一种适用于固态柔性氯离子电池的隔膜及制备方法技术

本发明专利技术提供一种适用于固态柔性氯离子电池的隔膜及制备方法，属于电池领域。具体步骤如下：将聚乙烯醇放在水中，在高温条件下搅拌直至完全溶解，形成聚乙烯醇溶液。将四甲基氯化铵添加进溶解后的聚乙烯醇溶液中，维持聚乙烯醇溶解状态下搅拌均匀，得到混合液。停止加热，将得到的混合液倒入玻璃模具中自然冷却成膜。本发明专利技术基于聚乙烯醇高温冷却成膜技术，隔膜基于水系溶剂，安全环保。同时，聚乙烯醇价格低廉、隔膜制作工艺简单，降低了电池的成本，有助于大规模推广。助于大规模推广。助于大规模推广。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于固态柔性氯离子电池的隔膜及制备方法


[0001]本专利技术涉及电池领域，提供一种适用于氯离子电池的柔性固态隔膜。

技术介绍

[0002]氯离子电池是绿色动力电池的一种，该电池理论体积能量密度高(2500Wh L
‑1)、成本低、安全性好。由于海水、矿产、盐湖等均含有丰富的氯资源，氯离子电池也被认为是潜在的“下一代”电化学存储设备。传统的氯离子电池由于具有存在正极活性物质溶解的问题，电池循环寿命差，与此同时，柔性电池相比传统刚性电池具有较大优势，因此目前市场对于柔性电池的呼声较高，随着手机、可穿戴设备等消费类电子产品逐渐向柔性化方向发展，市场对于柔性电池的需求逐渐增加。
[0003]针对上述情况，我们提出了基于碳材料对氯离子吸附作用的新型氯离子电池，合成了柔性固态隔膜并组装了柔性氯离子电池。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供适用于氯离子电池的柔性固体隔膜。本专利技术采用聚乙烯醇高温冷却成膜技术，采用四甲基氯化铵做电解液溶质，合成了稳定、安全、性能好的柔性固态隔膜。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种适用于固态柔性氯离子电池的隔膜的制备方法，步骤如下：
[0007](1)将聚乙烯醇放在水中，在高温条件下搅拌直至完全溶解，形成聚乙烯醇溶液。
[0008](2)将四甲基氯化铵添加进溶解后的聚乙烯醇溶液中，维持聚乙烯醇溶解状态下搅拌均匀，得到混合液。
[0009]进一步地，所述的混合液中四甲基氯化铵的浓度为2.5
‑
7.5mol/L，优选为 5mol/L。所述的混合液中四甲基氯化铵与聚乙烯醇的质量之比为5.48:1
‑
16.44:1。
[0010](3)停止加热，将步骤(2)得到的混合液倒入玻璃模具中自然冷却成膜。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术基于聚乙烯醇高温冷却成膜技术，隔膜基于水系溶剂，安全环保。同时，聚乙烯醇价格低廉、隔膜制作工艺简单，降低了电池的成本，有助于大规模推广。使用该柔性固态隔膜组装了柔性氯离子电池，实现了电池在0
‑
180
°
范围内的弯曲折叠充放电，性能稳定且无机械损伤，经实际测试电池可以点亮20个LED灯泡(额定电压：1.8V)，具备实际应用价值。
附图说明
[0012]图1为柔性固态隔膜的制作流程图。
[0013]图2中(a)为不同弯曲角度下的电池充放电曲线，(b)为0
°
，(c)为30
°
，(d) 为60
°
，(e)为90
°
，(f)为120
°
，(g)为150
°
，(h)为180
°
，(i)为合成柔性固体电解质。
[0014]图3为电池在不同角度下的弯曲图和点亮Led灯泡的图片；(a)为0
°
，(b) 为30
°
，
(c)为60
°
，(d)为90
°
，(e)为120
°
，(f)为150
°
，(g)为180
°
， (h)为电池在0
°
度弯曲角度下点亮Led灯泡的图片和(i)为电池在180
