专利名称：复合聚合物电解质及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电解质及其制备方法。
背景技术：
目前广泛研究的PEO-锂盐(锂盐包括LiClO4、LiTFSI、LiCF3SO3等)复合电解质存在如下缺点①室温时导电率低；②现行广为选用的超细粉填料(Al2O3，TiO2，ZrO2，SiO2，粘土、皂石等)不导电，因此这些材料为电化学惰性物质；发明内容本发明的目的是为了解决现有复合聚合物电解质的导电率低、填料不导电导致产品物理性状差的问题，而提供了一种复合聚合物电解质及其制备方法。本发明的复合聚合物电解质由PEO、锂盐和填料组成，其中锂盐与PEO的质量比为0.1～0.5∶1，填料与PEO的质量比为0.01～0.25∶1。
本发明的复合聚合物电解质制备方法的步骤如下一、将锂盐与有机溶剂混合搅拌均匀，其中锂盐与PEO的质量比为0.1～0.5∶1，有机溶剂与PEO的质量比为10～100∶1，将PEO粉末缓慢撒入上述混合物中继续搅拌至均匀；二、将填料与有机溶剂混合，其中填料与PEO的质量比为0.01～0.25∶1，超声振荡或搅拌15～30min至均匀，静止3～5min；三、将步骤一与步骤二的混合物混合搅拌均匀，浇注到模具中在20～60℃条件下干燥1～5天成型。
在上述方法中有机溶剂为乙腈、丙酮或两者的混合物。
本发明采用的LiNi1-x-yMnxCoyO2等活性超细微粒完全代替、或部分代替Al2O3，TiO2，ZrO2，SiO2等超细粉填料，在改善PEO基电解质的机械强度的同时进一步提高其电导率(20℃时电导率可以达到或超过5×10-5S·cm-1)。同时采用复合溶剂，可以控制聚合物电解质的干燥速度，控制材料的成型过程，得到物理性状更好的复合聚合物电解质。
具体实施例方式
具体实施例方式
一本实施方式中复合聚合物电解质由PEO、锂盐和填料组成，其中锂盐与PEO的质量比为0.1～0.5∶1，填料与PEO的质量比为0.01～0.25∶1。
本实施方式中聚合物复合电解质的电导率高(20℃时电导率可以达到或超过5×10-5S·cm-1)。
具体实施例方式
二本实施方式中锂盐与PEO的质量比为0.2～0.4∶1。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施例方式
三本实施方式中锂盐与PEO的质量比为0.3∶1。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施例方式
四本实施方式中填料与PEO的质量比为0.10～0.20∶1。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施例方式
五本实施方式中填料与PEO的质量比为0.15∶1。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施例方式
六本实施方式中锂盐为无水的LiClO4、LiTFSI或LiCF3SO3。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施例方式
七本实施方式的填料为常规超细粉填料和活性超细微粒填料，常规超细粉填料与活性超细微粒填料的质量比为0～8∶1。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施例方式
八本实施方式中常规超细粉填料和活性超细微粒的质量比为1～7∶1。其它与具体实施方式
七相同。
具体实施例方式
九本实施方式中常规超细粉填料与活性超细微粒的质量比为5∶1。其它与具体实施方式
七相同。
具体实施例方式
十本实施方式中常规超细粉填料与活性超细微粒的质量比为6∶1。其它与具体实施方式
七相同。
具体实施例方式
十一本实施方式的活性超细微粒为LiNi1-x-yMnxCoyO2或LiFePO4，LiNizMnxCoyO2中x+y+z＝1、0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1。其它与具体实施方式
七相同。
具体实施例方式
十二本实施方式的活性超细微粒为LiNi0.3Mn0.5Co0.2O2。其它与具体实施方式
七相同。
具体实施例方式
十三本实施方式的常规超细粉填料为Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、粘土、皂石中的一种或几种的混合。其它与具体实施方式
七相同。
本实施方式中超细粉填料为混合物时，按任意比混合。
具体实施例方式
十四本实施方式的填料为LiFePO4与Al2O3混合，其中LiFePO4的重量百分比为60％。其它与具体实施方式
七相同。
具体实施例方式
十五本实施方式中复合聚合物电解质制备方法的步骤如下一、将锂盐与有机溶剂混合搅拌均匀，其中锂盐与PEO的质量比为0.1～0.5∶1，有机溶剂与PEO的质量比为10～100∶1，将PEO粉末缓慢撒入上述混合物中继续搅拌至均匀；二、将填料与有机溶剂混合，其中填料与PEO的质量比为0.01～0.25∶1，超声振荡或搅拌15～30min至均匀，静止3～5min；三、将步骤一与步骤二的混合物混合搅拌均匀，浇注到模具中在20～60℃条件下干燥1～5天成型。
