083]步骤(2)中，溶胀条件为:含有锂离子的全氟聚合物电解质基材与有机溶剂的质量比为1:200，溶胀时间为60h。
[0084]以KB碳为正极、金属锂片为负极及本实施例制备的聚合物电解质一起在充满氩气的手套箱中组装成CR2025扣式锂空气电池。将上述扣式锂空气电池在室温下以0.1mA/cm2电流密度，在纯氧气氛下进行恒电流充放电测试，充放电截止电压为2-4.2V，测得电池的放电比容量为5012mAh/g。
[0085]实施例7:
[0086]本实施例中，锂空气电池用聚合物电解质中的全氟聚合物电解质基材为采用熔融挤出工艺制备而成的全氟磺酸聚合物电解质基材Naf1n(美国Dupont公司生产)，厚度为130 μ m，有机溶剂为二乙基砜，其中，全氟聚合物电解质基材中有机溶剂的质量百分含量为60%。
[0087]本实施例锂空气电池用聚合物电解质的制备方法如下:
[0088](I)先配制一定浓度的氢氧化锂溶液，将全氟聚合物电解质基材置于氢氧化锂溶液中进行锂化处理，再用去离子水洗涤数次，经干燥处理后，即制得含有锂离子的全氟聚合物电解质基材；
[0089](2)将有机溶剂置于密闭容器中，再将步骤(I)制得的含有锂离子的全氟聚合物电解质基材浸泡在有机溶剂中，充分溶胀，即制得所述的锂空气电池用聚合物电解质。
[0090]步骤(I)中，氢氧化锂溶液的浓度为2mol/L ;锂化处理的条件为:在80°C下，加热回流12h ;干燥处理的条件为:在110°C下，恒温干燥16h。
[0091]步骤(2)中，溶胀条件为:含有锂离子的全氟聚合物电解质基材与有机溶剂的质量比为1:5，溶胀时间为72h。
[0092]以KB碳为正极、金属锂片为负极及本实施例制备的聚合物电解质一起在充满氩气的手套箱中组装成CR2025扣式锂空气电池。将上述扣式锂空气电池在室温下以0.1mA/cm2电流密度，在纯氧气氛下进行恒电流充放电测试，充放电截止电压为2-4.2V，测得电池的放电比容量为5121mAh/g。
[0093]实施例8:
[0094]本实施例中，锂空气电池用聚合物电解质中的全氟聚合物电解质基材为采用熔融挤出工艺制备而成的全氟磺酸聚合物电解质基材CHFM10125(山东东岳集团公司生产)，厚度为180 μm，有机溶剂为乙基丙基砜及乙基异丙基砜按质量比为1:1的混合溶剂，其中，全氟聚合物电解质基材中有机溶剂的质量百分含量为80 %。
[0095]本实施例锂空气电池用聚合物电解质的制备方法如下:
[0096](I)先配制一定浓度的氢氧化锂溶液，将全氟聚合物电解质基材置于氢氧化锂溶液中进行锂化处理，再用去离子水洗涤数次，经干燥处理后，即制得含有锂离子的全氟聚合物电解质基材；
[0097](2)将有机溶剂置于密闭容器中，再将步骤(I)制得的含有锂离子的全氟聚合物电解质基材浸泡在有机溶剂中，充分溶胀，即制得所述的锂空气电池用聚合物电解质。
[0098]步骤(I)中，氢氧化锂溶液的浓度为2mol/L ;锂化处理的条件为:在80°C下，加热回流1h ;干燥处理的条件为:在80°C下，恒温干燥24h。
[0099]步骤(2)中，溶胀条件为:含有锂离子的全氟聚合物电解质基材与有机溶剂的质量比为1:300，溶胀时间为48h。
[0100]以KB碳为正极、金属锂片为负极及本实施例制备的聚合物电解质一起在充满氩气的手套箱中组装成CR2025扣式锂空气电池。将上述扣式锂空气电池在室温下以0.1mA/cm2电流密度，在纯氧气氛下进行恒电流充放电测试，充放电截止电压为2-4.2V，测得电池的放电比容量为4821mAh/g。
[0101]实施例9:
[0102]本实施例中，锂空气电池用聚合物电解质中的全氟聚合物电解质基材为采用熔融挤出工艺制备而成的全氟磺酸聚合物电解质基材CHFM10125(山东东岳集团公司生产)，厚度为180 μm，有机溶剂为乙基异丁基砜及二丙基砜按质量比为1:2的混合溶剂，其中，全氟聚合物电解质基材中有机溶剂的质量百分含量为52 %。
[0103]本实施例锂空气电池用聚合物电解质的制备方法如下:
[0104](I)先配制一定浓度的氢氧化锂溶液，将全氟聚合物电解质基材置于氢氧化锂溶液中进行锂化处理，再用去离子水洗涤数次，经干燥处理后，即制得含有锂离子的全氟聚合物电解质基材；
[0105](2)将有机溶剂置于密闭容器中，再将步骤(I)制得的含有锂离子的全氟聚合物电解质基材浸泡在有机溶剂中，充分溶胀，即制得所述的锂空气电池用聚合物电解质。
[0106]步骤(I)中，氢氧化锂溶液的浓度为lmol/L ;锂化处理的条件为:在98°C下，加热回流12h ;干燥处理的条件为:在95°C下，恒温干燥24h。
