[发明专利]凝胶聚合物电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法。

背景技术

凝胶聚合物电解质锂离子电池因具有安全、无泄漏、漏电流小等优点而被研究者们所重视。凝胶聚合物电解质是一种新型的功能高分子材料，可同时作为隔膜和电解质材料，可使电池薄形化，从而提高电池造型设计的灵活性。

PMMA体系由于甲基丙烯酸甲酯单元中的羰基与碳酸酯类增塑剂中的氧能发生较强的相互作用，因此能够吸收大量的液体电解质溶液，并表现出与锂电极较好的界面稳定性，适合做电解质基质材料。LiPF₆是最常用的锂盐之一，但是锂离子的迁移数偏低，从而使得凝胶聚合物电解质的电导率较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种电导率较高的凝胶聚合物电解质及其制备方法。

一种凝胶聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯及吸附在所述聚甲基丙烯酸甲酯内的电解液及氮杂醚类化合物，其中，所述凝胶聚合物电解质中所述聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分含量为10%~25%，所述电解液的质量百分含量为70%~85%，所述氮杂醚类化合物的质量百分含量为0.1%~5%，所述电解液包括六氟膦酸锂及增塑剂，所述六氟膦酸锂与所述增塑剂的质量比为1:7～1:9，所述增塑剂由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合形成。

在其中一个实施例中，所述氮杂醚类化合物选自三（六氟异丙氧基）胺及三全氟苯氧基胺中的一种。

在其中一个实施例中，所述碳酸乙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1.5～1:3。

在其中一个实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分含量为10%~15%。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

将氮杂醚类化合物超声分散在电解液中形成混合液，所述电解液包括六氟膦酸锂及增塑剂，所述六氟膦酸锂与所述增塑剂的质量比为1:7～1:9，所述增塑剂由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述氮杂醚类化合物与所述电解液的质量比为1:850~1:14；及

将聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜浸入所述混合液中吸附所述混合液得到凝胶聚合物电解质，所述聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜与所述电解液的质量比为1:8.5~5：14。

在其中一个实施例中，所述氮杂醚类化合物选自三（六氟异丙氧基）胺及三全氟苯氧基胺中的一种。

在其中一个实施例中，所述超声分散的时间为5分钟~30分钟。

在其中一个实施例中，所述碳酸乙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1.5～1:3。

在其中一个实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜与所述电解液的质量比为1:8.5~3：14。

上述凝胶聚合物电解质中，通过加入氮杂醚类化合物，氮杂醚类化合物能与PF₆^-（六氟膦酸阴离子）形成配合物，从而使LiPF₆的离解度增加，锂离子的迁移数增加，从而大幅度提高凝胶聚合物电解质的电导率。

附图说明

图1为一实施方式的凝胶聚合物电解质的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对凝胶聚合物电解质及其制备方法进一步阐明。

一实施方式的凝胶聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、吸附在聚甲基丙烯酸甲酯内的电解液及氮杂醚类化合物。

凝胶聚合物电解质中聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分含量为10%~25％，优选为10%~15％。优选的，聚甲基丙烯酸甲酯为聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜。

凝胶聚合物电解质中电解液的质量百分含量为70%~85%。电解液包括六氟膦酸锂（LiPF₆）及增塑剂。六氟膦酸锂与增塑剂的质量比为1:7～1:9。增塑剂由碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）混合形成。优选的，碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1∶1.5～1:3。

凝胶聚合物电解质中氮杂醚类化合物的质量百分含量为0.1%~5%。优选的，氮杂醚类化合物选自三（六氟异丙氧基）胺（[(CF₃)₂CHO]₃N）及三全氟苯氧基胺（(C₆F₅O)₃N）中的一种。