凝胶聚合物电解质及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法，包括如下步骤：(a)制备SiO2/PVC复合聚合物微孔膜；(b)制备复合SiO2的PVC基凝胶聚合物电解质。本发明的凝胶聚合物电解质及其制备方法，解决了现有液体电解液存在安全隐患的问题，通过在制备过程中复合SiO2粒子，有效的提高了凝胶聚合物电解质吸收电解液的能力。
【专利说明】5室温下电导率较低(10-5?10—4 8/0.11)，、无泄漏、漏电流小等优点而被研究者们所
存在的问题和不足，提供一种凝胶聚合物三安全隐患的问题，通过在制备过程中复合导率。
(方案为:一种凝胶聚合物电解质的制备方物微孔膜:将溶于有机溶剂中，并加入3浆料，将所述浆料涂在玻璃板上保持10?燥后即得到复合聚合物微孔膜；。物电解质:将所述3102/97(:复合聚合物微50111111，取出后即得到复合3102的基凝[0016]与现有技术相比，本发明的凝胶聚合物电解质及其制备方法，具有如下优点。
[0017](I)通过在制备过程中复合SiO2粒子，能有效的提高了凝胶聚合物电解质吸收电解液的能力，从而使得应用于锂离子电池电解质时具有较高的比容量。
[0018](2)本发明提供的凝胶电解质的制备方法简单快速，具有低成本性、环境友好等特点，同时解决了现有液体电解液存在安全隐患的问题。
【具体实施方式】
[0019]以下结合实施例，对本发明予以进一步地详尽阐述。
[0020]本发明的凝胶聚合物电解质的制备过程大致分为以下步骤。
[0021](a)制备Si02/PVC复合聚合物微孔膜:将聚氯乙烯(英文缩写PVC，分子量6万)溶于有机溶剂中搅拌均匀，并加入正硅酸乙酯和氨水，升温到40?60°C水解后得到含有SiO2的浆料，将得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，在室温下放置10?120 min后置入水槽中去除有机溶剂，得到厚度为80?120 μ m的湿膜，对其在60 °C>0.01 MPa下真空干燥，即得到厚度为50?80 μ m的SiO2 /PVC复合聚合物微孔膜。
[0022](b)制备复合SiO2的PVC基凝胶聚合物电解质:将Si02/PVC复合聚合物微孔膜在惰性气体氛围的手套箱中，并将其浸入电解液(LiPF6/ EC+DMC, EC+DMC表示EC和DMC的混合溶剂)中保持5?60min，取出后即得到复合SiO2的PVC基凝胶聚合物电解质。
[0023]其中，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈或乙醇中的一种。
[0024]聚氯乙烯、有机溶剂、正硅酸乙酯和氨水的质量比为10 g: (80?100)g: (5?8)g:6 g。
[0025]电解液(LiPF6/ EC+DMC)的溶质为六氟磷酸锂(LiPF6),溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，EC和DMC体积比1:1?1: 5，六氟磷酸锂的浓度为0.5?1.5 mol/L。
[0026]本发明还包括利用上述制备方法制得的凝胶聚合物电解质。
[0027]以下以实施例1?4对本发明的凝胶聚合物电解质的制备步骤进行具体说明。
[0028]实施例1: (a)制备Si02/PVC复合聚合物微孔膜:
将10 g PVC (分子量6万)溶于80 g NMP (N-甲基吡咯烷酮)中搅拌均匀，再加入5g正硅酸乙酯和6 g氨水，并升温到50 1:进行水解，得到含有SiO2的均匀浆料，将得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，在室温下放置IOmin后置入水槽中除去有机溶剂，得到厚度为100 μπι的湿膜，再在60 0C>0.01 MPa下真空干燥，即得到厚度为70 μπι的复合SiO2的PVC微孔膜。
[0029](b)制备复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质:将干燥好的PVC微孔膜放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入I mol/L的LiPF6/ EC+DMC (表示EC与DMC的混合溶剂，体积比1:1)的电解液中5min，取出后即得到复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质。
[0030]实施例2: (a)制备Si02/PVC复合聚合物微孔膜:将10 g PVC (分子量6万)溶于85 g DMF (N, N-二甲基甲酰胺)中搅拌均勻，再加入6 g正娃酸乙酯和6 g氨水,并升温到40 °C进行水解，得到含有SiO2的均匀浆料，将得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，在室温下放置30min后置入水槽中除去有机溶剂，得到厚度为80 μπι的湿膜，再在600C >0.01 MPa下真空干燥，即得到厚度为50 μπι的复合SiO2的PVC微孔膜。
[0031](b)制备复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质:将干燥好的PVC微孔膜放入充满氖气的手套箱中，并将其浸入0.5mol/L的LiPF6/ EC+DMC (表示EC与DMC的混合溶剂，体积比1:2)的电解液中30min，取出后即得到复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质。
