一种可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用，其解决了现有电解质存在的制备方法要求环境苛刻、性能单一或使用环境要求较高的技术问题，其含有环氧树脂和交联剂，环氧树脂为DGEBA、PEGDGE、DGEBF、DGEBS、EPS25、EPS70中的一种或多种组合；交联剂为4‑AFD、2‑AFD、DTDA、MPD、DETA、DDM、IPD中的一种或多种组合。本发明专利技术同时提供了其制备方法和应用。本发明专利技术可用于电池材料的制备领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种电池材料及其制备方法和应用，具体地说，涉及一种可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
随着社会的发展，市场对于储能设备的能量密度有了更高的要求。由于锂金属具有高的比容量、低的电极电位、低的密度，所以锂金属电池被认为是下一代电池的理想选择。但是锂枝晶的不可控生长会导致电池短路，从而发生液体电解质燃烧，电池爆炸的安全事故。和液体电解质相比，准固态电解质能够抑制锂枝晶的生长，在提高电池安全性上起到重要作用。近年来，自愈材料的研究越来越受到人们的重视。普通材料在使用时中会逐渐退化、损坏。与之相比，自愈合材料具有自我修复的能力和利用外部环境修复的能力，拥有更长的使用寿命。因此，为了提高安全性和延长寿命，自愈合材料被用于电池中。当电池受到外来碰撞破损时，自修复凝胶态电解质可以愈合内部损伤，提高锂电池安全性和使用寿命。绿色可持续发展一直是社会发展的目标。但是凝胶态电解质作为高分子，难以溶于溶剂中，一直缺少有效的回收利用手段。因此对于电解质的回收，目前的研究还比较少，所以开发出一种可回收的电解质是十分必要的。公开号为CN112652814A的中国专利技术专利申请公开了一种自修复固态电解质及其制备方法、应用，其制备方法具体步骤为：S1、将解离锂盐化合物与溶剂混合，超声得到解离液；S2、将自修复聚合物、交联剂、锂盐加入所述解离液中，混合均匀，升温反应获得自修复前驱体溶液；S3、将所述自修复前驱体溶液置于聚四氟乙烯板进行制膜，真空干燥，即得到自修复固态电解质。该方法采用的制备方法对外部环境要求很高，电解质对空气敏感，反应过程需要在真空无氧气情况下进行，若制备时不能保证真空环境，则电解质中锂盐氧化失效，电解质无法在电池中起到促进离子传输的作用。同时该专利中制备出的电解质机械强度较低，不能有效抑制锂枝晶生长，提高电池性能。公开号为CN112646209A的中国专利技术专利公开了一种基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系及其制备方法，将聚乙烯醇(PVA)与蒸馏水混合、密封后，置于80-100℃下水浴加热、搅拌1-3h直至聚乙烯醇(PVA)全部溶解，即得到聚乙烯醇(PVA)溶液；将硼砂在搅拌状态下加入到去离子水中，得到硼砂溶液；将普洛沙姆(Pluronic)与氯化钠(NaCl)混合后，向上述混合物中加入聚乙烯醇(PVA)溶液混合、密封后，置于50-70℃下水浴加热、搅拌1-3h后，即得到溶胶体系；向溶胶体系中加入硼砂溶液，置于50-70℃下水浴加热、搅拌1-3h后，静置20-30h，即得到基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系(PVA-PluronicP123-NaCl)。该方法中制备的电解质是通过动态硼酸酯键和氢键来构建可逆体系的，基于这些构建出的电解质只有在特定环境中才能体现出自修复性能，比如硼酸酯键的交换反应对于外界的PH值十分敏感，只有当所处环境呈酸性，有H2O等存在时，材料才能发生可逆反应，体现自修复性能。公开号为CN111584945A的中国专利技术专利申请公开了一种全固体电池。所述全固体电池具备电极层叠体，所述电极层叠体具有包含正极层的正极、包含负极层的负极、和配置在该正极层与该负极层之间的固体电解质层，在所述电极层叠体的面方向的端部的至少一部分处配置有树脂层，所述树脂层包含具有经由主体分子与客体分子的结合而交联的结构且具有自修复功能的聚合物，在对所述电极层叠体施加层叠方向的预定的约束压力之前和之后，所述树脂层的覆盖所述正极的面方向的端部的至少一部分的第一区域与该树脂层的覆盖所述固体电解质层的面方向的端部的至少一部分的第二区域彼此粘结，并且该树脂层的覆盖所述负极的面方向的端部的至少一部分的第三区域与所述第二区域彼此粘结。该方法中制备的树脂只有自修复性能而不具备离子传输功能，只能作为电池和电解质之间的中间层粘结两者，提高界面相容性，不能直接作为电解质使用。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决现有材料和方法存在的制备方法要求环境苛刻、性能单一或使用环境要求较高的技术问题，提供一种方法简便、性能较好的可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用。为此，本专利技术提供一种可回收的自修复凝胶态电解质，其含有环氧树脂和交联剂，所述环氧树脂为DGEBA、PEGDGE、DGEBF、DGEBS、EPS25、EPS70中的一种或多种组合；所述交联剂为4-AFD、2-AFD、DTDA、MPD、DETA、DDM、IPD中的一种或多种组合。