[发明专利]电解质膜及其制备方法，以及具有电解质膜的电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解质膜。

本发明还涉及一种电解质膜的制备方法。

本发明还涉及一种具有电解质膜的电池。

背景技术

近年来，随着科技的发展，对能源尤其是可再生绿色能源的需求越来越突出，电池作为能量的储存和转换装置正发挥着不可替代的作用。锂离子电池作为一种新型的可再生二次能源，因其具有低成本，高质量比能量，高体积比能量，高能量密度，长循环寿命等优势，是目前电池领域开发的重点，且已经在手机、笔记本电脑、电动工具、数码相机以及电动汽车等领域得到了广泛应用。

目前，锂离子电池中广泛使用液体电解质，因其含有易燃、易挥发的有机溶剂，在充放电过程中会释放出可燃气体，尤其是在过充过放或者大功率充放电等非常规工作条件下，将会产生大量热量而加速气体的产生，导致电池内压增高，气液泄露，甚至起火爆炸，因此存在严重的安全隐患问题。另外，液体电解质体系还存在热稳定性差、凝固点高等不足，造成低温下离子电导率急剧下降，高温下电解液易分解变质等问题。这些问题严重制约了新型电池及电容器大功率性能的发展。

聚合物固体电解质是近几年发展起来的一种新型电解质，是一种处于固体状态，却能像液体一样溶解支持电解质并发生离子迁移的高分子膜。它有效的克服了液体电解质存在的易燃易漏、寿命短且安全性差等问题，弥补了无机固体电解质离子电导率低、脆性大、成膜性差、机械形变差等不足。聚合物固体电解质具有质轻、成膜性好、粘弹性和稳定性好等优点，符合化学电源的发展趋势，除了应用于锂离子电池之外，在电子、医疗、空间技术、电致显色、光电学、传感器等方面都有着广泛的应用。

但是，要使聚合物固体电解质真正从实验室进入商业应用，其离子电导率，安全性，膜的机械性能，稳定性以及与电极的相容性等问题，都还有待于进一步的改进与提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有离子电导率良好、安全性好、热稳定性好、机械性能好的电解质膜及其制备方法。

本发明提供一种电解质膜，所述电解质膜的组分包括聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物、高氯酸锂和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。

优选的，所述聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物、所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐以及所述高氯酸锂之间的质量比为k₁:k₂:k₃，所述k₁为1～4，所述k₂为1～4，所述k₃为0.08～0.12。

优选的，所述聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物、所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐以及所述高氯酸锂之间的质量比为1:1:0.1。

优选的，所述电解质膜的厚度为50μm～150μm。

本发明还提供一种电池，包括正极、负极以及设于正极和负极之间的电解质膜，其中，所述电解质膜为上述任意一项所述的电解质膜。

本发明还提供一种电解质膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物、高氯酸锂和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐在溶剂中混合；混合后浇铸成型，干燥，得到电解质膜。

优选的，所述溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷或氯仿。

优选的，所述制备方法在惰性气体气氛下发生。

优选的，所述干燥包括第一次干燥和第二次干燥，所述第二次干燥在真空条件下进行。

优选的，所述第一次干燥的温度为30～50℃，所述第一次干燥的时间为10～30小时；所述第二次干燥的温度范围为40～60℃，所述第二次干燥的时间为20～60小时。

本发明提供的电解质膜，组分包括聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物、高氯酸锂和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，其中，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐具有较低的蒸汽压，不易挥发且不易燃，同时，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物之间具有非常良好的兼容性，在高氯酸锂中也具有良好的溶解性，能够在很宽的浓度范围内产生均相的二元1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐/高氯酸锂混合物和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐/聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物复合物。因此，组分包括聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物、高氯酸锂和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的电解质膜具有良好的安全性能、

热稳定性能以及电化学性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为实施例1-3电解质膜的红外光谱图；