一种聚合物固体电解质的制造方法

摘要

本发明公开了一种聚合物固体电解质的制造方法，其原料甲氨基丁酸锂采用一定浓度的NaOH水溶液在氮气的保护下，与N-甲基吡咯烷酮反应之后，再加入氯化锂来置换出其中的钠离子而得到的。然后将得到的甲氨基丁酸锂与无机锂等溶解于一定温度的丙酮-甲醇溶剂获得含有甲氨基丁酸锂和碘化锂或碘酸锂的聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮-甲醇溶液，然后将该溶液均匀的涂覆到聚偏氟乙烯半透膜上，经过反复多次的涂覆，制成一定厚度的含有机锂的聚合物固体电解质膜。由本发明所得电解质膜制成的固体锂电池，具有使用寿命长，充放电次数多，电池容量大等特点。

主权项

一种聚合物固体电解质膜的制造工艺，其固体电解质中有机锂和无机锂摩尔比为3:1,所述的有机锂和无机锂在聚合物中的含量为6～8％wt,该含有机锂的聚合物固体电解质的制造工艺包括:A:甲氨基丁酸锂制备：1).在氮气的保护下，将38％wt的NaOH水溶液缓慢地加入温度60～80℃的N‑甲基吡咯烷酮NMP溶剂中，然后以0.6～0.8℃/min的升温速度将温度升到100～120℃，并在该温度条件下，回流保温3～4.5h，然后以1.6～1.8℃/min的升温速度将温度升到180～200℃，并在该温度条件下，回流保温30～45min，然后，将反应混合物以0.6～0.8℃/min的降温速度将温度降到150～160℃，在该温度条件下加入固体氯化锂，NaOH:LiCl:NMP的摩尔比为1:1.003:3，保温2～3h后，停止回流，开始蒸发出反应混合物中的水分，每隔5min检测蒸发出来的液体成分，当蒸发出的液体成分中含N‑甲基吡咯烷酮溶剂的量占90％时，同时有大量白色晶体析出后停止搅拌和加热，并在该温度条件下趁热保温过滤，过滤时用与反应体系相同用量且温度为30℃的N‑甲基吡咯烷酮溶剂不断冲洗白色晶体；2).将1)得到的白色晶体溶于乙醇溶剂中，形成含白色晶体20～30％wt的乙醇溶液，然后水浴加热，将温度升到60～70℃，保温回流45min,然后，将温度降到20～30℃后，过滤得滤饼；3).对2)得到的滤饼反复洗涤6～8次后，将滤饼置入100～110℃的真空烘箱中干燥2～3h后，白色晶体变成含有30％～40％wt结晶水的白色粉末待用；经过傅里叶红外光谱仪分析检测所得白色粉末为甲氨基丁酸锂，纯度为99～99.95％；B、含有机锂、无机锂和聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮‑甲醇溶液制备将A步骤中得到的白色粉末与无机锂粉末按3:1的摩尔比溶于质量比为5:1的丙酮‑甲醇混合溶剂中，并形成含固形物为2～3％wt的溶液，在温度为50～65℃的条件下，搅拌回流2～3h，然后，加入配方中的聚甲基丙烯酸甲酯树脂粉末和3～5％的苯多酸酯类化合物，从而使有机锂和无机锂在聚甲基丙烯酸甲酯中的含量为6～8％wt，在温度为50～55℃的条件下，搅拌回流2～3h，使其中的聚甲基丙烯酸甲酯完全溶于丙酮‑甲醇混合溶剂之中，待用；C、含有机锂的聚合物固体电解质制备将B)步骤中得到的含有机锂、无机锂和聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮‑甲醇溶液涂覆在聚偏氟乙烯半透膜表面，待其中的丙酮‑甲醇溶剂挥发完后，再反复涂覆16～18次，然后形成含有机锂和无机锂的聚甲基丙烯酸甲酯的固体电解质膜，最后将该固体电解质膜置于温度为50～55℃的真空烘箱中干燥2～2.5h，制得含有机锂的聚合物固体电解质目标物，所得聚合物固体电解质的导电率为(8.12～9.36)×10^‑3S/cm,电化学稳定窗口为1.1～1.5V。