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，凝胶基体及吸附至所述凝胶基体的电解液，所述凝胶基体为掺杂有钛酸盐的偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述钛酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种，所述电解液由双氟磺酰亚胺锂、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。该凝胶聚合物电解质的电导率较高。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。

Gel polymer electrolyte and preparation method thereof

A polymer gel electrolyte, electrolyte gel matrix and adsorbed to the gel matrix, the PVDF gel matrix doped titanate and six fluorine propylene copolymer, the vinylidene fluoride and fluorine six propylene copolymer and the titanate mass ratio is 1:0.05~ 0.15, at least one of the titanate selected from barium titanate, strontium titanate, lead titanate and calcium titanate in the electrolyte, formed by double fluorosulfonylimide lithium methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and the mixed quality of the gel matrix and the electrolyte is 2:3~7:3. The gel polymer electrolyte has higher conductivity. The invention also provides a preparation method of gel polymer electrolyte.

【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。目前，凝胶聚合物电解质的电导率较低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种电导率较高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：凝胶基体及吸附至所述凝胶基体的电解液，所述凝胶基体为掺杂有钛酸盐的偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述钛酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种，所述电解液由双氟磺酰亚胺锂、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。在其中一个实施例中，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物的重均分子量为30万~80万。在其中一个实施例中，所述凝胶基体的厚度为50μm~200μm。在其中一个实施例中，所述双氟磺酰亚胺锂的摩尔浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，所述碳酸乙烯酯与所述碳酸甲乙酯的体积比为1:5~1:2。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：将偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物溶于有机溶剂中，搅拌均匀后加入钛酸盐，在30℃~50℃下搅拌均匀形成浆料，其中，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述有机溶剂的质量比为1:1~1:4，所述钛酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种；将得到的浆料涂覆成膜，进行干燥，得到凝胶基体，及将凝胶基体加入到电解液中浸泡5分钟～60分钟，得到凝胶聚合物电解质，其中，所述电解液中电解质为双氟磺酰亚胺锂，溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。在其中一个实施例中，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物的重均分子量为30万~80万。在其中一个实施例中，所述凝胶基体的厚度为50μm~200μm。在其中一个实施例中，所述电解液的摩尔浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，碳酸乙烯酯与碳酸甲乙酯的体积比为1:5~1:2。在其中一个实施例中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈及乙醇中的至少一种。在其中一个实施例中，所述浆料涂覆成膜的步骤具体为：将浆料均匀地涂在玻璃板上，然后在温度为70℃~100℃，压强为0.01Mpa的条件下进行干燥。上述凝胶聚合物电解质及其制备方法，通过钛酸锂改性提高了该凝胶聚合物电解质的电导率。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。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，凝胶基体及吸附至所述凝胶基体的电解液，所述凝胶基体为掺杂有钛酸盐的偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物（P(VDF-HFP)），所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述钛酸盐选自钛酸钡（BaTiO3）、钛酸锶（SrTiO3）、钛酸铅（PbTiO3）及钛酸钙（CaTiO3）中的至少一种，所述电解液由双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、碳酸乙烯酯（EC）和碳酸甲乙酯（EMC）混合形成，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。优选的，偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物的重均分子量为30万~80万。优选的，凝胶基体的厚度为50μm~200μm。优选的，电解液中所述双氟磺酰亚胺锂的摩尔浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，所述碳酸乙烯酯与所述碳酸甲乙酯的体积比为1:5~1:2。上述凝胶聚合物电解质中，通过钛酸锂改性使得该凝胶聚合物电解质的电导率较高且使用该凝胶聚合物电解质的锂离子电池的比容量较高。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S210、将偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物溶于有机溶剂中，搅拌均匀后加入钛酸盐，在30℃~50℃下搅拌均匀形成浆料，其中，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述有机溶剂的质量比为1∶1~1:4，所述钛酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种。优选的，偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物的重均分子量为30万~80万。优选的，有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈及乙醇中的至少一种。优选的，有机溶剂的添加量为偏氟乙烯与六氟丙烯和有机溶剂的质量比为1:2~1:3。步骤S220、除去浆料中的有机溶剂得到凝胶基体。优选的，将浆料真空干燥以除去有机溶剂。优选的，将浆料浇铸在玻璃板上，然后在温度为70℃~100℃，压强为0.01Mpa的条件下进行干燥以除去有机溶剂。优选的，形成的凝胶基体的厚度为50μm~200μm。步骤S230、将凝胶基体加入到电解液中浸泡5分钟～60分钟，得到凝胶聚合物电解质，其中，所述电解液中电解质为双氟磺酰亚胺锂，溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。优选的，电解液中锂盐的浓度为0.5mol/L~1.5mol/L。优选的，碳酸乙烯酯与碳酸甲乙酯的体积比为1:5~1:2。优选的，将凝胶基体浸入电解液中5分钟~60分钟以吸附电解液。优选的，凝胶聚合物电解质的厚度为80μm~120μm。上述凝胶聚合物电解质的制备方法操作简单，得到的凝胶聚合物电解质的电导率较高，且使得使用该凝胶聚合物电解质的锂离子电池的比容量较高。以下为具体实施例。实施例1本实施例凝胶聚合物电解质的制备方法包括如下步骤：(1)凝胶基体的制备：称取10g重均分子量为50万的P(VDF-HFP)（偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物），溶于30gN-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，再加入1.0g钛酸钡(BaTiO3)，然后升温至40℃继续搅拌，使溶液分散均匀，得到浆料。将得到的浆料均匀地涂覆在洁净的玻璃板上，在温度为100℃，压强为0.01Mpa条件下真空干燥，得到厚度为120μm的凝胶基体。(2)制备凝胶聚合物电解质：将凝胶基体放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入到100ml1.2mol/L的双氟磺酰亚胺锂的电解液中，该电解液中溶剂为碳酸乙烯酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括：凝胶基体及吸附至所述凝胶基体的电解液，所述凝胶基体为掺杂有钛酸盐的偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述钛酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种，所述电解液由双氟磺酰亚胺锂、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。

【技术特征摘要】
1.一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括：凝胶基体及吸附至所述凝
胶基体的电解液，所述凝胶基体为掺杂有钛酸盐的偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物，
所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述钛
酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种，所述电解液由双氟
磺酰亚胺锂、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，所述凝胶基体与所述电解液
的质量比为2:3~7:3。
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述偏氟乙烯
与六氟丙烯共聚物的重均分子量为30万~80万。
3.根据权利要求2所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述凝胶基体
的厚度为50μm~200μm。
4.根据权利要求3所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述电解液中
所述双氟磺酰亚胺锂的摩尔浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，所述碳酸乙烯酯与所
述碳酸甲乙酯的体积比为1:5~1:2。
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：
将偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物溶于有机溶剂中，搅拌均匀后加入钛酸盐，
在30℃~50℃下搅拌均匀形成浆料，其中，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所
述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物与所述有机
溶剂的质量比为1:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，刘大喜，王要兵，钟玲珑，
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