基于固态聚合物电解质的复合凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用与流程

文档序号:11104660阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的复合凝胶聚合物电解质由复合电解质膜和液体电解质组成,其中复合电解质膜由两层或多层组成,其中至少有一层为固态聚合物电解质,至少有一层为与该固态聚合物电解质不同的高分子材料。

2.如权利要求1所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述固态聚合物电解质为能够传递锂离子的聚合物。

3.如权利要求2所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述能够传递锂离子的聚合物包括聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化丙烯(PPO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚硼酸酯或聚硼酸锂盐、聚铝酸酯或聚铝酸酯锂盐、聚硅氧烷、聚膦嗪、侧链具有羧酸锂的聚合物、侧链具有磺酸锂的聚合物、或者它们的共聚物、共混物,在这些聚合物中同时也可以添加分子量低的锂盐和无机填料。

4.如权利要求3所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的聚硼酸锂盐为聚丙烯酸、硼酸、草酸和Li2CO3或者LiOH反应所得聚合物或者聚乙烯醇、硼酸、草酸和Li2CO3或者LiOH反应所得聚合物。

5.如权利要求3所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的侧链具有羧酸锂的聚合物为聚丙烯酸锂。

6.如权利要求3所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的侧链具有磺酸锂的聚合物为Nafion膜的锂盐。

7.如权利要求3-6中任意一项所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的分子量低的锂盐为LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiBOB(双草酸硼酸锂)、LiDFBO(二氟草酸硼酸锂)、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(RfOSO2)2、LiC(SO2CF3)3或者它们两者或多种锂盐的混合物。

8.如权利要求3-6中任意一项所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述无机填料包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、aLi2O-bAl2O3-cTiO2-dP2O5(a、b、c、d位于1-100之间)组成的化合物、蒙脱土、分子筛或者它们两者或多种化合物的混合物。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的该固态聚合物电解质以外的高分子材料不仅包括与该固态聚合物电解质不同的固态聚合物电解质,还包括聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚芳纶、聚芳醚、聚酯,同时也包括它们的共聚物、共混物,也可以添加合适的无机填料。

10.如权利要求9所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)。

11.如权利要求9所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的聚酯包括聚(乙二醇-对苯二甲酸酯)。

12.如权利要求1-11中任意一项所述的复合凝胶聚合物电解质,其特征在于所述的液体电解质包括有机化合物或者离子液体与锂盐的溶液。

13.一种如权利要求1-12中任意一项所述的复合凝胶聚合物电解质的制备方法,其特征在于具体步骤为:

(1)首先采用溶液法或者加热混合法制备固态聚合物电解质膜;

(2)然后采用溶液法、加热混合法、浸泡法、浇铸法或电纺法,将与上述固态聚合物电解质以外的高分子材料与上述固态聚合物电解质膜复合,形成两层或者多层的复合膜结构;

(3)将上述复合膜置于真空干燥箱中,加热真空干燥,去除可能的痕量溶剂;

(4)在无水无氧环境中将上述干燥后的复合膜浸泡在液体电解质中1分钟至48小时,得到锂离子电池凝胶聚合物电解质。

14.如权利要求13所述的方法,其特征在于步骤(1)中所述的固态聚合物电解质膜的厚度为1-30微米。

15.如权利要求13、14中任意一项所述的方法,其特征在于步骤(2)所述的两层复合膜结构中一层为上述固态聚合物电解质膜,另外一层为该固态聚合物电解质以外的高分子材料膜。

16.如权利要求13、14中任意一项所述的方法,其特征在于步骤(2)所述多层的复合膜结构中,至少中间有一层为上述固态聚合物电解质膜,至少有一层为该固态聚合物电解质以外的高分子材料膜。

17.如权利要求13-16中任意一项所述的方法,其特征在于步骤(2)中所述的复合膜的厚度为5-60微米。

18.如权利要求13-17中任意一项所述的方法,其特征在于步骤(4)所述的无水无氧环境为手套箱,手套箱中为氩气气氛,水分含量小于1ppm。

19.如权利要求13-17中任意一项所述的方法,其特征在于步骤(4)所述的液体电解质包括有机化合物或者离子液体与锂盐的溶液。

20.一种如权利要求1-19中任意一项所述复合凝胶聚合物电解质的应用,该应用为作为一种二次电池的电解质和隔膜,该二次电池的负极为金属锂、金属锂的合金、碳材料、锡、锡的合金、硅或者硅的合金,正极为LiMO2(M′=Co、Ni、Mn、Co中一种、两种元素或者两种以上元素)或者LiM′PO4(M′=Fe、Mn、Co中一种、两种或者2种元素及以上)。

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