鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體及制備方法，采用溶液聚合法，將甲基丙烯酸甲酯0.5克，甲基丙烯酸縮水甘油酯質(zhì)量0.5克，相對(duì)于兩種單體總質(zhì)量為0.2~5%的偶氮二異丁腈加入到錐形瓶中，在50-100ml甲苯溶劑中充分?jǐn)嚢枞芙夤腆w；升溫到50-90攝氏度，恒溫2-10小時(shí)后冷卻，得到混合物溶液；將生成物分別用石油醚和80攝氏度去離子水洗滌數(shù)次，干燥得到共聚物基體聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯)。本發(fā)明制備的共聚物基體，具有更高的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。且本發(fā)明操作性強(qiáng)。
【專利說明】鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源材料領(lǐng)域，具體地說是鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了解決鋰離子電池的安全問題，聚合物電解質(zhì)被提出來取代液態(tài)電解質(zhì)。經(jīng)過30年的研究發(fā)現(xiàn)，聚合物電解質(zhì)(Wright P V.Br.Polym.J., 1975，7，319-327)不但具有安全性好，而且具有質(zhì)量輕、易成膜、可塑性高等高分子材料所特有的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]在聚合物電解質(zhì)研究的初期，大多數(shù)的研究方向主要集中在聚氧化乙烯及其衍生物方面。而傳統(tǒng)線性高聚態(tài)的聚氧化乙烯在室溫下結(jié)晶度大，離子電導(dǎo)率低(IO-7ScnT1)tj凝膠聚合物電解質(zhì)作為液態(tài)電解質(zhì)與全固態(tài)電解質(zhì)過渡產(chǎn)物，利用固定在微觀結(jié)構(gòu)中的液態(tài)電解質(zhì)分子實(shí)現(xiàn)離子傳導(dǎo)，具有較高的離子導(dǎo)電率。對(duì)于可應(yīng)用的聚合物電解質(zhì)而言，必須滿足以下條件:(1)較高的室溫鋰離子電導(dǎo)率，可以達(dá)到IO-3ScnT1，這是保證鋰離子電池快速充放電的基本條件；(2)較高的鋰離子遷移數(shù)，從而降低電解質(zhì)的濃差極化，提高電池的功率密度；(3)較高的化學(xué)、電化學(xué)及熱穩(wěn)定性，電化學(xué)窗口達(dá)到4.5V以上；(4) 一定的機(jī)械強(qiáng)度，以滿足鋰離子電池裝配過程的需要。
[0004]為了提高凝膠聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、成膜性以及力學(xué)性能，人們采用了一系列的方法:共混降低聚合物的Tg和結(jié)晶度，在聚合物主鏈或側(cè)鏈上添加極性基團(tuán)或非極性基團(tuán)形成接枝聚合物電解質(zhì)，加入各種添加劑(無機(jī)顆粒、非質(zhì)子型有機(jī)溶劑、離子液體)形成復(fù)合電 解質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體及其制備方法。
[0006]一種鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體的制備方法，其特征在于，具體步驟如下:
采用溶液聚合法，將甲基丙烯酸甲酯0.5克，甲基丙烯酸縮水甘油酯質(zhì)量0.5克，相對(duì)于兩種單體總質(zhì)量為0.2^5%的偶氮二異丁腈加入到錐形瓶中，在50-100ml甲苯溶劑中充分?jǐn)嚢枞芙夤腆w；升溫到50-90攝氏度，恒溫2-10小時(shí)后冷卻，得到混合物溶液；將生成物分別用石油醚和80攝氏度去離子水洗滌數(shù)次，干燥得到共聚物基體聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯。
[0007]一種鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體，由上述方法制備得到。
[0008]本發(fā)明構(gòu)思是:引入一種聚合物基體，即甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸縮水甘油脂兩種單體制備成的無規(guī)共聚物。從理論上講，甲基丙烯酸縮水甘油酯的引入，以增大主鏈的剛性，以及破壞甲基丙烯酸甲酯鏈段的規(guī)整性，抑制結(jié)晶。以此接枝共聚物作為基體材料制備的電解質(zhì)能夠具有較高的力學(xué)性能和離子電導(dǎo)率。[0009]由本發(fā)明制備的共聚物基體，具有更高的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。且本發(fā)明操作性強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是以實(shí)施例一制得的接枝共聚物為基體合成聚合物電解質(zhì)在不同溫度下的離子電導(dǎo)率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將通過實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受限于這些實(shí)施例。
[0012]實(shí)施例一:
采用溶液聚合法，稱取0.5g甲基丙烯酸甲酯、0.5g甲基丙烯酸縮水甘油酯、占單體總質(zhì)量5%的偶氮二異丁腈、100mL甲苯，加入到錐形瓶中，充分?jǐn)嚢枞芙夤腆w；升溫到60攝氏度，恒溫5小時(shí)后冷卻，得到混合物溶液；將生成物分別用石油醚和80攝氏度去離子水洗滌數(shù)次，干燥得到共聚物基體聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯。
[0013]實(shí)施例二:
采用溶液聚合法，稱取0.5g甲基丙烯酸甲酯、0.5g甲基丙烯酸縮水甘油酯、占單體總質(zhì)量2%的偶氮二異丁腈、80 ml甲苯，加入到錐形瓶中，充分?jǐn)嚢枞芙夤腆w；升溫到80攝氏度，恒溫5小時(shí)后冷卻，得到混合物溶液；將生成物分別用石油醚和80攝氏度去離子水洗滌數(shù)次，干燥得到共聚物基體聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯。
[0014]實(shí)施例三:采用溶液聚合法，稱取0.5g甲基丙烯酸甲酯、0.5g甲基丙烯酸縮水甘油酯、占單體總質(zhì)量1%的偶氮二異丁腈、50ml甲苯，加入到錐形瓶中，充分?jǐn)嚢枞芙夤腆w；升溫到60攝氏度，恒溫10小時(shí)后冷卻，得到混合物溶液；將生成物分別用石油醚和80攝氏度去離子水洗滌數(shù)次，干燥得到共聚物基體聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯)。
[0015]由實(shí)施例一制備的聚合物基體為原料合成聚合物電解質(zhì)在常溫下離子電導(dǎo)率為
0.55^10^?^1,與傳統(tǒng)以PEO為基體合成的聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率相比，具有較高的離子電導(dǎo)率，且電導(dǎo)率隨著溫度的升高而升高，在80度下離子電導(dǎo)率為2.8*10^3Scm^o
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: 采用溶液聚合法，將甲基丙烯酸甲酯0.5克，甲基丙烯酸縮水甘油酯質(zhì)量0.5克，相對(duì)于兩種單體總質(zhì)量為0.2?5%的偶氮二異丁腈加入到錐形瓶中，在50-100ml甲苯溶劑中充分?jǐn)嚢枞芙夤腆w；升溫到50-90攝氏度，恒溫2-10小時(shí)后冷卻，得到混合物溶液；將生成物分別用石油醚和80攝氏度去離子水洗滌數(shù)次，干燥得到共聚物基體聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯。
2.一種鋰離子電池聚合物電解質(zhì)用接枝共聚物基體，其特征在于，由上述權(quán)利要求所述方法制備得到。
【文檔編號(hào)】H01M10/0565GK103996870SQ201410206921
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】何丹農(nóng), 嚴(yán)鵬, 張春明, 王丹, 吳曉燕, 楊揚(yáng), 黃昭 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司