一种聚合物电解质膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物电解质膜的制备方法。所述方法包括步骤：(1)将分子筛材料、聚合物和溶剂混合得到浆料；(2)将浆料涂覆于基膜上，得到湿薄膜；(3)使湿薄膜干燥后浸泡在锂盐电解液中得到聚合物电解质膜。

A preparation method of polymer electrolyte membrane

The invention discloses a preparation method of a polymer electrolyte membrane. The method comprises the following steps: (1) mixing the molecular sieve material, polymer and solvent to obtain slurry; (2) coating the slurry on the base membrane to get wet film; (3) drying the wet film and immersing it in the lithium salt electrolyte to obtain the polymer electrolyte membrane.

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物电解质膜的制备方法
本专利技术涉及二次锂电池，尤其涉及聚合物电解质膜的制备方法。
技术介绍
使用非水溶液电解质的二次锂离子电池以其高比能量的特点，已经在移动通讯，便携式计算机及各种可移动电子终端机上获得了广泛的应用。目前，有两类锂离子电池，一种为使用液体有机电解质的锂离子电池，另一种为使用固体或胶体聚合物电解质的锂离子电池，其制造工艺简单，具形状灵活性(形状可变)，可制成厚度小于1mm的电池，无液体泄漏，保存时间较长等。在本专利技术中，锂离子电池和金属锂电池统称为锂电池。随着电动车和电动工具的发展普及,人们对锂离子电池的性能提出了更高的要求,即能量密度大、功率高、循环寿命长、安全性好、体积小。显然,第一代液态锂离子电池已经不能满足需求.近年来,新一代聚合物锂离子二次电池已成为锂电池领域的研究热点。聚合物电解质具有高分子材料所特有的质量轻、弹性好、易成膜等特点，在一定程度上符合化学电源质轻、安全、高效、环保的发展趋势，因此成为近几年化学电源研究和开发的热点。现有技术中使用聚偏氟乙烯(PVDF)和六氟丙烯(HFP)的共聚物以及含锂盐LiPF6，碳酸丙烯酯(PC),碳酸乙烯酯(EC)的混合物制成的凝胶态聚合物电解质膜。此外，聚丙烯腈、聚氯乙烯、氧化聚乙烯(PEO)类胶态聚合物电解质也用于锂电池。但它们的常温导电性差，制备工艺相对复杂或对环境湿度要求苛刻，电池的大电流充放电性能不能满足现代电器要求。含氟型聚合物通常具有较好的力学性能和电化学稳定性能。目前关于含氟凝胶型聚合物电解质的报道多以多孔型聚偏氟乙烯为基质，浸渍电解液的多孔性电解质充放电速度快，比多孔性的聚烯烃隔膜电化学稳定性好，机械性能好，但是其对电解液的亲和能力差，在电池的使用过程中，电解液容易泄漏。因此，本领域迫切需要提供在吸液能力上有提高的聚合物电解质材料及其膜的制备技术。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型聚合物电解质膜的制备方法。在本专利技术的第一方面，提供了一种聚合物电解质膜的制备方法，所述方法包括步骤：(1)将分子筛材料、聚合物和溶剂混合得到浆料；(2)将浆料涂覆于基膜上，得到湿薄膜；和(3)使湿薄膜干燥后浸泡在锂盐电解液中得到聚合物电解质膜。在另一优选例中，所述分子筛材料为纳米5A分子筛。在另一优选例中，所述分子筛材料与聚合物的重量比为1﹕20-200，更优选为1﹕30-100，最优选为1﹕40-60。在另一优选例中，步骤(1)中以获得的浆料的总重量计，其中含有分子筛材料0.1-3.3wt％。在另一优选例中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或其混合。在另一优选例中，所述聚合物中聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))的重量比为1﹕0.1-5，更优选为1﹕0.2-4，最优选为1﹕0.3-3。在另一优选例中，所述溶剂选自下述的一种或两种以上：丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙醇、和异丙醇。在另一优选例中，所述锂盐电解液中溶质的浓度为0.5-1.5mol/L；所述溶质为六氟磷酸锂。在另一优选例中，所述锂盐电解液的溶剂为碳酸乙烯酯和碳酯二甲酯，其中碳酯乙烯酯和碳酯二甲酯的体积比为1:1-2。在本专利技术的第二方面，提供了一种纳米5A分子筛的用途，用于制备聚合物电解质膜；所述分子筛材料与聚合物使用于制备聚合物电解质膜；所述聚合物选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或其混合。据此，本专利技术提供了在吸液能力上有提高的聚合物电解质材料及其膜的制备技术。具体实施方式专利技术人经过广泛而深入的研究，发现使用具有微孔结构的无机化合物，例如分子筛材料，并将液体电解质灌入电解质膜的微孔网络中，能够获得吸液性好的聚合物电解质膜。