一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜、制备方法及应用。本发明专利技术的多孔聚合物电解质膜的制备方法简单，在空气中制备，不受环境限制，同时通过添加铵盐的方式改善注模液粘度，降低其工艺难度，进而降低成本。本发明专利技术的多孔聚合物电解质膜的内部可形成致密的微孔结构，提高聚合物电解质膜的保液率。本发明专利技术的多孔聚合物电解质膜制备的电池具有较好地循环性能和倍率性能。循环性能和倍率性能。循环性能和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及储能
，尤其涉及一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]储能用锂离子电池既要兼顾电性能又要保证安全性能，目前大部分电化学储能用电池都为液态锂离子电池，存在漏液风险，而且为了提高电站使用效率需要电池可在低温下小功率运行，电池在低温下充电容易造成析锂，影响电池安全性能。目前凝胶型电解质的基质材料有聚醚系、聚甲基丙烯酸、甲酯系、聚丙烯腈系、聚偏氟乙烯系，电解质基体材料要求具有较高的电化学稳定性，同时锂盐能够在溶剂或聚合物中均匀分散、电离，使其具有较高的离子导电性。已开发的聚合物电解质有PEO基、PMMA基、PVDF基和PVC(聚氯乙烯)基等，有些聚合物结晶度高、离子电导率低、机械性能差、合成条件苛刻、界面差，制约着聚合物电解质的广泛推广。
[0003]聚合物电解质的发展经历了三个阶段，全固态型、凝胶型和微孔型。全固态型聚合物电解质用聚合物基质作为电解质的溶剂，不含任何液态成份，主要以PEO基聚合物电解质为主，但是PEO基聚合物电解质结晶度高，只有在高温下才能发挥出性能，室温下离子电导率低，在实际应用中耗能较高，不能大规模使用。
[0004]凝胶型聚合物电解质则含有一定量的有机溶剂作为增塑剂，增塑剂和锂盐一起被固化在聚合物基质的网格结构中，在制作做过程中需要提供无水的环境，制作条件苛刻，不利于产业化发展。
[0005]微孔型聚合物电解质则是凝胶型聚合物电解质的一个特例，微孔型聚合物电解质采用多孔聚合物膜作为基材，再采用浸取电解液活化的方法，膜中的孔吸收液体电解质，同时聚合物基体中的无定形区也会被液体电解质所溶胀，与直接制备凝胶聚合物电解质的方法相比，在制膜时无对环境的苛刻要求。另外，选用成膜性好的聚合物为基材，可以制出厚薄均匀、无缺陷的微孔膜，为工业化制备性能优良的聚合物电解质提供了保障。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007]为此，本专利技术的实施例提出一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜、制备方法及应用。
[0008]一方面，本专利技术提出了一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将质量比为1：(3～7)的聚合物和有机溶剂加入容器中，水浴搅拌得到聚合物溶液；
[0010](2)将铵盐加入步骤(1)的所述聚合物溶液中，搅拌得到注模液，其中，所述铵盐的质量为所述聚合物的质量的1％～10％；
[0011](3)采用涂布器将所述注模液涂敷在基体上，将涂敷有所述注模液的所述基材在空气中静置10～60s后放入去离子水中静置实现相分离以得到多孔聚合物电解质膜；
[0012](4)吸干所述多孔聚合物电解质膜表面的去离子水，真空干燥得到多孔聚合物电解质膜，其中，所述多孔聚合物电解质膜的内部为蜂窝状多孔结构。
[0013]其中，容器可以为玻璃容器但不限于玻璃容器。
[0014]在一些实施例中，所述聚合物为PVDF
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HFP、PMMA、PAN、PVDF、PEO中的一种或多种。
[0015]其中，PVDF
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HFP为聚偏氟乙烯
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六氟丙烯，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯，PAN为聚丙烯腈，PVDF为聚偏氟乙烯，PEO为聚氧化乙烯。
[0016]在一些实施例中，所述有机溶剂为DMF、NMP、DMC、乙腈、丙酮中的一种或多种。
[0017]其中，DMF为N,N
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二甲基甲酰胺，NMP为N
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甲基吡咯烷酮，DMC为碳酸二甲酯。
[0018]在一些实施例中，所述铵盐为碳酸铵、氟化铵、尿素、碳酸氢铵中的一种或多种。
