一种peo基质凝胶聚合物电解质及其制备方法
【专利摘要】本发明属于电解质领域，其公开了一种PEO基质凝胶聚合物电解质及其制备方法；该PEO基质凝胶聚合物电解质，包括PEO基质、LiBF4/PC+DMC锂盐和钛酸盐；其中，LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.001~1:0.05。本发明提供的PEO基质凝胶聚合物电解质，其钛酸盐能吸附BF4-形成配合物，从而使LiBF4的离解度增加，锂离子的迁移数增加，从而大幅度提高其电导率；且本发明属于PEO基凝胶聚合物电解质，其用于锂离子电池后，无泄漏、安全性能好，且能大大提高PEO基凝胶聚合物电解质的电导率。
【专利说明】一种PEO基质凝胶聚合物电解质及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电解质领域，尤其涉及一种PEO基质凝胶聚合物电解质及其制备方法。
【背景技术】
[0002]安全问题是制约大容量、高功率锂离子电池应用的瓶颈。目前广泛使用的液态电解质产生的漏液、电解质氧化分解及热失控等引起的燃烧、爆炸是电池的主要安全隐患。凝胶聚合物电解质锂离子电池因具有安全、无泄漏、漏电流小等优点而被研究者们所重视。并且凝胶聚合物电解质是一种新型的功能高分子材料，可同时作为隔膜和电解质材料，可使电池薄形化，从而提高电池造型设计的灵活性。
[0003]PEO具有固态电解质的易加工，热塑性好等优点，适合做电解质基质材料，
[0004]三氟乙酸锂(LiCF3CO2)因为原料成本低，且与有机聚合物的相容性好，是比较具有开发前景的用于凝胶电解质的锂盐之一，然而，含三氟乙酸锂的PEO基凝胶聚合物电解质在制备的过程中不可避免的会含有杂质(水)，在电化学循环过程中，水将参与电极反应生成酸，从而腐蚀双电层电容器的铝箔，导致使用含LiCF3CO2的PEO基凝胶聚合物电解质作电解质的双电层电容器的稳定性降低。
【发明内容】
[0005]基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种PEO基质凝胶聚合物电解质
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种PEO基质凝胶聚合物电解质，包括PEO基质、LiBF4/PC+DMC锂盐和钛酸盐；其中，LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1: 0.001?1: 0.05。
[0008]所述PEO基质凝胶聚合物电解质，其中，所述LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.02?1:0.05。
[0009]所述PEO基质凝胶聚合物电解质，其中，所述LiBF4/PC+DMC锂盐的摩尔浓度为lmol/L;且PC (碳酸丙酯)与DMC (碳酸二甲酯)的体积比为1: 2。
[0010]所述PEO基质凝胶聚合物电解质，其中，所述钛酸盐选自钛酸钡或钛酸铜。
[0011]本发明还提供一种PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤:
[0012]S1、将钛酸盐加入L i BF4/PC+DMC锂盐溶液中，超声分散，形成混合溶液；其中，LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.001?1:0.05 ；
[0013]S2、将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5飞Omin后将其取出，即得到PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0014]所述PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，步骤SI中，所述LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.02?1:0.05。
[0015]所述PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法,步骤SI中，步骤SI中，所述LiBF4/PC+DMC锂盐溶液的摩尔浓度为lmol/L;且PC (碳酸丙酯)与DMC (碳酸二甲酯)的体积比为1:2。
[0016]所述PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，步骤SI中，步骤SI中，所述钛酸盐选自钛酸钡或钛酸铜。
[0017]本发明提供的PEO基质凝胶聚合物电解质，其钛酸盐能吸附BF4_ (四氟膦酸阴离子)形成配合物，从而使LiBF4的离解度增加，锂离子的迁移数增加，从而大幅度提高其电导率；且本发明属于PEO基凝胶聚合物电解质，其用于锂离子电池后，无泄漏、安全性能好，且能大大提高PEO基凝胶聚合物电解质的电导率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明PEO基质凝胶聚合物电解质的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019]本发明提供的PEO基质凝胶聚合物电解质，包括PEO基质、LiBF4/PC+DMC锂盐和钛酸盐；其中，LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1: 0.001-1:0.05，PC与DMC为混合电解液，起到增塑剂的作用，而钛酸盐则为添加剂。PEO基质凝胶聚合物电解质中，PEO基质、LiBF4和PC+DMC(表示PC与DMC的混合电解液)的用量为三者之间能形溶胶的一个质量比例，即PC+DMC混合电解液的体积数可以与PEO基质和LiPF4的质量数形成溶胶，在这一前提条件下，三者之间的质量比可以任意组合。
[0020]所述PEO基质凝胶聚合物电解质，其中，所述LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.02-1:0.05。
[0021]所述PEO基质凝胶聚合物电解质，其中，所述LiBF4/PC+DMC锂盐的摩尔浓度为lmol/L;且PC (碳酸丙酯)与DMC (碳酸二甲酯)的体积比为1: 2。
[0022]所述PEO基质凝胶聚合物电解质，其中，所述钛酸盐选自钛酸钡或钛酸铜。
[0023]上述PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法,如图1所示,包括如下步骤:
[0024]S1、将钛酸盐加入LiBF4/PC+DMC锂盐溶液中，超声分散，形成混合溶液；其中，LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.001-1:0.05 ；
[0025]S2、将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5飞Omin后将其取出，即得到PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0026]所述PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，步骤SI中，所述LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.02-1:0.05。
[0027]所述PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法,步骤SI中，步骤SI中，所述LiBF4/PC+DMC锂盐溶液的摩尔浓度为lmol/L;且PC (碳酸丙酯)与DMC (碳酸二甲酯)的体积比为1:2。