在此基础上，完成了本专利技术。在本专利技术中，“基膜”是指PP、PE、PET基膜或PET无纺布基膜。PET(Polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯，化学式为COC6H4COOCH2CH2O)属结晶型饱和聚酯，为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。无纺布(NonWovenFabric或者Nonwovencloth，又称不织布)，是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。PET无纺布是采用PET材质粒料为原料生产而成。PET材质的拉伸强度为35-52MPa,弯曲模量为200-10343MPa,熔点为254-265℃,密度为1.27-1.67g/cm3，相对分子质量为2-3万。PE(polyethylene，聚乙烯)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯用途广泛，主要用来制造薄膜等。PE材质的拉伸强度30-42MPa，弯曲模量为500-760MPa,熔点为130-136℃,密度为0.93-0.96g/cm3,相对分子质量100-400万。PP(polypropylene，聚丙烯)是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。PP基膜即聚丙烯薄膜。PP材质的拉伸强度21-39MPa，弯曲模量为800MPa,熔点为164-170℃,密度为0.89-0.91g/cm3,相对分子质量8-15万。-5A分子筛是一种化学物质，分子式是Ca34Na28[(AlO2)96(SiO2)96]·216H2O。10X分子筛是一种化学物质，分子式是Ca35Na16[(AlO2)86(SiO2)106]·264H2O。Y型分子筛是一种化学物质，分子式是Na56[(AlO2)56(SiO2)136]·264H2O。本专利技术提供的一种制备聚合物电解质膜的方法包括下述步骤：第一步，将分子筛材料、聚合物和溶剂混合，获得浆体；第二步，将浆体涂在基膜上形成湿薄膜；第三步，干燥湿薄膜获得薄膜；第四步，将薄膜浸泡在锂盐电解液中，取出后得到本专利技术的新型聚合物电解质膜。上述第一步中的分子筛材料与聚合物的重量比为1﹕20-200，优选为1﹕30-100，更优选为1﹕40-60；以获得的浆体的总重量计，其中含有分子筛材料0.1-3.3wt％。在本专利技术的一种实施方式中，上述第一步中的混合是将分子筛材料和聚合物溶于溶剂中，并进行充分的搅拌以使获得的浆体均匀。上述第一步涉及的分子筛材料为纳米5A分子筛。上述第一步中的涉及的聚合物选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或其混合；优选聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP)))和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的混合，所述混合中聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))的重量比为1﹕0.1-5，优选为1﹕0.2-4，更优选为1﹕0.3-3。上述第一步中涉及的溶剂选自下述的一种或两种以上：丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙醇、和异丙醇；优选N,N-二甲基乙酰胺。上述第二步中涉及的基膜包括PP、PE、PET基膜和PET无纺布基膜；优选PET无纺布基膜。在本专利技术的一种实施方式中，上述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(1)将分子筛材料、聚合物和溶剂混合得到浆料；(2)将浆料涂覆于基膜上，得到湿薄膜；(3)使湿薄膜干燥后浸泡在锂盐电解液中得到聚合物电解质膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(1)将分子筛材料、聚合物和溶剂混合得到浆料；(2)将浆料涂覆于基膜上，得到湿薄膜；(3)使湿薄膜干燥后浸泡在锂盐电解液中得到聚合物电解质膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分子筛材料为纳米5A分子筛。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分子筛材料与聚合物的重量比为1﹕20-200；优选1﹕30-100；更优选1﹕40-60。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中以获得的浆料的总重量计，其中含有分子筛材料0.1-3.3wt％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或其混合。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，邓洪贵，王丽华，何方波，王伟强，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31