[发明专利]一种具有蜂窝网络结构凝胶电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有蜂窝网络结构凝胶电解质及其制备方法，该凝胶电解质是将基丙烯酸甲酯、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯和聚偏氟乙烯‑六氟丙烯网络交联，并利用热压制模具形成内部蜂窝结构，之后将适量的纳米二氧化钛填充于蜂窝结构内孔隙而成，本发明能够很好的提高动态渗透作用，这种作用使得Li+扩散速率增大，提高电解质的效果，本发明在蜂窝结构中添加无机填料使其形成多微孔结构，其相容性和稳定性好、机械性能佳、界面稳定性好和阳离子迁移数高，能够很好的与电极进行充分接触，无机粒子还可以吸收凝胶电解质中的杂质，增加体系的保液能力，阻止增塑剂和杂质向电极迁移，改善聚合物电解质与电极之间界面稳定性。

技术领域

本发明属于聚合物电解质技术领域，尤其是涉及一种具有蜂窝网络结构凝胶电解质及其制备方法。

背景技术

聚合物电解质可解决液态电解质锂离子电池的漏液危险，并使其可任意形状化，因而得到了广泛研究。其中，全固态型聚合物电解质室温离子电导率过低，暂不能满足电池的应用要求，只有凝胶电解质得到了工业应用。凝胶态聚合物电解质与纯固态聚合物电解质相比，室温下具有较高的离子电导率。由于增塑剂的加入，各组分之间的相容性和稳定性差、机械性能差、界面稳定性差和阳离子迁移数偏低，相对于液体电解质难以与电极充分接触等。为了提高凝胶态聚合物电解质的性能，人们采用共聚、共混、交联和添加无机填料使其形成新型结构。对凝胶态聚合物电解质进行改性，力求达到保持电导率的同时提高其机械强度，其中添加无机纳米粒子改性是一种工艺简单而有效的方法。虽然目前已经出现各种网络互联凝胶结构的电解质，但是，其整体性能仍然不够完善，仍需要对凝胶电解质的结构及制造方法进行改进，以便提高电解质的综合性能，改善电池的使用寿命。

发明内容

本发明针对现有的技术问题，提供一种具有蜂窝网络结构凝胶电解质及其制备方法，其通过将纳米二氧化钛填充于蜂窝网络结构的孔隙中，能够很好的提高动态渗透作用，这种作用使得Li+扩散速率增大，提高电解质的效果，本发明采用辐射、超声波振动以及压制的方法，实现了蜂窝结构的制作，并在蜂窝结构中添加无机填料使其形成多微孔结构，其相容性和稳定性好、机械性能佳、界面稳定性好和阳离子迁移数高，能够很好的与电极进行充分接触，无机粒子还可以吸收凝胶电解质中的杂质，增加体系的保液能力，阻止增塑剂和杂质向电极迁移，改善聚合物电解质与电极之间界面稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有蜂窝网络结构凝胶电解质，其包括以下质量分数的物质：聚甲基丙烯酸甲酯6-12％、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯4-8％、聚偏氟乙烯-六氟丙烯5-11％、交联剂3-6％、锂盐溶液60％-90％和增塑剂0.5-1％，其特征在于，该凝胶电解质是将基丙烯酸甲酯、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯采用交联剂进行网络交联，并利用热压制模具使交联后的聚合物形成内部蜂窝结构，之后将适量的纳米二氧化钛填充于蜂窝结构内孔隙而成。

进一步，作为优选，填充于蜂窝结构内孔隙的所述纳米二氧化钛占交联后的聚合物的质量分数为8-12％。

进一步，作为优选，填充于蜂窝结构内孔隙的所述纳米二氧化钛占交联后的聚合物的质量分数为9.5％。

进一步，本发明还提供了一种具有蜂窝网络结构凝胶电解质的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)按照权利要求1所述的质量分数将聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、增塑剂在手套箱中溶解在锂盐溶液中，并在42℃下搅拌80min，之后缓慢升温至50℃，边搅拌边加入交联剂；

(2)将所述步骤(1)所得到的混合溶液装入密封玻璃容器中，用γ射线进行照射，得到初级交联的凝胶电解质；

(3)将所述步骤(2)得到的初级交联的凝胶电解质置于热压制模具中，进行加热加压使交联后的聚合物形成内部蜂窝结构，其中，在压制过程中，采用脉冲加压的方式进行压制，压制温度为80-90℃，压制时间为至少25min；