[0028]所述PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，步骤SI中，步骤SI中，所述钛酸盐选自钛酸钡或钛酸铜。
[0029]本发明提供的PEO基质凝胶聚合物电解质，其钛酸盐能吸附BF4—(四氟膦酸阴离子)形成配合物，从而使LiBF4的离解度增加，锂离子的迁移数增加，从而大幅度提高其电导率；且本发明属于PEO基凝胶聚合物电解质，其用于锂离子电池后，无泄漏、安全性能好，且能大大提高PEO基凝胶聚合物电解质的电导率。[0030]下面对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
[0031]下述各实施例和对比例中，电导率通过四探针测试仪进行测试。
[0032]实施例1
[0033]在手套箱中，将添加剂钛酸钡超声30min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC与DMC体积比1:2 ;体积数分别为10和20ml)的溶液中，形成一种混合溶液，其中，LiBF4与钛酸钡的摩尔比为1:0.05 ;然后将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，60min后将其取出，即得到添加了钛酸钡的PEO基凝胶聚合物电解质。
[0034]实施例2
[0035]在手套箱中，将添加剂钛酸铜超声25min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC与DMC体积比1:2 ;体积数分别为5和IOml)的溶液中，形成一种混合溶液，其中，LiBF4与钛酸铜的摩尔比为1:0.04 ;然后将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，40min后将其取出，即得到添加了钛酸铜的PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0036]实施例3
[0037]在手套箱中，将添加剂钛酸钡超声20min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC与DMC体积比1:2 ;体积数分别为8和16ml)的溶液中，形成一种混合溶液，其中，LiBF4与钛酸钡的摩尔比为1:0.02 ;然后将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，30min后将其取出，即得到添加了钛酸钡的PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0038]实施例4
[0039]在手套箱中，将添加剂钛酸铜超声15min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC与DMC体积比1:2 ;体积数分别为15和30ml)的溶液中，形成一种混合溶液，其中，LiCF3CO2与钛酸铜的摩尔比为1:0.01 ;然后将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，20min后将其取出，即得到添加了钛酸铜的PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0040]实施例5
[0041]在手套箱中，将添加剂钛酸钡超声IOmin分散于lmol/L的LiCF3C02/PC+DMC (PC与DMC体积比1:2 ;体积数分别为20和40ml)的溶液中，形成一种混合溶液，其中，LiCF3CO2与钛酸钡的摩尔比为1:0.005 ;然后将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，IOmin后将其取出，即得到添加了钛酸钡的PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0042]实施例6
[0043]在手套箱中，将添加剂钛酸铜超声5min分散于lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC与DMC体积比1:2 ;体积数分别为17和34ml)的溶液中，形成一种混合溶液，其中，LiBF4与钛酸铜的摩尔比为1:0.001 ;然后将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5min后将其取出，即得到添加了钛酸铜的PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0044]对比例I
[0045]在手套箱中，将干燥好的PEO微孔膜浸入lmol/L的LiBF4/PC+DMC (PC与DMC体积比1:2 ;体积数分别为10和20ml)的溶液中，60min后将其取出，即得到PEO基质凝胶聚合物电解质。
[0046]下表为实施例f 6和对比例I制备的PEO基质凝胶聚合物电解质的电导率测试结果O
[0047]
【权利要求】
1.一种PEO基质凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括PEO基质、LiBF4/PC+DMC锂盐和钛酸盐；其中，LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.0Of 1:0.05。
2.根据权利要求1所述的PEO基质凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.02?1:0.05。
3.根据权利要求1或2所述的PEO基质凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述LiBF4/PC+DMC锂盐的摩尔浓度为lmol/L ;且PC与DMC的体积比为1:2。
4.根据权利要求1或2所述的PEO基质凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述钛酸盐选自钛酸钡或钛酸铜。
5.一种PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、将钛酸盐加入LiBF4/PC+DMC锂盐溶液中，超声分散，形成混合溶液；其中，LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.001?1:0.05 ； 52、将干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合溶液中，5飞Omin后将其取出，即得到PEO基质凝胶聚合物电解质。
6.根据权利要求5所述的PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤SI中，所述LiBF4与钛酸盐的摩尔比为1:0.02?1:0.05。
7.根据权利要求5所述的PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤SI中，所述LiBF4/PC+DMC锂盐溶液的摩尔浓度为lmol/L ;且PC与DMC的体积比为1:2。
8.根据权利要求5或6所述的PEO基质凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤SI中，所述钛酸盐选自钛酸钡或钛酸铜。
【文档编号】H01M10/0565GK103456989SQ201210176659
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】周明杰, 邓惠仁, 王要兵 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司