[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。

聚偏氟乙烯（PVDF）体系由于C-F是很强吸电子基团，PVDF基聚合物电解质具有较强的抗氧化能力，而且，其介电常数(8.4)高，有助于锂盐的解离和载流子浓度的提高，并且其具有好的机械强度、化学稳定性、电化学稳定性、热稳定性，适合做电解质基质材料；LiBF₄因为合成技术成熟、成本低，是目前最常用的离子液体电解液之一，然而，四氟硼酸根的吸湿性强，在电化学循环过程中，水将参与电极反应生成酸，从而腐蚀双电层电容器的铝箔，导致使用含LiBF₄的PVDF基凝胶聚合物电解质作电解液的双电层电容器的稳定性降低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能避免腐蚀铝箔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，包括聚偏氟乙烯及吸附在所述聚偏氟乙烯内的电解液及硅胶，其中，所述凝胶聚合物电解质中所述聚偏氟乙烯的质量百分含量为10%~25％，所述电解液的质量百分含量为70%~85%，所述硅胶的质量百分含量为0.1%~5%，所述电解液包括四氟硼酸锂及增塑剂，所述四氟硼酸锂与所述增塑剂的质量比为1:7~1:9，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成。

在其中一个实施例中，所述硅胶的质量百分含量为1%~4%。

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

在其中一个实施例中，所述聚偏氟乙烯的质量百分含量为10%~15%。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

将硅胶超声分散在电解液中形成混合液，所述电解液包括四氟硼酸锂及增塑剂，所述四氟硼酸锂与所述增塑剂的质量比为1:7~1:9，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述硅胶与所述电解液的质量比为1:850~1:14；及

将聚偏氟乙烯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，所述聚偏氟乙烯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，所述硅胶与所述电解液的质量比为1:85~2:35。

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，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1~1:3。

在其中一个实施例中，所述聚偏氟乙烯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，通过加入硅胶，硅胶能吸附游离的水分子，有效的避免四氟硼酸根吸湿，从而能避免腐蚀双层电容器的铝箔，从而使用上述凝胶聚合物电解质的双层电容器的稳定性较好；硅胶的主要成分是二氧化硅，热稳定性好、化学性质稳定，添加之后对双电层电容器的其它电化学性能无影响。

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；

图2为使用实施例1制备的凝胶聚合物电解质的双层电容器与使用对比例中制备的凝胶聚合物电解质的双层电容器的比电容与循环次数的关系图。

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，包括聚偏氟乙烯（PVDF）、吸附在聚偏氟乙烯内的电解液及硅胶。

凝胶聚合物电解质中聚偏氟乙烯的质量百分含量为10%~25%，优选为10%~15％。优选的，聚偏氟乙烯为聚偏氟乙烯微孔膜。

凝胶聚合物电解质中电解液的质量百分含量为70%~85%。电解液包括四氟硼酸锂（LiBF₄）及增塑剂。四氟硼酸锂与增塑剂的质量比为1:7~1:9。增塑剂由碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）混合形成。优选的，碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1:1~1:3。

凝胶聚合物电解质中硅胶的质量百分含量为0.1%~5％，优选为1%~4%。

优选的，硅胶的粒径为10nm~100nm。