专利名称：一种peo-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及锂电池隔膜的制备方法，具体地说，涉及一种PEO-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法。
背景技术：
隔膜是锂离子电池的其中一个关键组件。目前市场上的锂电池主要采用聚乙烯和聚丙烯微孔膜。但聚乙烯和聚丙烯隔膜存在孔隙率较低，熔点较低，机械强度差，对电解质亲和性较差等缺点，影响了锂电池的性能和安全性。为解决这些问题，有不少新材料用于制造锂电池隔膜，其中将聚合物电解质与锂盐混合后，用于锂电池隔膜，同时发挥电解液和隔膜的作用。聚氧化乙烯(PEO)是常用的聚合物电解质材料，然而PEO和锂离子化合物形成的复合聚合物膜室温下电导率较低，不能直接用于制造电池，需要加入其他聚合物与PEO混合，提高电导率。例如，在PEO中加入纳米 Al2O3 (E.Strauss, et al.Electrochimica Acta, 1998,43 (10-11): 1315-1320.)。但是米用此法制成的PEO电解质膜电导率只有1.66*10_6S/cm，且粘度大，加工不便。为了解决上述技术问题，可以在电解质材料中加入矿石粉末，中国专利ZL200710072630.X公开了向PEO-锂盐隔膜加入皂石的制备锂电池隔膜的方法，但所使用的皂石需要先在LiOH溶液中搅拌，使Na+被Li+替换。这不仅使生产工序变得复杂，同时也显著增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前PEO-锂盐复合锂离子导电膜导电率低、粘度大和可加工性差的问题，提供一种制造PEO-锂盐导电膜的方法。本发明的一种导电膜由聚氧化乙烯(PEO)、锂盐、氟化钙、和含锂矿物粉末制成。本发明的导电膜制备方法的步骤如下:I)将锂盐、氟化钙和PEO加入乙腈中，搅拌均匀成粘稠溶液；2)将含锂矿物放入QM行星式球磨机中研磨Ih，研磨结束后，测量其平均粒径；3)称一定量研磨过的含锂矿物粉末加入乙腈中，超声振荡15min后，搅拌至均匀；4)将步骤I)和步骤3)得到混合物按比例混合，搅拌至均匀，倒入聚四氟乙烯制成的模具中，室温下放置，自然成膜，60°C下真空干燥24h，形成全固态复合聚合物电解质膜。具体地，所述氟化钙、锂盐和PEO质量比为2: I: 2 5。优选地，所述氟化钙、锂盐和PEO质量比为2:1: 3。具体地，所述锂盐为LiC104。具体地，所述的PEO与研磨后的含锂矿物的质量比为5 15: I优选地，所述的PEO与研磨后的含锂矿物的质量比为10: I。具体地，所述含锂矿物为锂辉石、透锂长石、锂云母、锂磷铝石、锂霞石、锂冰晶石。优选地，所述含锂矿物为锂辉石。
本发明采用含锂矿物粉末，代替Si02、Al203等无机粉末，不仅增加了电解质膜的机械强度，而且大大提高了其电导率，电导率最高可以达到7.l*10_4S/cm。与加入皂石等矿物相比，加入含锂矿物免除了锂交换的步骤，使制备工艺简化，降低了生产成本。
具体实施例方式实施例1:测定不同含锂矿物制成的电解质膜室温条件下的电导率实验组1:步骤I):称取0.5g的LiC104、1.0g的氟化钙和1.5g的PEO粉末，混合加入50ml乙腈中，搅拌得到均匀粘稠溶液。步骤2):将1.0g锂辉石放入QM行星式球磨机(上海楚柏实验室设备有限公司生产)中研磨lh，转头的转速为600r/min。研磨结束后，称取少量在粒度测定仪测量其平均粒径，锂辉石平均粒径小于20 μ m。步骤3):称取0.15g研磨后的锂辉石,加入50ml乙腈，20_40kHz超声振荡15min,搅拌均匀。 步骤4):将步骤I)和步骤3)得到的混合物混合，搅拌至均匀，倒入聚四氟乙烯模具，室温下放置，自然成膜。之后60°C真空干燥24h，得到聚合物电解质膜。测定实验组I制成的电解质膜室温条件下的电导率。采用辰华CHI760B电化学工作站测定。将由不同含锂矿物所制备的电解质膜，置于两片不锈钢电极之间，测量其交流阻抗谱，交流微扰幅度为5mV，频率为IHz到1MHz，温度为室温，每次测定平衡时间约为30min，最后根据电解质膜的厚度和面积，按下式计算电导率σ，其中d为膜的厚度，Rb为膜的本体电阻，S为膜的面积:σ = d/(Rb*S),具体结果如表2所示。实验组2-6将实验组I中的锂辉石分别替换为透锂长石、锂云母、锂磷铝石、锂霞石、锂冰晶石，具体电解质膜的制备方法及电导率测定方法同实验组I。6种不同含锂矿物制成的电解质膜室温下的电导率结果如表I所示。表I不同含锂矿物制成的电解质膜室温下的电导率
权利要求
1.一种PEO-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法，其步骤包括: 1)将锂盐、氟化钙和PEO加入乙腈中，搅拌均匀成粘稠溶液； 2)将含锂矿物放入QM行星式球磨机中研磨lh，研磨结束后，测量其平均粒径； 3)称一定量研磨后的含锂矿物粉末加入乙腈中，超声振荡15min后，搅拌至均匀； 4)将步骤I)和步骤3)得到混合物按比例混合，搅拌至均匀，倒入聚四氟乙烯制成的模具中，室温下放置，自然成膜，60°C下真空干燥24h，形成全固态复合聚合物电解质膜。
2.如权利要求1所述的PEO-锂盐导电膜的制备方法，其特征在于，所述氟化钙、锂盐和PEO质量比为2:1: 2 5。
3.如权利要求2所述的PEO-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法，其特征在于，所述氟化钙、锂盐和PEO质量比为2:1: 3。
4.如权利要求1所述的PPEO-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法，其特征在于，所述锂盐为 LiC104。
5.如权利要求1所述的PEO-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法，其特征在于，所述含锂矿物为锂辉石、透锂长石、锂云母、锂磷铝石、锂霞石、锂冰晶石。
6.如权利要求5所述的PPEO-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法，其特征在于，所述含锂矿物为锂辉石。
全文摘要
本发明涉及一种PEO-锂盐复合锂离子导电膜的制备方法，包括1)将锂盐、氟化钙和PEO加入乙腈中，搅拌均匀成粘稠溶液；2)将含锂矿物放入QM行星式球磨机中研磨1h，研磨结束后，测量其平均粒径；3)称一定量研磨过的含锂矿物粉末加入乙腈中，超声振荡15min后，搅拌至均匀；4)将步骤1)和步骤3)得到混合物按比例混合，搅拌至均匀，倒入聚四氟乙烯制成的模具中，室温下放置，自然成膜，60℃下真空干燥24h，形成全固态复合聚合物电解质膜。本发明公开的隔膜制备方法具有工艺简单，生产成本低的特点。
文档编号H01M2/16GK103151480SQ20131002123
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者孔祥生, 况丽娟 申请人:邓丽娟