[0032]实施例3: (a)制备Si02/PVC复合聚合物微孔膜:将10 g PVC (分子量6万)溶于90 g的环己酮中搅拌均匀，再加入7g正硅酸乙酯和6g氨水，并升温到55 1:进行水解，得到含有SiO2的均匀浆料，将得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，在室温下放置50min后置入水槽中除去有机溶剂，得到厚度为110 μπι的湿膜，再在60 0C>0.01 MPa下真空干燥，即得到厚度为50 μπι的复合SiO2的PVC微孔膜。
[0033](b)制备复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质:将干燥好的PVC微孔膜放入充满氦气的手套箱中，并将其浸入1.5 mol/L的LiPF6/ EC+DMC (表示EC与DMC的混合溶剂，体积比1:3)的电解液中50min，取出后即得到复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质。
[0034]实施例4: (a)制备Si02/PVC复合聚合物微孔膜:将10 g PVC (分子量6万)溶于100 g的THF (四氢呋喃)中搅拌均匀，再加入7g正硅酸乙酯和6g氨水，并升温到60 V进行水解，得到含有SiO2的均匀浆料，将得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，在室温下放置120min后置入水槽中除去有机溶剂，得到厚度为120 μπι的湿膜，再在60 °C>0.01MPa下真空干燥，即得到厚度为60 μπι的复合SiO2的PVC微孔膜。
[0035](b)制备复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质:将干燥好的PVC微孔膜放入充满氮气的手套箱中，并将其浸入0.8mol/L的LiPF6/ EC+DMC (表示EC与DMC的混合溶剂，体积比1:5)的电解液中60min，取出后即得到复合Si02的PVC基凝胶聚合物电解质。
[0036]对比实施例:本发明的对比实施例中，对凝胶聚合物电解质的制备方法如下。
[0037]1.将10 g PVC (分子量6万)溶于约80 g NMP (N-甲基吡咯烷酮)，并升温到50°C搅拌均匀。将得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，再在100 0C>0.01 MPa真空下干燥后，得到厚度约45 μ m的PVC凝胶膜。
[0038]2.将PVC微孔膜放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入I mol/L的LiPF6 /EC+DMC (EC与DMC体积比1:2)的电解液中5~60 min,将其取出即得到PVC基凝胶聚合物电解质。
[0039]吸液率测试:表1为实施例1~4和对比例制备的PVC基凝胶聚合物电解质吸液率的实验数据数据。
[0040]吸液率=(M1- M2)/ M1，其中M1为吸收电解液后凝胶聚合物电解质的总质量，M2为吸收电解液前PVC凝胶膜的质量。
[0041]表1
【权利要求】
1.一种凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: ⑷制备8102^0复合聚合物微孔膜:将溶于有机溶剂中，并加入正硅酸乙酯和氨水，升温水解后得到含有3102的浆料，将所述浆料涂在玻璃板上保持10~120…!!，再去除有机溶剂得到湿膜，对其真空干燥后即得到复合聚合物微孔膜； (^)制备复合3102的基凝胶聚合物电解质:将所述复合聚合物微孔膜在惰性气体氛围下浸入电解液中保持5~6001！！，取出后即得到复合3102的基凝胶聚合物电解质。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤仏)中，所述湿膜的厚度为80~120卩III。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤⑷中，所述复合聚合物微孔膜的厚度为50~80 ^ III。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤仏)中，所述有机溶剂为 甲基吡咯烷酮、队^ 二甲基甲酰胺、环己酮或四氢呋喃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤仏)中，所述聚氯乙烯、所述有机溶剂、所述正硅酸乙酯和所述氨水的质量比为10: (80~100): (5~8):6。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤仏)中，所述升温水解的温度为40~601。
7.根据权利要求 1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤仏)中，所述真空干燥的条件为 60 -0,0.01 1？80
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤$)中，所述电解液的溶质为六氟磷酸锂，所述溶质的浓度为0.5~1.5 001/1 ；所述电解液的溶剂为体积比1: 1~1:5的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯。
9.一种权利要求1至8任一所述的制备方法制得的凝胶聚合物电解质。
【文档编号】H01M10/0565GK103840204SQ201210489559
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】周明杰, 刘大喜, 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, 深圳市海洋王照明工程有限公司