基于半互穿结构聚合物电解质及其制备方法、固态锂离子电池与流程

文档序号:16664523发布日期:2019-01-18 23:10阅读:197来源:国知局
基于半互穿结构聚合物电解质及其制备方法、固态锂离子电池与流程
本发明属于锂离子电池
技术领域
,尤其涉及一种基于半互穿结构聚合物电解质及其制备方法,以及一种固态锂离子电池。
背景技术
:锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长等优点,广泛用于移动电子设备、汽车、电力系统等的储能上。目前,商业化的锂离子电池,由于电解质为易燃烧的有机溶液,存在着漏液、燃烧、爆炸的危险。相较于液态锂离子电池,固态锂电池由于具有高温稳定性好、电化学窗口宽、安全性能高、能量密度高等优点,受到广泛关注和研究。固态聚合物电解质,因其具有良好的柔韧性及拉伸剪切性能,玻璃化转变温度以上具有良好的离子导电率,易于制备成柔性可弯折电池,具备大规模工业化应用的可能。目前,研究最多的聚合物电解质为聚氧化乙烯基电解质,此类聚合物电解质粘弹性好,与锂负极具有较好的兼容性。但聚氧化乙烯基电解质和很多聚合物一样,机械性能不强,离子电导率偏低。为此,技术人员通过共混、共聚等方法来提高聚合物机械强度,降低结晶度。共混方式相对简单,但对提高聚合物电解质力学性能效果不高;共聚方式的反应过程较为复杂,难以很好控制反应程度,容易造成聚合过度,影响聚合物电解质性能。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种基于半互穿结构聚合物电解质及其制备方法池,旨在解决现有的聚氧化乙烯基电解质机械性能不强、离子电导率偏低的问题。本发明另一方面提供一种含有上述基于半互穿结构聚合物电解质的固态锂离子电池。为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:一种聚合物电解质,所述聚合物电解质为基于半互穿结构的聚合物电解质,包括多烯基化合物聚合形成网络骨架结构,填充在所述网络骨架结构中的聚氧乙烯类化合物,以及与所述网络骨架结构、所述聚氧乙烯类化合物络合的锂盐。优选的,所述聚氧乙烯类化合物选自聚氧乙烯、聚氧丙烯和聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中的至少一种。优选的,所述多烯基化合物选自双丙烯酸酯类化合物、三丙烯酸酯类化合物中的至少一种。优选的,所述双丙烯酸酯类化合物选自聚乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。优选的,所述三丙烯酸酯类化合物选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。优选的,所述聚氧乙烯类化合物与所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构的质量比为10:1~10:5。优选的,所述锂盐选自双三氟甲基磺亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种。优选的,以所述聚合物电解质的总重量为100%计,所述锂盐的重量百分含量为20%~80%。相应的,一种聚合物电解质的制备方法,所述聚合物电解质为基于半互穿结构的聚合物电解质,所述聚合物电解质的制备方法包括以下步骤:提供聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液;在所述混合溶液中加入引发剂,混合处理,得到聚合物电解质前驱体溶液;将所述到聚合物电解质前驱体溶液沉积在基板上,在60-80℃条件下反应,所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构,所述聚氧乙烯类化合物填充在所述网络骨架结构中,所述锂盐与所述聚氧乙烯类化合物网络骨架结构之间、所述锂盐与所述聚氧乙烯类化合物之间发生络合,形成半互穿结构的聚合物聚合物电解质。优选的,所述聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液,采用下述方法制备:将所述聚氧乙烯类化合物溶于无水溶剂中,配置聚氧乙烯类化合物溶液;在所述聚氧乙烯类化合物溶液中加入所述多烯基化合物,进行混合处理,配置聚合物前驱体溶液;在所述聚合物前驱体溶液中加入锂盐,混合处理,得到聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液。