凝胶聚合物电解质及其制备方法技术

一种凝胶聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯及分散在所述聚甲基丙烯酸甲酯中的六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷，其中，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述六氟磷酸锂及所述增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。该凝胶聚合物电解质能避免腐蚀铝箔。本发明专利技术还提供一种凝胶聚合物电解质的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法。
技术介绍
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因为较高的电导率，是最常用的锂盐之一。然而，在电化学循环过程中，六氟膦酸根容易水解生成酸，而酸会腐蚀作为集流体的铝箔，致使使用LiPF6的PMMA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。
技术实现思路
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，包括聚甲基丙烯酸甲酯及分散在所述聚甲基丙烯酸甲酯中的六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷，其中，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述六氟磷酸锂及所述增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。在其中一个实施例中，所述烷基硅烷选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的一种。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∶1～1:2。r>在其中一个实施例中，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.02~1:0.05。一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：将聚甲基丙烯酸甲酯、六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷溶于溶剂中并搅拌均匀形成混合液，其中，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述六氟磷酸锂及所述增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05；及除去所述混合液中的所述溶剂得到凝胶聚合物电解质。。在其中一个实施例中，所述烷基硅烷选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的一种。在其中一个实施例中，将所述混合液浇铸在玻璃板上，然后在60℃~90℃、0.01MPa真空下干燥以除去所述溶剂。在其中一个实施例中，所述溶剂为甲基吡咯烷酮或丙酮。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1:1～1:2。在其中一个实施例中，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1：0.02～1:0.05。上述凝胶聚合物电解质中，在电化学循环过程中，六氟膦酸根容易水解生成酸（H+），通过加入烷基硅烷，烷基硅烷能够与H+发生键合，从而去除电解液中游离的H+，避免腐蚀双层电容器的铝箔，能大大提高使用上述凝胶聚合物电解质的双层电容器的稳定性。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，包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、六氟磷酸锂（LiPF6）、增塑剂及烷基硅烷。聚甲基丙烯酸甲酯为基质，六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷分散在所述据甲基丙烯酸甲酯中。其中，增塑剂由碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）混合形成。聚甲基丙烯酸甲酯、六氟磷酸锂及增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，六氟磷酸锂与烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。优选的，碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1∶1～1:2。优选的，烷基硅烷选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的至少一种。优选的，LiPF6与烷基硅烷的摩尔比为1:0.02~1:0.05。上述凝胶聚合物电解质中，PMMA为基质，在电化学循环过程中，六氟膦酸根容易水解生成酸（H+），通过加入烷基硅烷，烷基硅烷能够与H+发生键合，从而去除电解液中游离的H+，避免酸腐蚀双层电容器的铝箔，能大大提高使用上述凝胶聚合物电解质的双层电容器的稳定性。请参阅图1，上述凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：步骤S110、将聚甲基丙烯酸甲酯、六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷溶于溶剂中并搅拌均匀形成混合液，其中，增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，聚甲基丙烯酸甲酯、六氟磷酸锂及增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，六氟磷酸锂与烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。优选的，LiPF6与烷基硅烷的摩尔比为1：0.02到1:0.05。优选的，碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1∶1～1:2。优选的，烷基硅烷选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的至少一种。优选的，溶剂为甲基吡咯烷酮或丙酮。步骤S120、除去混合液中的溶剂得到凝胶聚合物电解质。优选的，将混合液浇铸在玻璃板上，然后在60℃~90℃、0.01MPa真空下干燥以除去甲基吡咯烷酮。上述凝胶聚合物电解质制备方法较为简单，制备的凝胶聚合物电解质可以避免腐蚀双层电容器的铝箔。以下为具体实施例。实施例1按聚合物:锂盐:增塑剂=1:0.8:5的比例(质量比)，称取PMMA、LiPF6、PC/DMC（PC/DMC表示PC和DMC的混合物，以下实施例相同，PC和DMC体积比1:1），加入一定量的甲基三乙基硅烷，溶于适量的甲基吡咯烷酮中，LiPF6：甲基三乙基硅烷的摩尔比为1:0.05，持续搅拌均匀后将其浇铸在洁净的玻璃板上，再在80℃、0.01MPa真空下干燥后，即得到添加了甲基三乙基硅烷的PMMA基凝胶聚合物电解质。实施例2按聚合物:锂盐:增塑剂=1:0.7:3的比例(质量比)，称取PMMA、LiPF6、PC/DMC（固定体积比1:1），加入一定量的甲基三乙基硅烷，溶于适量的甲基吡咯烷酮中，LiPF6和甲基三乙基硅烷的摩尔比为1:0.04，持续搅拌均匀后将其浇铸在洁净的玻璃板上，再在80℃、0.01MPa真空下干燥后，即得到添加了甲基三乙基硅烷的PMMA基凝胶聚合物电解质。实施例3按聚合物:锂盐:增塑剂=1:0.7:8的比例(质量比)，称取PMMA、LiPF6、PC/DMC（固定体积比1:1），加入一定量的三甲基丁基硅烷，溶于适量的丙酮中，LiPF6与三甲基丁基硅烷的摩尔比为1:0.02，持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括聚甲基丙烯酸甲酯及分散在所述聚甲基丙烯酸甲酯中的六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷，其中，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述六氟磷酸锂及所述增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。

【技术特征摘要】
1.一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括聚甲基丙烯酸甲酯及分散在
所述聚甲基丙烯酸甲酯中的六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷，其中，所述增塑
剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述六氟磷
酸锂及所述增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅
烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述烷基硅烷
选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的一种。
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述碳酸丙烯
酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1～1:2。
4.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述六氟磷酸
锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.02~1:0.05。
5.一种凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚甲基丙烯酸甲酯、六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷溶于溶剂中并搅拌
均匀形成混合液，其中，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，邓惠仁，王要兵，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44