一种超交联聚合物电解质的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超交联聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：将聚乙二醇和甲苯二异氰酸酯溶解于氯仿中，得到第一反应产物；在第一反应产物中加入锂基粘土，得到第二反应产物；将第二反应产物过滤并涂覆在模具上挥发成膜，得到超交联聚合物电解质，由于锂基粘土具有复杂的空间结构，能为Li

A preparation method of hypercrosslinked polymer electrolyte

【技术实现步骤摘要】
一种超交联聚合物电解质的制备方法
本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种超交联聚合物电解质的制备方法。
技术介绍
目前，采用固态电解质和锂负极的固态锂电池因其能量密度高和固有的安全性而备受青睐。但固态电解质的环境温度电导率低，界面相容性差，易形成锂枝晶，导致极化大，循环稳定性差。常见的固态电解质包括无机固态电解质和聚合物电解质。然而，它们都没有广泛应用于商用锂电池。因为固态电解质中的高状态元素(如Ti4+，Ge4+)会使锂负极中的Li+快速运转，导致固态锂电池很难形成稳定的界面，从而导致锂枝晶将沿着多孔性和晶界进行生长。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种具有较高的离子导电率和电化学稳定性的超交联聚合物电解质的制备方法。为了实现上述的目的，本专利技术采用了如下的技术方案：本专利技术的实施例提供了一种超交联聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：将聚乙二醇和甲苯二异氰酸酯溶解于氯仿中，得到第一反应产物；在第一反应产物中加入聚丙二醇，得到前驱体；在前驱体中加入锂基粘土，得到第二反应产物；将第二反应产物过滤并涂覆在模具上挥发成膜，得到超交联聚合物电解质。可选的，超交联聚合物电解质中的聚乙二醇的分子量为500～1000，超交联聚合物电解质中的聚丙二醇的分子量为1000～4000。可选的，聚乙二醇和甲苯二异氰酸酯的摩尔比为1∶1.8～2.2。可选的，第一反应产物与聚丙二醇的摩尔比为1∶2～2.3。可选的，前驱体和锂基粘土的摩尔比为1∶0.1～0.15。可选的，锂基粘土为蒙脱土、珍珠石或者埃洛石中的一种。可选的，得到第一反应产物、得到前驱体和得到第二反应产物均在氮气的保护下进行。可选的，模具的材质为聚四氟乙烯。本专利技术提供的一种超交联聚合物电解质的制备方法，由于将聚乙二醇和甲苯二异氰酸酯溶解于氯仿中，得到第一反应产物，在第一反应产物中加入聚丙二醇，得到前驱体，并且在前驱体中加入锂基粘土，得到第二反应产物，锂基粘土具有复杂的空间结构，能为Li+的快速运输提供良好的通道，因此具有较高离子电导率，将第二反应产物过滤并涂覆在模具上挥发成膜，得到超交联聚合物电解质，超交联聚合物电解质具有嵌段结构，综合了嵌段结构较强的机械性能和锂基粘土空间结构较好的电化学性能，具备很好的实用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的超交联聚合物电解质的制备方法流程图；图2是本专利技术的超交联聚合物电解质的机械性能测试图；图3是本专利技术的超交联聚合物电解质的阻抗示意图；图4是本专利技术的超交联聚合物电解质的高频区阻抗示意图；图5是本专利技术的超交联聚合物电解质的电化学阻抗测试图；图6是本专利技术的超交联聚合物电解质的电化学性能循环测试图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1图1是本专利技术的超交联聚合物电解质的制备方法流程图，如图1所示，本实施例的超交联聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：S01、将聚乙二醇和甲苯二异氰酸酯溶解于氯仿中，得到第一反应产物；在本实施例的步骤S01中，先按照摩尔比1∶1.8～2.2的比例准确称量聚乙二醇(PEG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)，然后选取一定量的氯仿作为溶剂溶解聚乙二醇(PEG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)，待两者完全溶解后在氯仿溶液中后，将整个反应溶液放置在充满氮气的环境中进行反应，得到第一反应产物，第一反应产物具有超交联嵌段结构。