优选的,所述基板为正极片。优选的,所述无水溶剂选自乙腈、四氢呋喃、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺等中的至少一种。优选的,所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、二月桂基过氧化物、二叔丁基过氧化物中的至少一种。优选的,所述引发剂的质量为所述多烯基化合物质量的0.2%~3%。以及,一种固态锂离子电池,聚合物电解质,所述聚合物电解质为本发明所述的聚合物电解质;或所述聚合物电解质为本发明所述方法制备的聚合物电解质。本发明提供的半互穿网络结构的聚合物电解质,一方面,通过多烯基化合物的交联形成高弹性和刚性的网络骨架结构,可以提高聚合物电解质的力学性能;另一方面,所述聚氧乙烯基电解质填充在网络骨架结构中,形成互穿式结构,可以抑制聚氧乙烯类电解质的结晶,从而提高离子电导率。且本发明提供的半互穿网络结构的聚合物电解质,由于所述聚氧乙烯基电解质填充在网络骨架结构形成的聚合物电解质的力学性能和离子电导率得到增强,因此可以形成无需支撑骨架的自支撑聚合物电解质。此外,高强度的交联互穿聚合物电解质,可避免类似于常规聚氧乙烯基电解质在高温测试条件下,出现熔融导致电池出现的微短路甚至短路现象。本发明提供的半互穿网络结构的聚合物电解质的制备方法,以聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物共同作为电解质的主体物质,在与锂盐混合形成混合溶液后,添加引发剂混合均匀,再将得到的聚合物电解质前驱体溶液沉积后引发聚合反应,得到半互穿网络结构的聚合物电解质。该方法中,在聚合反应前,聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物以及锂盐已经在基板上均匀沉积,从而为后续得到的半互穿网络结构的聚合物电解质中,聚氧乙烯类化合物、锂盐的均匀分散提供了条件,有利于得到电化学性能稳定的聚合物电解质。本发明方法制备得到的半互穿网络结构的聚合物电解质,具有较好的力学性能和离子电导率。本发明提供的固态锂离子电池,含有本发明所述聚合物电解质,因此具有较好的力学性能和电化学性能。附图说明图1是本发明实施例1提供的半互穿网络结构的聚合物电解质离子电导测试的电解质膜阻抗示意图;图2是本发明实施例2提供的半互穿网络结构的聚合物电解质电压稳定窗口测试结果示意图;图3是本发明实施例提供的半互穿网络结构的聚合物电解质机械性能测试示意图。具体实施方式为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。本发明实施例提供了一种聚合物电解质,所述聚合物电解质为基于半互穿结构的聚合物电解质,包括多烯基化合物聚合形成网络骨架结构,填充在所述网络骨架结构中的聚氧乙烯类化合物,以及与所述网络骨架结构、所述聚氧乙烯类化合物络合的锂盐。本发明提供的半互穿网络结构的聚合物电解质,一方面,通过多烯基化合物的交联形成高弹性和刚性的网络骨架结构,可以提高聚合物电解质的力学性能;另一方面,所述聚氧乙烯基电解质填充在网络骨架结构中,形成互穿式结构,可以抑制聚氧乙烯类电解质的结晶,从而提高离子电导率。且本发明提供的半互穿网络结构的聚合物电解质,由于所述聚氧乙烯基电解质填充在网络骨架结构形成的聚合物电解质的力学性能和离子电导率得到增强,因此可以形成无需支撑骨架的自支撑聚合物电解质。此外,高强度的交联互穿聚合物电解质,可避免类似于常规聚氧乙烯基电解质在高温测试条件下,出现熔融导致电池出现的微短路甚至短路现象。具体的,本发明实施例中,多烯基化合物聚合形成网络结构构成聚合物电解质的骨架结构,从而提高聚合物电解质的力学性能,解决聚氧化乙烯基类电解质力学性能不足的问题。此处,值得注意的是,用于构建本发明实施例聚合物电解质骨架结构的烯基化合物必须为多烯基化合物。当采用单烯基化合物作为原料时,由于聚合反应位点单一,最终反应得到的产物形成链状结构,得不到本发明实施例的网络结构产物。优选的,所述多烯基化合物选自双丙烯酸酯类化合物、三丙烯酸酯类化合物中的至少一种。优选类型的多烯基化合物,不仅具有较好的反应活性,能够形成网络骨架结构;而且,采用双丙烯酸酯类化合物、三丙烯酸酯类化合物聚合形成的网络骨架结构,本身对锂离子具有一定的传导作用,从而避免由于其他高分子材料的引入导致锂离子电导率明显降低的问题。在一些实施例中,所述双丙烯酸酯类化合物选自聚乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。