海绵基质载体凝胶聚合物电解质及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了海绵基质载体凝胶聚合物电解质及其制备方法，其特征在于：组成：所述海绵为用聚氨酯制备的硬度在20°-40°范围内的多孔发泡材料；所述聚合物为聚醚类、聚丙烯酸酯类、聚丙烯腈类、聚偏氟乙烯类、聚磷腈类和聚醋酸乙烯酯类的均聚物、共聚物或混合物；所述的液体电解质中的锂盐和增塑剂分别为高氯酸锂、六氟磷酸锂中的一种或两种不同配比的混合物和为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或多种混合溶液。工艺：海绵先与聚合物形成复合物，再吸收液体电解质，得到海绵基质载体凝胶聚合物电解质。有益效果是：解决目前凝胶聚合物电解质无法工厂化大面积成膜的问题，为该类电解质锂离子电池产品开发提供新的契机和可能。
【专利说明】海绵基质载体凝胶聚合物电解质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一类裡离子电池用海绵基质凝胶聚合物电解质及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池用凝胶聚合物电解质既有液体电解质高的离子电导率，又有固体聚合 物电解质的安全稳定性，是裡离子电池性能进一步得到提高的重要方向和保障。但是，目前 凝胶聚合物电解质无法应用于裡离子电池产品中，该是因为凝胶聚合物电解质膜的力学性 能和尺寸空间稳定性始终达不到大面积成膜的工厂化生产要求。因此，研究制备出具有良 好力学性能和尺寸空间稳定性的凝胶聚合物电解质是该领域最迫在眉睫的问题。目前，最 常见的解决方法是添加各种无机纳米填料，如粘上、陶瓷粒子和金属氧化物。该种方法在一 定程度上确实提高了凝胶聚合物电解质的力学性能和尺寸空间稳定性，但是各种无机填料 价格都不低，无疑增加了电解质的成本。另外，无机填料在电解质中的分散问题始终得不到 彻底的解决，也限制了该种方法只能在一定程度上改善凝胶聚合物电解质力学性能和尺寸 空间稳定性。因此，如抛开添加无机填料来达到改善目的该一方法，拓展思维，开拓出全新 的方法来解决问题必定是凝胶聚合物电解质得W在裡离子电池中应用的新契机。
[0003] 海绵是一种多孔弹性材料，主要成分为聚氨醋。海绵内部孔洞互相交错连通，因 此，具有表面积大和质量轻的特点。海绵原料来源丰富、制备工艺成熟简单，因此，在市面上 的价格较为便宜。
[0004] 本发明用利用海绵内部多孔洞且互相交错连通的特点，W其为基质载体提供力学 支撑，在其中制备凝胶聚合物电解质，得到裡离子电池用海绵基质载体凝胶聚合物电解质。 本发明所提出的内容，尚未见任何相关的研究报道。
【发明内容】
[0005] 要解决的技术问题
[0006] 为了彻底解决凝胶聚合物电解质膜由于力学性能差和尺寸空间稳定性不佳而导 致无法大面积工厂化成膜该一根本问题，为凝胶聚合物电解质裡离子电池产品的开发提供 了可行性，本发明W海绵为基质载体提供力学支撑来制备凝胶聚合物电解质。
[0007] 技术方案
[000引本发明W海绵作为力学支撑基质载体，在其中制备凝胶聚合物电解质，得到裡离 子电池用海绵基质载体凝胶聚合物电解质。
[0009] 本发明所述的裡离子电池用海绵基质载体凝胶聚合物电解质及其制备方法，其技 术特征在于；所述海绵为用原料聚氨醋制备的硬度在20° -40°范围内的多孔发泡材料； 所述聚合物为聚離类、聚丙締酸醋类、聚丙締膳类、聚偏氣己締类、聚磯膳类和聚醋酸己締 醋类的均聚物、共聚物或混合物；所述的液体电解质中的裡盐和增塑剂分别为高氯酸裡、六 氣磯酸裡中的一种或两种不同配比的混合物和为碳酸己締醋、碳酸丙締醋、碳酸二甲醋、碳 酸二己醋中的一种或多种混合溶液。
[0010] 本发明所述的裡离子电池用海绵基质载体凝胶聚合物电解质及其制备方法，其特 征在于；具体步骤如下：
[0011] (1)将聚合物于室温下溶于溶剂中，揽拌得到均匀的溶液；
[001引似将厚度在30 ym-500 ym范围内的干燥海绵浸泡在得到的溶液中，待其最大量 吸收溶液后，用綴子将其取出，使溶剂从海绵中挥发，得到海绵基质载体聚合物复合物，再 于40°C -80°C下置于真空烘箱中除去痕量溶剂；
[0013] (3)将得到的干燥海绵基质载体聚合物复合物于手套箱中浸入浓度为Imol ?。液 体电解质中，待其吸收最大量液体电解质，聚合物形成凝胶时就制备得到海绵基质载体凝 胶聚合物电解质。
[0014] 步骤（1)中所述的溶剂为四氨快喃、丙酬、二甲基甲酷胺中的一种或多种不同配 比混合溶液。
[00巧]有益效果
[0016] 本发明的有益效果是，W海绵该种价格便宜且易得的多孔材料为基质载体来制备 裡离子电池用凝胶聚合物电解质，彻底解决凝胶聚合物电解质膜由于力学性能差和尺寸空 间稳定性不佳导致不能大面积成膜而影响工厂化生产该一问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为海绵基质载体凝胶聚合物电解质的工艺流程图。
