本发明专利技术公开了一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，包括将聚丙烯腈、PS‑b‑PEO‑b‑PS和聚偏氟乙烯加入到N,N‑二甲基甲酰胺中和丙酮混合溶剂中，超声，在室温下搅拌，得到混合溶液，然后移至静电纺丝注射泵中，静电纺丝得到纤维膜，将纳米纤维膜放置在真空干燥箱中干燥，得到纳米纤维膜；将聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁和二甲基缩甲醛加入到1,2‑二氯乙烷中，冰水浴下搅拌反应，然后将纳米纤维膜剪碎加入到上述反应液中，搅拌均匀后，将温度上升至一定温度停止搅拌反应，然后用乙醇索提，得到凝胶聚合物电解质。本发明专利技术制备的锂离子电池凝胶聚合物电解质具有优异的吸液率和导电率，在经过100次循环以后依然保持较高的放电比容量。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法
本专利技术属于锂离子电池电解质
，具体涉及一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度大、无记忆效应、环境友好且自放电小等优点，已成为目前国内外应用最广泛的一类储能装置。电解质作为锂离子电池中极为重要的组成部分，对锂离子电池的安全性和电化学性能有着重要的影响。液态电解质具有极高的离子电导率和对电极的润湿性优点，是目前应用最为广泛的电解质。但是液态电解质存在易泄露、腐蚀性强、易燃易爆等缺点，导致锂离子电池安全事故频发。聚合物制备的凝胶聚合物电解质结合了液态电解质具有高室温离子电导率和良好的界面相容性和全固态电解质良好机械性能、高热稳定性的优点，成为新一代高性能储能装置的电解质。聚偏氟乙烯具有成膜性好、介电常数大等优点，目前已经在工业上得到运用，但是成本较高。聚醚系主要以聚氧化乙烯为主，由于聚氧化乙烯通常在电解液中具有较高的溶解度，该体系凝胶聚合物电解质的力学性能较差。聚丙烯腈系作为最早被研究的凝胶聚合物电解质，由于分子链中不含氧原子，所含氮原子与锂离子作用较弱，导致其锂离子迁移数较大，但是由于其具有强结晶性和具有强极性基团，存在金属锂相容性差、当温度上升时电解液容易析出等问题。因此，复合凝胶聚合物电解质成为研究的热点，中国专利CN201610261909.1公开了一种复合凝胶聚合物电解质的制备方法，将环氧树脂基电解质与介孔TiO2进行复合而制备得到的。具体包括以下步骤：(1)将电解质盐溶解在增塑剂中，混合均匀得到电解质盐溶液；(2)介孔TiO2溶于混合溶液中，超声、搅拌，放置1～3天；(3)聚合物基质、固化剂加入上述混合溶液中，加热聚合；(4)浇铸成膜，80℃固化得到复合凝胶电解质膜。虽然通过该方法制备出的凝胶电解质膜电压窗口较高(5.0V以上)，但是其室温离子电导率偏低，循环性能差，使得凝胶聚合物电解质在锂离子电池中的应用受到很大限制。
技术实现思路
针对以上凝胶聚合物电解质室温离子电导率偏低，循环性能差的问题，本专利技术的目的是提供一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其制备方法包括以下步骤：S1：将聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯加入到N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂中，超声，在室温下搅拌2～4h，得到混合溶液，然后移至静电纺丝注射泵中，静电纺丝得到纤维膜，将纤维膜放置在真空干燥箱中在55～70℃下干燥0.5～1h，得到纳米纤维膜。S2：将聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁和二甲基缩甲醛加入到1,2-二氯乙烷中，冰水浴下搅拌40～60min，然后将纳米纤维膜剪碎加入到上述反应液中，搅拌均匀后，将温度上升至80～88℃停止搅拌反应20～30h，然后用乙醇索提24～30h，得到凝胶聚合物电解质。作为优选方案，上述所述的PS-b-PEO-b-PS结构式为：其中m＝2～8，n＝2～10。作为优选方案，上述所述的聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯的质量比为(0.44～0.52):(0.36～0.51):(0.22～0.48)。作为优选方案，上述所述的N,N-二甲基甲酰胺中和丙酮的体积比为1:0.3～0.69。作为优选方案，上述所述的静电纺丝条件是纺丝温度为25～30℃，注射速率为0.44～0.48mL/h，注射距离为8～9cm，纺丝电压为24～27kV。最为优选方案，上述所述的聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁、二甲基缩甲醛和1,2-二氯乙烷的质量体积比为(4.2～4.66)mL:(0.16～0.37)g:(2.66～2.85)mL:(20～30)mL。最为优选方案，上述所述的聚四氟硅酸乙酯和纳米纤维膜的质量体积比为(1～1.2)mL:(1.69～1.96)g。作为优选方案，上述步骤S2中的将纳米纤维膜剪碎成矩形，边长为5～12mm。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯三种聚合物混合制备复合凝胶聚合物电解质，然后通过静电纺丝制备纳米纤维膜，进一步与聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁和二甲基缩甲醛反应得到凝胶电解质，本专利技术制备的凝胶电解质具有优异的吸液率和导电率，在经过100次循环以后依然保持较高的放电比容量。