在一些实施例中,所述三丙烯酸酯类化合物选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。优选的上述双丙烯酸酯类化合物、三丙烯酸酯类化合物,具有高反应活性,分子间的交联效果明显,从而形成相对致密的网络骨架结构,赋予所述半互穿网络结构的聚合物电解质优异的力学性能和较好的锂离子电导率。在此基础上,所述聚氧乙烯类化合物均匀填充在所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构的空隙中,由此,形成基于半互穿结构的聚合物电解质。由此,一方面,通过引入力学强度较高的网络骨架结构,提高了聚氧乙烯类化合物作为电解质材料时的力学强度。另一方面,所述聚氧乙烯基电解质填充在网络骨架结构中,形成互穿式结构,可以抑制聚氧乙烯类电解质的结晶,从而提高离子电导率。由于所述聚氧乙烯基电解质填充在网络骨架结构形成的聚合物电解质的力学性能和离子电导率得到增强,因此可以形成无需支撑骨架的自支撑聚合物电解质。此外,高强度的交联互穿聚合物电解质,可避免类似于常规聚氧乙烯基电解质在高温测试条件下,出现熔融导致电池出现的微短路甚至短路现象。具体的,所述聚氧乙烯类化合物优选选自但不限于聚氧乙烯、聚氧丙烯和聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中的至少一种。本发明实施例中,所述多烯基化合物的用量对聚合物电解质的力学和电学性能有一定的影响。具体的,当所述多烯基化合物的用量过少时,不足以形成网络骨架结构将聚合物电解质填充其中。当所述多烯基化合物的用量过多时,一方面,多烯基化合物分子相对较为密集,分子间相对距离缩短,在其与聚氧乙烯类化合物、锂盐的混合过程中(还没混合均匀),容易发生聚合反应,难以进行成膜。另一方面,当述多烯基化合物的用量过多时,多烯基化合物聚合形成网络骨架结构的比重增加,虽然多烯基化合物聚合形成网络骨架结构本身具有一定的锂离子传输性能,但其锂离子传输性能没有聚氧乙烯类化合物好。因此,当多烯基化合物的用量过多时,对锂离子传输性能的影响(锂离子传输性能降低)较为明显。当鉴于此,优选的,所述聚氧乙烯类化合物与所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构的质量比为10:1~10:5,此时,得到的基于半互穿结构的聚合物电解质,不仅具有优异的力学性能,而且多烯基化合物聚合形成网络骨架结构本身对锂离子传输性能的影响较小,加之在该结构中,聚氧乙烯类电解质的结晶得以抑制,因此,还提高离子电导率。作为最佳实施例,优选所述聚氧乙烯类化合物与所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构的质量比为10:2。本发明实施例中,所述锂盐分散在多烯基化合物聚合形成网络骨架结构与聚氧乙烯类化合物形成的半互穿结构中,并与所述网络骨架结构、所述聚氧乙烯类化合物络合。在一些实施例中,所述锂盐选自双三氟甲基磺亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种。优选的,以所述聚合物电解质的总重量为100%计,所述锂盐的重量百分含量为20%~80%。若所述锂盐含量过低,则电池电导率降低;若所述锂盐含量过高,则锂盐由于发生团聚,同样会降低电池电导率。本发明实施例提供的聚合物电解质,可以通过下述方法制备获得。相应的,本发明实施例提供了一种聚合物电解质的制备方法,所述聚合物电解质为基于半互穿结构的聚合物电解质,所述聚合物电解质的制备方法包括以下步骤:s01.提供聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液;s02.在所述混合溶液中加入引发剂,混合处理,得到聚合物电解质前驱体溶液;s03.将所述到聚合物电解质前驱体溶液沉积在基板上,在60-80℃条件下反应,所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构,所述聚氧乙烯类化合物填充在所述网络骨架结构中,所述锂盐与所述聚氧乙烯类化合物网络骨架结构之间、所述锂盐与所述聚氧乙烯类化合物之间发生络合,形成半互穿结构的聚合物聚合物电解质。本发明实施例提供的半互穿网络结构的聚合物电解质的制备方法,以聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物共同作为电解质的主体物质,在与锂盐混合形成混合溶液后,添加引发剂混合均匀,再将得到的聚合物电解质前驱体溶液沉积后引发聚合反应,得到半互穿网络结构的聚合物电解质。