本专利技术同时提供一种可回收的自修复凝胶态电解质的制备方法，其特征是，包括如下步骤：(1)将环氧树脂A和环氧树脂B搅拌混合，得到不同摩尔比的混合溶液；(2)所述步骤(1)中得到的物质中加入交联剂和造孔剂，搅拌混合，得到溶液；(3)将所述步骤(2)得到的溶液制成薄膜后浸泡于溶剂中，除去造孔剂后，干燥得到干电解质；(4)将所述步骤(3)中制得薄膜转移至手套箱浸润电解液，即得到凝胶态电解质。优选的，所述步骤(1)中的环氧树脂A和环氧树脂B摩尔比为1：(1～9)，环氧树脂A和环氧树脂B分别是DGEBA、PEGDGE、DGEBF、DGEBS、EPS25、EPS70中的一种或多种组合。优选的，所述步骤(2)中，造孔剂为PEG200、PEG400、PEG600、ESO中的一种或多种组合。优选的，所述步骤(2)中，交联剂和所述环氧树脂质量比为(0.5～2)：1，所述造孔剂和所述环氧树脂质量比为1：(0.5～2)。优选的，所述步骤(3)中利用浇铸法，将混合液浇铸在聚四氟乙烯板上，四周放上垫片，将另一片聚四氟乙烯板置于垫片上，形成夹层结构，将其放在在鼓风烘箱中，120-150℃，热处理2-5小时，制得薄膜。优选的，所述步骤(3)中，溶剂为去离子水、无水乙醇、丙酮中的一种或多种组合。优选的，所述步骤(4)中，电解液含有电解液锂盐、电解液溶剂和醚类。优选的，所述电解液锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂、双(氟酰胺)亚胺锂、双(三氟甲烷磺酰胺)亚胺锂的一种或多种组合；所述电解液溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙烯碳酸酯中的一种或多种组合；所述醚类为乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚、三乙二醇二甲基醚和四乙二醇二甲基醚中的一种或多种。本专利技术同时提供一种可回收的自修复凝胶态电解质作为电池材料的应用。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术使用了几种性能不同的环氧树脂，通过调配比例，得到了自修复性能优异的电解质；对于电解质体系来说，运用环氧树脂不仅可以有效提高电解质的机械性能，还能简单快捷的构建出各种动态网络，从而使电解质拥有优异的自修复性能。例如，使用环氧树脂DGEBA，可在交联点处引入可逆化学键。当材料受到损伤导致分子链断裂时，交联点处的化学键发生可逆反应，重新连接起断裂的分子链，修复材料损伤。使用EPS25时，交联网络中的可逆化学键在分子链主链中存在，在一定的压力或温度下，分子链的运动能力增强，分子链间发生可逆反应，材料损伤被修复。因此，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可回收的自修复凝胶态电解质，其特征是，含有环氧树脂和交联剂，所述环氧树脂为DGEBA、PEGDGE、DGEBF、DGEBS、EPS25、EPS70中的一种或多种组合；所述交联剂为4-AFD、2-AFD、DTDA、MPD、DETA、DDM、IPD中的一种或多种组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种可回收的自修复凝胶态电解质，其特征是，含有环氧树脂和交联剂，所述环氧树脂为DGEBA、PEGDGE、DGEBF、DGEBS、EPS25、EPS70中的一种或多种组合；所述交联剂为4-AFD、2-AFD、DTDA、MPD、DETA、DDM、IPD中的一种或多种组合。


2.如权利要求1所述的可回收的自修复凝胶态电解质的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)将环氧树脂A和环氧树脂B搅拌混合，得到不同摩尔比的混合溶液；
(2)所述步骤(1)中得到的物质中加入交联剂和造孔剂，搅拌混合，得到溶液；
(3)将所述步骤(2)得到的溶液制成薄膜后浸泡于溶剂中，除去造孔剂后，干燥得到干电解质；
(4)将所述步骤(3)中制得薄膜转移至手套箱浸润电解液，即得到凝胶态电解质。


3.根据权利要求2所述的可回收的自修复凝胶态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的环氧树脂A和环氧树脂B摩尔比为1：(1～9)，所述环氧树脂A和所述环氧树脂B分别是DGEBA、PEGDGE、DGEBF、DGEBS、EPS25、EPS70中的一种或多种组合。


4.根据权利要求2所述的可回收的自修复凝胶态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，造孔剂为PEG200、PEG400、PEG600、ESO中的一种或多种组合。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰金叻，孙卓凡，杨小平，于运花，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11