°
度弯曲角度下点亮Led灯泡的图片。
具体实施方式
[0015]以下对本专利技术做进一步说明。
[0016]本专利技术采用聚乙烯醇高温冷却技术，采用四甲基氯化铵做电解质。聚乙烯醇高温冷却成膜工艺操作简单，原料成本低，大大降低了电池的成本，有利于电池的推广应用。同时，我们发现四甲基氯化铵与聚乙烯醇形成的膜具有较高的稳定性，因为具有吸水性的试剂与聚乙烯醇在室温冷却后不会形成膜，而四甲基氯化铵具有吸水性，冷却后成膜效果却很好，说明四甲基氯化铵与聚乙烯醇在高温下溶解后能够达到新的相平衡，这一发现为柔性氯离子电池的研究提供了重要的信息。柔性固态隔膜合成流程图见附图1，合成的柔性固态隔膜韧性强、导电率高、安全环保。采用此柔性隔膜我们组装了柔性氯离子电池，如附图2所示，在0
‑
180
°
弯曲及角度下进行了性能测试。同时，如附图3所示，我们对电池在不同弯曲角度下进行了实际应用测试，电池可以在不同弯曲角度下同时点亮20个LED灯泡。
[0017]实施例1
[0018]取20ml去离子水加入1g聚乙烯醇放入烧杯中，然后将烧杯用保鲜膜封口转移到恒温磁力加热搅拌器上，100℃条件下恒温搅拌，直到聚乙烯醇完全溶解，然后称取5.48g四甲基氯化铵放入溶液中搅拌20min使其完全溶解，配置成2.5 mol/L的电解液，关闭加热将液体转移到玻璃培养皿中进行冷却成膜。
[0019]实施例2
[0020]取20ml去离子水加入1g聚乙烯醇放入烧杯中，然后将烧杯用保鲜膜封口转移到恒温磁力加热搅拌器上，100℃条件下恒温搅拌，直到聚乙烯醇完全溶解，然后称取10.96g四甲基氯化铵放入溶液中搅拌20min使其完全溶解，配置成5 mol/L的电解液，关闭加热将液体转移到玻璃培养皿中进行冷却成膜。
[0021]实施例3
[0022]取20ml去离子水加入1g聚乙烯醇放入烧杯中，然后将烧杯用保鲜膜封口转移到恒温磁力加热搅拌器上，100℃条件下恒温搅拌，直到聚乙烯醇完全溶解，然后称取16.44g四甲基氯化铵放入溶液中搅拌20min使其完全溶解，配置成7.5 mol/L的电解液，关闭加热将液体转移到玻璃培养皿中进行冷却成膜。
[0023]对比例1
[0024]取20ml去离子水加入1g聚乙烯醇放入烧杯中，然后将烧杯用保鲜膜封口转移到恒温磁力加热搅拌器上，100℃条件下恒温搅拌，直到聚乙烯醇完全溶解，然后称取5.349g氯化铵放入溶液中搅拌20min使其完全溶解，配置成5mol/L 的电解液，关闭加热将液体转移到玻璃培养皿中进行冷却成膜。发现溶剂变成氯化铵，在溶液冷却后会有大量氯化铵白色粉末析出，隔膜变得非常脆，形不成柔性隔膜。这说明，并不是所有的试剂按照这种方法都会形成柔性隔膜。
[0025]以上所述实施例仅表达本专利技术的实施方式，但并不能因此而理解为对本专利技术专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于固态柔性氯离子电池的隔膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将聚乙烯醇放在水中，在高温条件下搅拌直至完全溶解，形成聚乙烯醇溶液；(2)将四甲基氯化铵添加进溶解后的聚乙烯醇溶液中，维持聚乙烯醇溶解状态下搅拌均匀，得到混合液；(3)停止加热，将步骤(2)得到的混合液倒入玻璃模具中自然冷却成膜。2.根据权利要求1所述的一种适用于固态柔性氯离子电池的隔膜的制备方法，其特征在于，所述的混合液中四甲基氯化铵的浓度为2.5
‑
7.5mol/L。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明强，李航，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：