掺杂复合纳米粒子的多孔凝胶聚合物电解质的制备方法

摘要

本发明公开了应用于聚合物锂离子电池的一种掺杂复合纳米粒子的多孔凝胶聚合物电解质制备方法。首先水相分散聚合得到甲基丙烯酸甲酯共聚马来酸锂共聚物的有机纳米粒子，再通过溶胶凝胶法将其表面包覆二氧化硅得到核壳形貌的复合纳米粒子，然后将其分散于PVDF的N’N-二甲基甲酰胺溶液，采用浸没沉淀法制备基于PVDF的复合多孔膜，其经真空加热干燥后，再吸附液体电解质以得到复合凝胶聚合物电解质薄膜。本发明获得的薄膜厚度为30～50μm，离子导电率在30℃下达6.31×10^-3Scm^-1，电化学窗口达5.4V，其性能优于常规普通凝胶聚合物电解质。

主权项

一种掺杂复合纳米粒子的多孔凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、将混合单体甲基丙烯酸甲酯，顺丁烯二酸酐按照摩尔比1:1～100:1的比例混合，然后加入相对于甲基丙烯酸甲酯与顺丁烯二酸酐总质量的3～10wt％的分散剂，混合物在高速搅拌下分散于去离子水中，单体总量相对于去离子水的质量比例为5～20wt％，加入相对于混合单体质量1～3wt％的过硫酸钾，反应体系升温范围在60～100℃，反应时间控制在6～24小时，反应结束后降至25℃，加入相对顺丁烯二酸酐摩尔量2倍的氢氧化锂到反应体系中，反应6～10小时，得到分散于水相中的甲基丙烯酸甲酯共聚马来酸锂的有机纳米粒子，经过冷冻干燥，得到甲基丙烯酸甲酯共聚马来酸锂的有机纳米粉末；步骤二、将步骤一得到的甲基丙烯酸甲酯共聚马来酸锂的有机纳米粉末分散于乙醇中，其浓度控制在0.01g/ml～0.5g/ml，超声分散0.5h，按质量比例正硅酸乙酯:甲基丙烯酸甲酯共聚马来酸锂的有机纳米粉末为10:1～1:10加入正硅酸乙酯，滴加氨水使调节体系pH值控制在8～11之间，室温25℃下反应6～24h，得到壳层为二氧化硅的甲基丙烯酸甲酯共聚马来酸锂的核壳形貌复合纳米粒子；步骤三：将聚偏氟乙烯粉末室温下溶解分散于N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，聚合物溶液浓度控制在0.1～5g/ml，搅拌6～12小时后，然后将步骤二得到的核壳形貌复合纳米粒子按聚偏氟乙烯粉末的掺杂量的0.01～10wt％加入分散到其中超声0.1～1h，再室温搅拌12～24h；再将聚合物溶液静置脱气泡，利用刮刀平整涂刮于玻璃板上，将其浸泡于水相中，采用浸没沉淀法制备得到核壳形貌复合纳米粒子掺杂聚偏氟乙烯的复合多孔薄膜；步骤四：将步骤三得到的核壳形貌复合纳米粒子掺杂聚偏氟乙烯的复合多孔薄膜先在40℃～80℃的温度下抽真空干燥8～24小时，然后在手套箱中浸泡液体电解质0.5～1小时，得到所吸附的液体电解质组分占总质量的40～70wt％的具有多孔结构的复合凝胶聚合物电解质薄膜。