(四氟膦酸陰離子)形成配合物，從而使LiBF4的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率；且本發(fā)明屬于PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于鋰離子電池后，無(wú)泄漏、安全性能好，且能大大提高PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。[0030]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]下述各實(shí)施例和對(duì)比例中，電導(dǎo)率通過(guò)四探針測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。
[0032]實(shí)施例1
[0033]在手套箱中，將添加劑鈦酸鋇超聲30min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC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，LiBF4與鈦酸鋇的摩爾比為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，即得到添加了鈦酸鋇的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0034]實(shí)施例2
[0035]在手套箱中，將添加劑鈦酸銅超聲25min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC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，LiBF4與鈦酸銅的摩爾比為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，即得到添加了鈦酸銅的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0036]實(shí)施例3
[0037]在手套箱中，將添加劑鈦酸鋇超聲20min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC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，LiBF4與鈦酸鋇的摩爾比為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，即得到添加了鈦酸鋇的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0038]實(shí)施例4
[0039]在手套箱中，將添加劑鈦酸銅超聲15min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC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與鈦酸銅的摩爾比為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，即得到添加了鈦酸銅的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0040]實(shí)施例5
[0041]在手套箱中，將添加劑鈦酸鋇超聲IOmin分散于lmol/L的LiCF3C02/PC+DMC (PC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與鈦酸鋇的摩爾比為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，即得到添加了鈦酸鋇的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0042]實(shí)施例6
[0043]在手套箱中，將添加劑鈦酸銅超聲5min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC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，LiBF4與鈦酸銅的摩爾比為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，即得到添加了鈦酸銅的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0044]對(duì)比例I
[0045]在手套箱中，將干燥好的PEO微孔膜浸入lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC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)。
[0046]下表為實(shí)施例f 6和對(duì)比例I制備的PEO基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果O
[0047]
【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)、LiBF4/PC+DMC鋰鹽和鈦酸鹽；其中，LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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LiBF4/PC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L ;且PC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，所述鈦酸鹽選自鈦酸鋇或鈦酸銅。
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、將鈦酸鹽加入LiBF4/PC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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LiBF4與鈦酸鹽的摩爾比為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LiBF4/PC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L ;且PC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，所述鈦酸鹽選自鈦酸鋇或鈦酸銅。
【文檔編號(hào)】H01M10/0565GK103456989SQ201210176659
【公開(kāi)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