【具体实施方式】
[001引为了制备得到海绵基质载体凝胶聚合物电解质，本发明采取了如下的实施方式：
[0019] 实施实例1 ;
[0020] (1)将聚甲基丙締酸甲醋于室温下溶于丙酬中，揽拌得到均匀的溶液；
[0021] (2)将厚度为120 ym的干燥海绵浸泡在得到的溶液中，待其最大量吸收溶液后， 用綴子将其取出，使溶剂从海绵中挥发，得到海绵基质载体聚甲基丙締酸甲醋复合物，再于 5〇°C下置于真空烘箱中除去痕量溶剂；
[0022] (3)将得到的干燥海绵基质载体聚甲基丙締酸甲醋复合物于手套箱中浸入浓度为 Imol ?。高氯酸裡碳酸丙締醋液体电解质中，待其吸收最大量液体电解质，聚合物形成凝 胶时就制备得到海绵基质载体凝胶聚甲基丙締酸甲醋电解质，命名为体系1。
[0023] 实施实例2 ;
[0024] (1)将聚丙締膳于室温下溶于丙酬中，揽拌得到均匀的溶液；
[0025] (2)将厚度为250 ym的干燥海绵浸泡在得到的溶液中，待其最大量吸收溶液后， 用綴子将其取出，使溶剂从海绵中挥发，得到海绵基质载体聚丙締膳复合物，再于6(TC下置 于真空烘箱中除去痕量溶剂；
[0026] (3)将得到的干燥海绵基质载体聚丙締膳复合物于手套箱中浸入浓度为Imol 高氯酸裡碳酸二甲醋液体电解质中，待其吸收最大量液体电解质，聚合物形成凝胶时就制 备得到海绵基质载体凝胶聚丙締膳电解质，命名为体系2。
[0027] 实施实例3 ;
[0028] (1)将聚（甲基丙締酸甲醋-醋酸己締醋）共聚物于室温下溶于四氨快喃中，揽拌 得到均匀的溶液；
[0029] (2)将厚度为350 ym的干燥海绵浸泡在得到的溶液中，待其最大量吸收溶液后， 用綴子将其取出，使溶剂从海绵中挥发，得到海绵基质载体聚（甲基丙締酸甲醋-醋酸己締 醋）复合物，再于70°C下置于真空烘箱中除去痕量溶剂；
[0030] (3)将得到的干燥海绵基质载体聚（甲基丙締酸甲醋-醋酸己締醋）复合物于手 套箱中浸入浓度为Imol六氣磯酸裡碳酸二甲醋液体电解质中，待其吸收最大量液体电 解质，聚合物形成凝胶时就制备得到海绵基质载体凝胶聚（甲基丙締酸甲醋-醋酸己締醋） 电解质，命名为体系3。
[003U 实施实例4;
[0032] (1)将聚氧化己締和聚甲基丙締酸甲醋混合物（质量比1 : 1)于室温下溶于四氨 快喃中，揽拌得到均匀的溶液；
[0033] (2)将厚度为450 ym的干燥海绵浸泡在得到的溶液中，待其最大量吸收溶液后， 用綴子将其取出，使溶剂从纤维素膜中挥发，得到海绵基质载体聚氧化己締和聚甲基丙締 酸甲醋复合物，再于80°C下置于真空烘箱中除去痕量溶剂；
[0034] (3)将得到的干燥海绵基质载体聚氧化己締和聚甲基丙締酸甲醋复合物于手套箱 中浸入浓度为Imol ?。六氣磯酸裡碳酸己締醋和碳酸丙締醋（体积比为3 : 7)液体电解 质中，待其吸收最大量液体电解质，聚合物形成凝胶时就制备得到海绵基质载体凝胶聚氧 化己締和聚甲基丙締酸甲醋电解质，命名为体系4。
[0035] 对四种体系电解质进行性能测试，结果列于下表中。
[0036]
【权利要求】
1. 海绵基质载体凝胶聚合物电解质及其制备方法，其特征在于；所述海绵为用原料聚 氨醋制备的硬度在20° -40°范围内的多孔发泡材料；所述聚合物为聚離类、聚丙締酸醋 类、聚丙締膳类、聚偏氣己締类、聚磯膳类和聚醋酸己締醋类的均聚物、共聚物或混合物；所 述的液体电解质中的裡盐和增塑剂分别为高氯酸裡、六氣磯酸裡中的一种或两种不同配比 的混合物和为碳酸己締醋、碳酸丙締醋、碳酸二甲醋、碳酸二己醋中的一种或多种混合溶 液。
2. 如权利要求1所述海绵基质载体凝胶聚合物电解质及其制备方法，其特征在于：具 体步骤如下： (1)将聚合物于室温下溶于溶剂中，揽拌得到均匀的溶液； 似将厚度在30 y m-500 y m范围内的干燥海绵浸泡在得到的溶液中，待其最大量吸收 溶液后，用綴子将其取出，使溶剂从海绵中挥发，得到W海绵基质载体聚合物复合物，再于 40°C -80°C下置于真空烘箱中除去痕量溶剂； (3)将得到的干燥海绵基质载体聚合物复合物于手套箱中浸入浓度为Imol ?。液体 电解质中，待其吸收最大量液体电解质，聚合物形成凝胶时就制备得到海绵基质载体凝胶 聚合物电解质。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1)中所述的溶剂为四氨快喃、丙酬、 二甲基甲酷胺中的一种或多种不同配比混合溶液。
【文档编号】H01M10/0565GK104466242SQ201410746874
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】黄韵, 龚胜东, 杨满, 林元华, 陈肖, 李洋, 李星 申请人:西南石油大学