该方法中,在聚合反应前,聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物以及锂盐已经在基板上均匀沉积,从而为后续得到的半互穿网络结构的聚合物电解质中,聚氧乙烯类化合物、锂盐的均匀分散提供了条件,有利于得到电化学性能稳定的聚合物电解质。本发明方法制备得到的半互穿网络结构的聚合物电解质,具有较好的力学性能和离子电导率。具体的,上述步骤s01中,提供聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液。所述聚氧乙烯类化合物选自聚氧乙烯、聚氧丙烯和聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中的至少一种。优选的,所述多烯基化合物选自双丙烯酸酯类化合物、三丙烯酸酯类化合物中的至少一种。具体优选的,所述双丙烯酸酯类化合物选自聚乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。具体优选的,所述三丙烯酸酯类化合物选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。优选的,所述聚氧乙烯类化合物与所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构的质量比为10:1~10:5。优选的,所述锂盐选自双三氟甲基磺亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种。进一步优选的,以所述聚合物电解质的总重量为100%计,所述锂盐的重量百分含量为20%~80%。其中,聚氧乙烯类化合物的优选类型、多烯基化合物的优选类型、聚氧乙烯类化合物和多烯基化合物的相对含量、锂盐的含量及其类型选择带来的影响,如上文所述,为了节约篇幅,此处不再赘述。在一些实施例中,可以同时将聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐溶解在溶剂中,配置聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液。相比一般的聚合物电解质,本发明实施例提供的基于半互穿结构的聚合物电解质,可以无需多孔性隔膜作为支撑骨架,降低了电解质膜的质量,且具有较高的力学性能和电化学性能。在一些优选实施例中,所述聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液,采用下述方法制备:s011.将所述聚氧乙烯类化合物溶于无水溶剂中,配置聚氧乙烯类化合物溶液。s012.在所述聚氧乙烯类化合物溶液中加入所述多烯基化合物,进行混合处理,配置聚合物前驱体溶液;s013.在所述聚合物前驱体溶液中加入锂盐,混合处理,得到聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液。通过这种方式,先将聚氧乙烯类化合物溶解在无水溶剂中,配置聚氧乙烯类化合物溶液后,再加入多烯基化合物,有利于聚氧乙烯类化合物和多烯基化合物的均匀分散。进一步的,在聚合物前驱体溶液中加入锂盐,经混合处理,使得三者均匀混合,并在沉积形成的液相膜层中均匀分散,进而在聚合成网络结构时,能够形成网络结构均匀性好、聚氧乙烯类化合物和锂盐均匀分散在络结构中的基于半互穿结构的聚合物电解质。具体的,作为溶剂的无水溶剂,不仅能够较好的溶解聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐,而且即便在加热条件下也不与上述原料中的任意一种发生反应。优选的,所述无水溶剂选自乙腈、四氢呋喃、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺等中的至少一种。优选的无水溶剂,具有较好的溶解性,同时,沸点较低,有利于成膜后去除。在一些实施例中,在所述聚合物前驱体溶液中加入锂盐,混合处理的方式优选选择为搅拌处理。为了使得聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐分散均匀,搅拌时间优选为12-24小时。