S02、在所述第一反应产物中加入聚丙二醇，得到前驱体；在本实施例的步骤S02中，在第一反应产物中加入聚丙二醇，得到反应所需的前驱体。值得注意的是，纯聚合物电解质虽然能抑制锂枝晶，但是效果并不显著，而聚乙二醇与聚丙二醇具有不同的空间结构，因此，聚乙二醇与聚丙二醇的杂揉能够使得聚合物的链段的复杂性得到增加，从而很好降低结晶区的比例，增加非结晶区的的比例，而非结晶区的增加更加有利于Li+的快速迁移。并且，还能够增强超交联聚合物电解质的机械强度和柔性，有利于承受Li+沉积和剥离过程中的机械变形，方便储存运输、成本低廉，易于加工。值得注意的是，一份超交联聚合物电解质中的聚乙二醇的分子量应在500～1000之间，聚丙二醇的分子量应在1000～4000之间。S03、在所述前驱体中加入锂基粘土，得到第二反应产物；在得到前驱体之后，可以在前驱体中加入锂基粘土，值得注意的是，前驱体和锂基粘土的摩尔比为1∶0.1～0.15，加入锂基粘土之后，同样将整个反应溶液放置在充满氮气的环境中进行反应，进而得到第二反应产物，锂基粘土具有复杂的空间结构，能够为Li+的快速运输提供良好的通道，当锂基粘土聚合在前驱体的超交联嵌段结构的内部时，能够使第二反应产物证据具备很高的电导率，电导率可以高达1×10-3S/cm。具体的，锂基粘土为蒙脱土、珍珠石或者埃洛石中的一种，根据电池的种类，其中蒙脱土具有层状结构，珍珠石具有叠片状结构，埃洛石具有管状结构，能够显著提高整个第二反应产物的电导率和的电化学性能。值得注意的是，锂基粘土的制备方法为，先将锂基粘土用1.5～2mol硫酸进行除杂，然后再加入氢氧化锂，使锂基粘土锂化，将锂化完成的锂基粘土离心、冷冻干燥，即完成锂基粘土的制备。S04、将第二反应产物过滤并涂覆在模具上挥发成膜，得到超交联聚合物电解质。在本实施例的步骤S03中，第二反应产物已经准备完成，需要将第二反应产物涂覆在模板上挥发成膜，从而得到超交联聚合物电解质。具体为，将第二反应产物过滤，随后将过滤得到的材料均匀地涂覆到聚四氟乙烯模具上，将过滤得到的材料烘干挥发成膜即可。图2是本专利技术的超交联聚合物电解质的机械性能测试图，如图2所示，将本实施例得到的超交联聚合物电解质形成的膜进行拉伸测试实验，拉伸应变能达到500％左右，拉伸应力储存模量达到0.023Mpa，由此可见，本专利技术的超交联聚合物电解质形成的膜具有较好柔性。图3是本专利技术的超交联聚合物电解质的阻抗示意图，图4是本专利技术的超交联聚合物电解质的高频区阻抗示意图，即图4是图3中左侧的高频区的放大示意图，在图4中可以看出，阻抗由实部和虚部组成，而该超交联聚合物电解质形成的膜的本体阻抗只有9Ω，说明该超交联聚合物电解质形成的膜的结构有利于锂离子迁移，锂基粘土的掺杂不会增加膜的阻抗，反而提高该膜的离子电导率。图5是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超交联聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将聚乙二醇和甲苯二异氰酸酯溶解于氯仿中，得到第一反应产物；/n在所述第一反应产物中加入聚丙二醇，得到前驱体；/n在所述前驱体中加入锂基粘土，得到第二反应产物；/n将所述第二反应产物过滤并涂覆在模具上挥发成膜，得到超交联聚合物电解质。/n

【技术特征摘要】
1.一种超交联聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚乙二醇和甲苯二异氰酸酯溶解于氯仿中，得到第一反应产物；
在所述第一反应产物中加入聚丙二醇，得到前驱体；
在所述前驱体中加入锂基粘土，得到第二反应产物；
将所述第二反应产物过滤并涂覆在模具上挥发成膜，得到超交联聚合物电解质。


2.根据权利要求1所述的超交联聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述超交联聚合物电解质中的聚乙二醇的分子量为500～1000，所述超交联聚合物电解质中的聚丙二醇的分子量为1000～4000。


3.根据权利要求1所述的超交联聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇和所述甲苯二异氰酸酯的摩尔比为1∶1.8～2.2。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭萍梅，刘洪浩，汤舜，曹元成，梁济元，刘妍，涂吉，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42