本实施方式在步骤二中静止后若有沉淀则弃去沉淀物。
本实施方式中聚合物电解质的干燥速度可以由混合溶剂的组成不同而人为控制，利于得到性状良好的聚合物电解质。
具体实施例方式
十六本实施方式在步骤一中的有机溶剂为乙腈、丙酮或两者的混合物。其它与具体实施方式
十五相同。
本实施方式有机溶剂为混合物时，乙腈与丙酮按任意比混合。
具体实施例方式
十七本实施方式在步骤二中的有机溶剂为乙腈、丙酮或两者的混合物。其它与具体实施方式
十五相同。
本实施方式有机溶剂为混合物时，乙腈与丙酮按任意比混合。
具体实施例方式
十八本实施方式在步骤一中的有机溶剂为乙腈，在步骤二中的有机溶剂为丙酮。其它与具体实施方式
十五相同。
具体实施例方式
十九本实施方式在步骤一中的有机溶剂为丙酮，在步骤二中的有机溶剂为乙腈。其它与具体实施方式
十五相同。
具体实施例方式
二十本实施方式在步骤一中锂盐为无水的LiClO4。其它与具体实施方式
十五相同。
具体实施例方式
二十一本实施方式在步骤二中填料为LiNiO2、LiCoO2、LiMn2O4或LiFePO4。其它与具体实施方式
十五相同。
具体实施例方式
二十二本实施方式在步骤二中填料为LiNiO2和Al2O3、TiO2的混合物，乙炔黑的重量百分比含量为40％，Al2O3与TiO2的重量比为2∶1。其它与具体实施方式
十五相同。
具体实施例方式
二十三本实施方式在步骤二中采用超声振荡混匀。其它与具体实施方式
十五相同。
具体实施例方式
二十四本实施方式在步骤二中采用搅拌混匀。其它与具体实施方式
十五相同。
权利要求
1.一种复合聚合物电解质，其特征在于它由PEO、锂盐和填料组成，其中锂盐与PEO的质量比为0.1～0.5∶1，填料与PEO的质量比为0.01～0.25∶1。
2.根据权利要求1所述的复合聚合物电解质，其特征在于锂盐为无水的LiClO4、LiTFSI或LiCF3SO3。
3.根据权利要求1所述的复合聚合物电解质，其特征在于填料为常规超细粉填料和活性超细微粒，常规超细粉填料与活性超细微粒的重量比为0～8∶1。
4.根据权利要求3所述的复合聚合物电解质，其特征在于活性超细微粒为LiNi1-x-yMnxCoyO2或LiFePO4，LiNizMnxCoyO2中x+y+z＝1、0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1。
5.根据权利要求3所述的复合聚合物电解质，其特征在于常规超细粉填料为纳米Al2O3、纳米TiO2、纳米ZrO2、纳米SiO2、粘土、皂石中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1或2所述的复合聚合物电解质，其特征在于填料为LiNi1-x-yMnxCoyO2或LiFePO4，LiNizMnxCoyO2中x+y+z＝1、0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1。
7.制备权利要求1所述的复合聚合物电解质的方法，其特征在于制备方法的步骤如下一、先将锂盐与有机溶剂混合搅拌均匀，其中锂盐与PEO的质量比为0.1～0.5∶1，有机溶剂与PEO的质量比为10～100∶1，再将PEO粉末缓慢撒入上述混合物中继续搅拌至均匀；二、将填料与有机溶剂混合，其中填料与PEO的质量比为0.01～0.25∶1，超声振荡或搅拌15～30min至均匀，静止3～5min；三、将步骤一与步骤二的混合物混匀，浇注到模具中在20～60℃条件下干燥1～5天成型。
8.根据权利要求7所述的复合聚合物电解质的制备方法，其特征在于在步骤一中有机溶剂为乙腈、丙酮或两者的混合物。
9.根据权利要求7所述的复合聚合物电解质的制备方法，其特征在于在步骤二中有机溶剂为乙腈、丙酮或两者的混合物。
10.在根据权利要求7所述的复合聚合物电解质的制备方法，其特征在于步骤二中填料为LiNiO2、LiCoO2、LiMn2O4或LiFePO4。
全文摘要
复合聚合物电解质及其制备方法，它涉及一种电解质及其制备方法。本发明解决了现有复合聚合物电解质的导电率低、填料不导电导致产品物理性状差的问题。本发明的电解质由PEO、锂盐和填料组成，其中锂盐与PEO的质量比为0.1～0.5∶1，填料与PEO的质量比为0.01～0.25∶1。本发明的方法为一、先将锂盐与有机溶剂混匀，再加入PEO混匀；二、将填料与有机溶剂混匀、静置；三、将步骤一与步骤二的混合物混匀，浇注到模具中干燥成型。本发明采用活性超细微粒具有导电能力，在改善PEO基电解质的机械强度的同时提高其电导率(20℃时电导率可以达到或超过5×10
文档编号C08K7/00GK101029170SQ200710071849
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月7日 优先权日2007年3月7日
发明者顾大明, 张鼎, 杨柳, 孙旺 申请人:哈尔滨工业大学