上述步骤s02中,本发明实施例不直接将所述引发剂与聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐同时加入,而是在聚氧乙烯类化合物、多烯基化合物和锂盐的混合溶液加入引发剂,从而避免引发剂添加时间过长,引发多烯基化合物发生聚合反应,从而影响成膜时多烯基化合物聚合形成网络骨架结构的均匀性,以及聚氧乙烯类化合物和锂盐分散的均匀性,进而影响聚合物电解质的电化学性能。优选的,为了使得引发剂在混合溶液中分散均匀,以保证聚合反应稳定有效发生,加入引发剂后,采用搅拌方式进行混合处理。具体的,搅拌的时间为2-10小时。在一些实施例中,所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、二月桂基过氧化物、二叔丁基过氧化物中的至少一种。上述引发剂,能够有效引发多烯基化合物之间的聚合反应,同时,不会引入原料间的其他副反应。优选的,所述引发剂的质量为所述多烯基化合物质量的0.2%~3%。若所述引发剂的含量过低,则难以引发多烯基化合物之间的聚合反应,甚至不能引发多烯基化合物之间的聚合反应;若所述引发剂的含量过高,则引发剂残留在聚合物电解质,在锂离子电池充放电过程中发生副反应,影响锂离子电池性能,特别是降低锂离子电池的容量。上述步骤s03中,将所述到聚合物电解质前驱体溶液沉积在基板上形成液相膜。其中,所述基板可以为硬质基板,硬质基板的材质,应该不在本发明实施例聚合反应条件下,与液相膜中的成分发生反应,且其本身也不会在本发明实施例聚合反应条件发生变化。在一些实施例中,所述基板为聚四氟乙烯板。以一些实施例中,所述基板为正极片,由此可以得到聚合物电解质膜和正极片一体化结构,简化锂离子电池制作工艺。进一步的,在60-80℃条件下反应,所述多烯基化合物聚合形成网络骨架结构,所述聚氧乙烯类化合物填充在所述网络骨架结构中,所述锂盐与所述聚氧乙烯类化合物网络骨架结构之间、所述锂盐与所述聚氧乙烯类化合物之间发生络合,形成具有高机械强度和弹性的半互穿结构的聚合物聚合物电解质。优选的,反应时间为5-24小时。相比一般的聚合物电解质,本发明实施例制备的基于半互穿结构的聚合物电解质,由于形成了交联网络骨架结构,提高了聚合物电解质的力学性能,因此,可以无需多孔性隔膜作为支撑骨架,降低了电解质膜的质量。以及,本发明实施例还提供了一种固态锂离子电池,包括聚合物电解质,所述聚合物电解质为本发明所述的聚合物电解质;或所述聚合物电解质为本发明所述方法制备的聚合物电解质。本发明实施例提供的固态锂离子电池,含有本发明所述聚合物电解质,因此具有较好的力学性能和电化学性能。本发明实施例提供的聚合物电解质如上文所述,具体的,所述聚合物电解质为基于半互穿结构的聚合物电解质,包括多烯基化合物聚合形成网络骨架结构,填充在所述网络骨架结构中的聚氧乙烯类化合物,以及与所述网络骨架结构、所述聚氧乙烯类化合物络合的锂盐。所述聚合物电解质中的组成及其结构分析、制备工艺如上文所述,为了节约篇幅,此处不再赘述。在实施例中,所述固态锂离子电池还包括正极片和负极片。在一些实施例中,正极片和负极片相对设置,且所述聚合物电解质设置在所述正极片和所述负极片之间。在一些实施例中,所述正极片包括集流体以及形成在所述集流体上的正极活性材料层。具体的,所述正极活性材料层包括正极活性材料,所述正极活性材料可选自但不限于为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或镍钴锰酸锂中的至少一种。在一些实施例中,所述负极片包括集流体以及形成在所述集流体上的负极活性材料层。具体的,所述负极活性材料层包括负极活性材料,所述负极活性材料可选自但不限于为金属锂、钛酸锂或石墨中的至少一种。下面结合具体实施例进行说明。实施例1一种聚合物电解质的制备方法,所述聚合物电解质为基于半互穿结构的聚合物电解质,所述聚合物电解质的制备方法包括以下步骤:将聚氧化乙烯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、锂盐、乙腈加入容器中混合均匀,形成澄清粘稠的溶液。其中,聚氧化乙烯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯质量比为10:2;锂盐用量按聚合物电解质中乙氧基的1/12(摩尔比)计量添加,混合均匀。在上述溶液中加入聚乙二醇二甲基丙烯酸酯质量1%的引发剂,混合均匀。将上述溶液涂覆到聚四氟乙烯板上,80℃引发聚合,烘干后得到半互穿结构聚合物电解质。所述半互穿结构的聚合物电解质中,聚乙二醇二甲基丙烯酸酯形成网络骨架结构,聚氧乙烯类化合物填充在所述网络骨架结构中,锂盐与所述网络骨架结构、所述聚氧乙烯类化合物络合。