[0019]在一些实施例中，所述涂布器为250μm四面涂布器、300μm四面涂布器或400μm四面涂布器。
[0020]在一些实施例中，所述步骤(1)中水浴的温度为50℃～70℃，所述步骤(4)中真空干燥的温度为50℃～70℃。
[0021]在一些实施例中，所述步骤(1)中水浴搅拌的时间为1～3h，所述步骤(2)搅拌的时间为4～6h，所述步骤(4)中真空干燥时间为12～24h，所述步骤(4)中静置的时间为4～24h。
[0022]在一些实施例中，所述基体为玻璃材质。
[0023]另一方面，本专利技术提出了一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜。
[0024]另一方面，本专利技术提出了一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜的应用，将所述多孔聚合物电解质膜应用于锂离子电池、钠离子电池或软包电池的制备过程。
[0025]可以理解的是，多孔聚合物电解质膜可以应用于锂离子电池、钠离子电池或软包电池的制备，但不限于上述种类的电池。
[0026]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术的多孔聚合物电解质膜的制备方法简单，在空气中制备，不受环境限制，同时通过添加铵盐的方式改善注模液粘度，降低其工艺难度，进而降低成本。
[0028]本专利技术的添加铵盐的多孔聚合物电解质膜的内部可形成致密的微孔结构，通过添加铵盐提高了聚合物电解质膜的保液率。
[0029]本专利技术的多孔聚合物电解质膜制备的电池具有较好地循环性能和倍率性能。
附图说明
[0030]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0031]图1为多孔聚合物电解质膜的制备工艺过程示意图；
[0032]图2为实施例1制得的多孔聚合物电解质膜表面的扫描电镜图；
[0033]图3为实施例1制得的多孔聚合物电解质膜截面的扫描电镜图；
[0034]图4为实施例1制得的不同碳酸氢铵添加量的多孔聚合物电解质膜的机械性能测试结果示意图；
[0035]图5为实施例1制得的不同碳酸氢铵添加量的多孔聚合物电解质膜及商用隔膜制
备的锂离子电池的首次充放电测试结果示意图；
[0036]图6为实施例1制得的碳酸氢铵的添加量为聚合物的质量的3％的电解质膜及商用隔膜制备的锂离子电池的循环性能测试结果示意图；
[0037]图7为实施例1制得的碳酸氢铵的添加量为聚合物的质量的3％的电解质膜制备的锂离子全电池的倍率性能测试结果示意图；
[0038]图8为实施例1制得的多孔聚合物电解质膜制备的软包电池的首次充放电性能测试结果示意图。
具体实施方式
[0039]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]实施例1：
[0041]称取一定质量的PVDF
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HFP，倒入烧杯中；称取质量比PVDF
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HF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加铵盐的多孔聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将质量比为1：(3～7)的聚合物和有机溶剂加入容器中，水浴搅拌得到聚合物溶液；(2)将铵盐加入步骤(1)的所述聚合物溶液中，搅拌得到注模液，其中，所述铵盐的质量为所述聚合物的质量的1％～10％；(3)采用涂布器将所述注模液涂敷在基体上，将涂敷有所述注模液的所述基材在空气中静置10～60s后放入去离子水中静置实现相分离以得到多孔聚合物电解质膜；(4)吸干所述多孔聚合物电解质膜表面的去离子水，真空干燥得到多孔聚合物电解质膜，其中，所述多孔聚合物电解质膜的内部为蜂窝状多孔结构。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物为PVDF
‑
HFP、PMMA、PAN、PVDF、PEO中的一种或多种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为DMF、NMP、DMC、乙腈、丙酮中的一种或多种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铵盐为碳酸铵、氟化铵、尿素...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳运，刘明义，徐若晨，孙周婷，白盼星，张江涛，贾志全，曹传钊，刘大为，曹曦，朱勇，裴杰，黄茹玲，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：