[0107]步骤(2)中，溶胀条件为:含有锂离子的全氟聚合物电解质基材与有机溶剂的质量比为1:80，溶胀时间为36h。
[0108]以KB碳为正极、金属锂片为负极及本实施例制备的聚合物电解质一起在充满氩气的手套箱中组装成CR2025扣式锂空气电池。将上述扣式锂空气电池在室温下以0.1mA/cm2电流密度，在纯氧气氛下进行恒电流充放电测试，充放电截止电压为2-4.2V，测得电池的放电比容量为4654mAh/g。
[0109]以上【具体实施方式】为本发明的优选实施例，并不能对本发明的权利要求进行限定，其它任何背离本发明的技术方案而做的改变或其他等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种锂空气电池用聚合物电解质，其特征在于，该电解质包括含有锂离子的聚合物电解质基材以及容置在聚合物电解质基材中的有机溶剂，所述的聚合物电解质基材为全氟聚合物电解质基材，该全氟聚合物电解质基材中有机溶剂的质量百分含量为30-80%。
2.根据权利要求1所述的一种锂空气电池用聚合物电解质，其特征在于，所述的全氟聚合物电解质基材为全氟磺酸聚合物或全氟羧酸聚合物中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种锂空气电池用聚合物电解质，其特征在于，所述的全氟聚合物电解质基材的厚度为20-180 μ m。
4.根据权利要求3所述的一种锂空气电池用聚合物电解质，其特征在于，所述的全氟聚合物电解质基材采用熔融挤出工艺或溶剂流延工艺制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种锂空气电池用聚合物电解质，其特征在于，所述的有机溶剂为二甲基亚砜、二苯基亚砜、氯化亚砜、二甲基砜、甲基乙基砜、甲基丙基砜、二乙基砜、乙基丙基砜、乙基异丙基砜、乙基异丁基砜、二丙基砜或环丁砜中的一种或多种。
6.一种如权利要求1所述的锂空气电池用聚合物电解质的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤: (1)先配制一定浓度的氢氧化锂溶液，将全氟聚合物电解质基材置于氢氧化锂溶液中进行锂化处理，再用去离子水洗涤数次，经干燥处理后，即制得含有锂离子的全氟聚合物电解质基材； (2)将有机溶剂置于密闭容器中，再将步骤(I)制得的含有锂离子的全氟聚合物电解质基材浸泡在有机溶剂中，充分溶胀，即制得所述的锂空气电池用聚合物电解质。
7.根据权利要求6所述的一种锂空气电池用聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的氢氧化锂溶液的浓度为1.0-2.0moI/Lο
8.根据权利要求6所述的一种锂空气电池用聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的锂化处理的条件为:在60-100°C下，加热回流6-24h。
9.根据权利要求6所述的一种锂空气电池用聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的干燥处理的条件为:在80-120°C下，恒温干燥12-24h。
10.根据权利要求6所述的一种锂空气电池用聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的溶胀条件为:含有锂离子的全氟聚合物电解质基材与有机溶剂的质量比为I: (5-500)，溶胀时间为 6-72ho
【专利摘要】本发明涉及一种锂空气电池用聚合物电解质及其制备方法，所述的电解质包括含有锂离子的聚合物电解质基材以及容置在聚合物电解质基材中的有机溶剂，聚合物电解质基材为全氟聚合物电解质基材，该全氟聚合物电解质基材中有机溶剂的质量百分含量为30-80％，制备时，将全氟聚合物电解质基材置于氢氧化锂溶液中进行锂化处理，洗涤，经干燥处理后，再浸泡在有机溶剂中，充分溶胀，即制得所述的锂空气电池用聚合物电解质。与现有技术相比，本发明制备过程简单，制得的锂空气电池用聚合物电解质可显著提高锂-空气的性能，对电池容量、倍率性能以及循环稳定性都有显著的改善效果。
【IPC分类】H01M10-058, H01M10-0565
【公开号】CN104852086
【申请号】CN201510287412
【发明人】王海滨, 李磊, 吴朝鲁门, 廖晨博, 许庆凯
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月29日