实施例1制备得到的半互穿网络结构的聚合物电解质的离子电导率约5*10-5scm-1,其离子电导测试的电解质膜阻抗示意图如图1所示,由图1可见,实施例1制备得到的半互穿网络结构的聚合物电解质膜本体电阻约为50ω,其具有较好的电导率。实施例2一种聚合物电解质的制备方法,与实施例1的不同之处在于,采用聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物替代聚氧化乙烯。实施例2制备得到的半互穿网络结构的聚合物电解质的离子电导率约5.8*10-5scm-1,其电压稳定窗口测试结果示意图如图2所示,由图2可见,实施例2制备得到的半互穿网络结构的聚合物互穿电解质膜在0-4.5v能稳定存在不分解。实施例3一种聚合物电解质的制备方法,与实施例1的不同之处在于,采用二缩三丙二醇二丙烯酸酯替代聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。实施例4一种聚合物电解质的制备方法,与实施例1的不同之处在于,采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯替代聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。实施例5一种聚合物电解质的制备方法,与实施例1的不同之处在于,采用季戊四醇三丙烯酸酯替代聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。实施例6-10一种固态锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:正极片制备:将聚氧乙烯和锂盐溶解在乙腈中,其中聚氧乙烯和锂盐比例按聚氧乙烯乙氧基/li(摩尔比)为1:12计算,搅拌混合均匀,形成聚合物电解质溶液,质量浓度为10%;然后加入混合均匀的正极活性材料磷酸铁锂和导电炭黑,质量浓度各占80%和10%;搅拌12h,充分搅拌均匀。将制备好的浆料,涂覆在铝箔上,80-100℃下干燥12h,然后制片得到正极极片。分别提供实施例1-5制备的半互穿网络结构的聚合物电解质。以上述制备的正极片、聚合物电解质、负极金属锂依次叠片,制作出固态锂电池。实施例11一种固态锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:正极片制备:将聚氧乙烯和锂盐溶解在乙腈中,其中聚氧乙烯和锂盐比例按聚氧乙烯乙氧基/li(摩尔比)为1:12计算,搅拌混合均匀,形成聚合物电解质溶液,质量浓度为10%;然后加入混合均匀的正极活性材料磷酸铁锂和导电炭黑,质量浓度各占80%和10%;搅拌12h,充分搅拌均匀。将制备好的浆料,涂覆在铝箔上,80-100℃下干燥12h,然后制片得到正极极片。提供半互穿网络结构的聚合物电解质,所述半互穿网络结构的聚合物电解质与实施例1的不同之处在于:将上述溶液涂覆到正极极上,80℃引发聚合,烘干后得到半互穿结构聚合物电解质与正极片一体化的结构。以上述制备的正极片与聚合物电解质的一体化结构、负极金属锂叠片,制作出固态锂电池,其中,正极片与负极金属锂相对设置,聚合物电解质夹设于正极片与负极金属锂之间。对比例1一种聚合物电解质的制备方法,所述聚合物电解质的制备方法包括以下步骤:将聚氧化乙烯、锂盐、乙腈加入容器中混合均匀,形成澄清粘稠的溶液。其中,锂盐用量按聚合物电解质中乙氧基的1/12(摩尔比)计量添加,混合均匀。将上述溶液涂覆到无纺布隔膜上,无纺布隔膜平放在聚四氟乙烯板上,80℃引发聚合,烘干后得到聚合物电解质膜。将实施例3-5提供的交联互穿聚合物电解质以及对比例1提供的聚合物电解质采用拉伸法进行力学性能测试。结果显示,实施例3-5提供的交联互穿聚合物电解质表现出了很强的机械性能,如图3所示;而对比例1提供的聚合物电解质无法难以单独成膜,无法做拉伸测试。将实施例1-5提供的交联互穿聚合物电解质以及对比例1提供的聚合物电解质进行离子电导率测试,测试结果如下表1所示。表1实施例室温离子电导率/scm-1实施例15.0*10-5实施例25.8*10-5实施例34.2*10-5实施例44.8*10-5实施例55.2*10-5对比例15.5*10-5由表1可见,本发明实施例提供的交联互穿聚合物电解质,在能够有效提供力学性能的基础上,具有较好的离子电导率。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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