2、本专利技术中，三嵌段共聚物PS-b-PEO-b-PS得到的纤维膜熔融温度和结晶温度较低，这使得电解质中非晶相比重较高，进而使链段的运动加剧，理智点道路升高；而且三氯化铁中的铁离子能够有效的抑制三嵌段共聚物的结晶，促进了Li+在非晶区的穿导。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的电解质的SEM图谱。具体实施方式下面对本专利技术实施例作具体详细的说明，本实施例在本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。实施例1一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，具体包括如下步骤：S1：将聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯加入到体积比为1:0.3的N,N-二甲基甲酰胺中和丙酮混合溶剂中，其中聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯的质量比为0.44:0.36:0.22，超声，在室温下搅拌36h，得到混合溶液，然后移至静电纺丝注射泵中，静电纺丝得到纤维膜，其中静电纺丝条件是纺丝温度为25℃，注射速率为0.44mL/h，注射距离为8cm，纺丝电压为24kV，将纳米纤维膜放置在真空干燥箱中在55℃下干燥10h，得到纳米纤维膜。S2：将聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁和二甲基缩甲醛加入到1,2-二氯乙烷中，其中聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁、二甲基缩甲醛和1,2-二氯乙烷的质量体积比为4.2mL:4.16g:2.66mL:20mL，冰水浴下搅拌40min，然后将纳米纤维膜剪碎加入到上述反应液中，其中聚四氟硅酸乙酯和纳米纤维膜的质量体积比为1mL:1.69g，搅拌均匀后，将温度上升至80℃停止搅拌反应20h，然后用乙醇索提24h，得到凝胶聚合物电解质。利用SEM对得到的凝胶聚合物电解质进行分析，得到图1所示的SEM照片。实施例2一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，具体包括如下步骤：S1：将聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯加入到体积比为1:0.69的N,N-二甲基甲酰胺中和丙酮混合溶剂中，其中聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯的质量比为0.52:0.51:0.48，超声，在室温下搅拌48h，得到混合溶液，然后移至静电纺丝注射泵中，静电纺丝得到纤维膜，其中静电纺丝条件是纺丝温度为30℃，注射速率为0.48mL/h，注射距离为9cm，纺丝电压为27kV，将纳米纤维膜放置在真空干燥箱中在70℃下干燥15h，得到纳米纤维膜。S2：将聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁和二甲基缩甲醛加入到1,2-二氯乙烷中，其中聚四本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：/nS1：将聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯加入到N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂中，超声，在室温下搅拌2～4h，得到混合溶液，然后移至静电纺丝注射泵中，静电纺丝得到纤维膜，将纤维膜放置在真空干燥箱中在55～70℃下干燥0.5～1h，得到纳米纤维膜；/nS2：将聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁和二甲基缩甲醛加入到1,2-二氯乙烷中，冰水浴下搅拌40～60min，然后将纳米纤维膜剪碎加入到上述反应液中，搅拌均匀后，将温度上升至80～88℃停止搅拌反应20～30h，然后用乙醇索提24～30h，得到凝胶聚合物电解质。/n
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
S1：将聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯加入到N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂中，超声，在室温下搅拌2～4h，得到混合溶液，然后移至静电纺丝注射泵中，静电纺丝得到纤维膜，将纤维膜放置在真空干燥箱中在55～70℃下干燥0.5～1h，得到纳米纤维膜；
S2：将聚四氟硅酸乙酯、三氯化铁和二甲基缩甲醛加入到1,2-二氯乙烷中，冰水浴下搅拌40～60min，然后将纳米纤维膜剪碎加入到上述反应液中，搅拌均匀后，将温度上升至80～88℃停止搅拌反应20～30h，然后用乙醇索提24～30h，得到凝胶聚合物电解质。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述的PS-b-PEO-b-PS结构式为：
其中m＝2～8，n＝2～10。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯腈、PS-b-PEO-b-PS和聚偏氟乙烯的质量比为(0.44～0.52):(0.36～0.51):(0.22～0...
【专利技术属性】
技术研发人员：于纯，
申请(专利权)人：宁波怡乐新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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