一种锂离子电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锂离子电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池在20世纪90年代初便实现了产业化，其大量用在便携式设备上，近些 年也逐渐广泛应用在汽车上，随着科技的迅猛发展，人们越来越渴求高容量高功率的锂离 子电池，同时，也希望锂离子电池的安全性能得到提升。
[0003] 现实生活中，关于锂离子电池爆炸的新闻层出不穷，如屡次出现电池爆炸新闻的 苹果手机，让大家在选择苹果手机的时候无不有所顾虑。
[0004] 为提升锂离子电池容量以及增强其安全性能，大量科研院校和企业投入了大量的 物力人力，包括对电极材料（电极活性物质）的研究，电解液的研究，隔膜的研究等等。其 中方向之一，采用凝胶聚合物电解质代替传统的隔膜与液体电解液体系，但该方向的研究 成果尚未达到一个理想的程度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种锂离子电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法。
[0006] 本发明所采取的技术方案是：
[0007] 凝胶聚合物电解质，其是由作为基底的聚合物薄膜、吸附于该聚合物薄膜上的电 解液组成；所述的聚合物薄膜由卡波树脂，聚偏氟乙烯，醋酸丁酸纤维素共溶于溶剂中，机 械搅拌后形成的液体涂敷、固化于聚烯烃微孔膜上制成。
[0008] 所述的醋酸丁酸纤维素的结构式为：
[0009]
[0010] 其中，R1、!?2、R3各自独立的选自下列基团中的一种：
[0011]
[0012] 所述的卡波树脂的结构式为：
[0013] CN 105119012 A 说明书 2/6 页
[0014] 其中，R中包括如下结构：
[0015]
[0016] 所述的电解液为电解质锂盐溶于有机溶剂中形成。
[0017] 所述的电解质锂盐为六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、双草酸硼 酸锂、二（三氟甲基磺酸）亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、三（三氟甲基磺酰）甲基锂中的至少 一种。
[0018] 所述的有机溶剂为链状碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种。
[0019] 凝胶聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤：
[0020] 将聚偏氟乙烯、醋酸丁酸纤维素共溶于溶剂中充分搅拌后形成液体1，随后在液体 1中加入卡波树脂充分搅拌形成液体2,最后将聚烯烃微孔膜浸入液体2中，干燥后形成的 聚合物薄膜浸入电解液中，取出即可。
[0021] 聚偏氟乙烯与醋酸丁酸纤维素的质量比为（1~4) :1，聚偏氟乙烯与醋酸丁酸纤 维素的质量之和占液体1质量的3%~10%。
[0022] 卡波树脂质量占液体2总质量的0. 01%~0. 2% ;聚烯烃微孔膜浸入液体2中时 间为0. 5h~lh，干燥时间为12h~48h，干燥温度为50°C~80°C ;聚合物薄膜浸入电解液 中时间为〇. 25h~lh。
[0023] -种聚合物锂离子电池，包括所述的凝胶聚合物电解质、正极和负极；其中，所述 的凝胶聚合物电解质夹在正极和负极之间。
[0024] 本发明的有益效果是：本发明的凝胶聚合物电解质具有较好的抗热收缩性能，高 电导率和高电化学稳定性。
【附图说明】
[0025] 图1是实施例2所得聚合物薄膜的SEM图片。
[0026] 图2是实施例1所得聚合物薄膜170°C加热30min后的热收缩图片。
[0027] 图3是实施例2所得凝胶聚合物电解质阻抗曲线。
[0028] 图4是实施例3凝胶聚合物电解质的电化学稳定窗口。
[0029] 图5是实施例2所得聚合物电解质装配成扣式电池在0. 2C倍率下50次循环放电 曲线。
【具体实施方式】
[0030] 凝胶聚合物电解质，其是由作为基底的聚合物薄膜、吸附于该聚合物薄膜上的电 解液组成；所述的聚合物薄膜由卡波树脂，聚偏氟乙烯，醋酸丁酸纤维素共溶于溶剂中，机 械搅拌后形成的液体涂敷、固化于聚烯烃微孔膜上制成。
[0031] 优选的，所述的醋酸丁酸纤维素的结构式为：
[0032]
[0033] 其中，R1、!?2、R3各自独立的选自下列基团中的一种：
[0034]
[0035] 优选的，所述的卡波树脂的结构式为：
[0036]
[0037] 其中，R中包括如下结构：
[0038]
[0039] 或者，优选的，所述的卡波树脂为卡波树脂676、卡波树脂934、卡波树脂941、卡波 树脂940、卡波树脂980、卡波树脂2020、卡波树脂U21、卡波树脂UlO中的至少一种。
[0040] 或者，优选的，所述的醋酸丁酸纤维素为CAB-381-2、CAB-381-0. 1、CAB-381-20、 CAB-551-0· 01、CAB-381-2BP、CAP-482-0. 5、CAB-553-0. 4、CAB-531-l、CAB-551-0. 2 中的至 少一种。
[0041] 优选的，所述的电解液为电解质锂盐溶于有机溶剂中形成。
[0042] 优选的，所述的电解质锂盐为六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、双 草酸硼酸锂、二（三氟甲基磺酸）亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、三（三氟甲基磺酰）甲基锂中 的至少一种。
[0043] 优选的，所述的有机溶剂为链状碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种；进一步优选 的，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳 酸甲乙酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
[0044] 所述的聚烯烃微孔膜即为现有技术中的锂离子电池用聚烯烃微孔隔膜；优选的， 所述的聚烯烃微孔膜为单层或多层PE、PP微孔膜。
[0045] 对应的，凝胶聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤：
[0046] 将聚偏氟乙烯、醋酸丁酸纤维素共溶于溶剂中充分搅拌后形成液体1，随后在液体 1中加入卡波树脂充分搅拌形成液体2,最后将聚烯烃微孔膜浸入液体2中，干燥后形成的 聚合物薄膜浸入电解液中，取出即可。
[0047] 优选的，所述的溶剂为DMF、NMP、DMC中的至少一种。
[0048] 优选的，聚偏氟乙烯与醋酸丁酸纤维素的质量比为（1~4) :1，聚偏氟乙烯与醋酸 丁酸纤维素的质量之和占液体1质量的3%~10%。
[0049] 优选的，卡波树脂质量占液体2总质量的0· 01%~0· 2% ;
[0050] 优选的，聚烯烃微孔膜浸入液体2中时间为0. 5h~Ih，干燥时间为12h~48h，干 燥温度为50°C~80°C ;聚合物薄膜浸入电解液中时间为0. 25h~Ih。
[0051 ] 优选的，形成液体1的搅拌时间为5h~24h ;形成液体2的搅拌时间为0. 5h~2h。
[0052] -种聚合物锂离子电池，包括所述的凝胶聚合物电解质、正极和负极；其中，所述 的凝胶聚合物电解质夹在正极和负极之间。
[0053] 优选的，所述聚合物锂离子电池是在充满氩气的手套箱中组装完成。
[0054] 下面实施例中，所用的卡波树脂为卡波树脂940 ;所用的醋酸丁酸纤维素为 CAB-551-0. 2〇
[0055] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
[0056] 实施例1 :
[0057] (1)称取63g的DMF和27g的DMC于烧杯中，25°C磁力搅拌30min，混合均匀。
[0058] (2)称取6. 6g的PVdF和3. 3g的CAB加入到步骤（1)所述混合溶剂中，25°C磁力 搅拌6h。
[0059] (3)称取0.2g卡波树脂加入到步骤（2)所得液体中，25°C磁力搅拌lh。
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