本发明专利技术公开了具有半互穿网络结构的凝胶聚合物电解质及其制备方法，该凝胶聚合物电解质由聚氧化乙烯，共聚物，交联剂和液体电解质组成，其中共聚物与聚氧化乙烯的质量比为０．２５～４∶１，交联剂与共聚物的质量比为０．４～１∶５，电解液为１ｍｏｌ／ｌ的六氟合磷酸锂碳酸酯电解质。制备方法是将共聚物聚（丙烯腈－甲基丙烯酸缩水甘油酯）与聚氧化乙烯混合，加入交联剂二乙烯三胺，制备得到聚合物膜基体，经浸渍电解质，制得凝胶聚合物电解质膜。该方法制备的凝胶聚合物电解质膜具有离子传导率高，体系的力学性能好等特点，在聚合物锂离子电池中具有好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及凝胶聚合物电解质及其制备方法，尤其是用于聚合物锂离子电 池的。
技术介绍
聚合物锂离子电池具有形状、面积可变性强、质量轻等优点，而且其安全性相对液体锂离子电池得到了极大提高，由此满足了人们对移动电话，MP3等 日益小型化和薄型化的要求，成为各大电池公司研究的重点之一。凝胶聚合物 电解质是聚合物锂离子电池的重要组成部分，它包括了聚合物、增塑剂、以及 锂盐电解质等组分，可以起到液体电解质电池体系中的隔膜与离子导电载体的 功能，其研究也受到普遍重视。但在实用化过程中对于凝胶聚合物电解质的电 导率有一定的要求，而目前提高凝胶聚合物电解质室温离子传导率采取的措施， 往往导致其机械性能有所降低，从而阻碍了其实际应用。为此人们提出了采用具有半互穿网络结构的聚合物基体材料，这样一方面 可以较好地提高材料的力学性能，另一方面可以通过抑制其中聚氧化乙烯的结 晶，提高凝胶聚合物电解质的离子传导率，由此有望制备兼具良好电学和力学 特性的新型聚合物锂离子电池材料。这方面研究具有广阔的发展前景，但目前 报道的半互穿网络结构聚合物电解质材料尚不多见。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服凝胶聚合物电解质离子电导率和力学性能难以 同时兼顾的缺点，提供一种具有半互穿网络结构的凝胶聚合物电解质及其制备 方法。本专利技术的具有半互穿网络结构的凝胶聚合物电解质，包括共聚物，交联剂， 聚氧化乙烯和电解液，其中共聚物与聚氧化乙烯的质量比为0.25~4:1，交联剂 与共聚物的质量比为0.4~1:5，电解液为1 mo1/1的六氟合磷酸锂碳酸酯电解质。本专利技术中，所说的交联剂为二乙烯三胺。所说的1 mol/l的六氟合磷酸锂 碳酸酯电解质由碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和乙烯碳酸酯按质量比1:1:1混合而 成。具有半互穿网络结构的凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤 1)室温下，将单体丙烯腈和甲基丙烯酸縮水甘油酯共混溶解于N， N-二 甲替甲酰胺溶剂中，丙烯腈和甲基丙烯酸縮水甘油酯的质量比为1力.5 1:8，配制浓度为0.1~1.0g/ml的共混单体溶液，然后加入引发剂过氧化苯甲酰，过氧 化苯甲酰的用量为共混单体质量的0.2%~2%，搅拌至完全溶解后，在氮气或者 氩气保护下，于60 90。C反应4 10h，得到的混合物用甲醇沉淀、丙酮溶解， 重复数次，沉淀过滤后干燥至恒重，得共聚物；2) 在室温搅拌下，将步骤1)得到的共聚物和聚氧化乙烯溶解于乙腈溶剂 中，共聚物和聚氧化乙烯的质量比为0.25~4:1，配制浓度为0.005~0.02g/ml的 溶液；3) 在步骤2)配制的溶液中，加入交联剂二乙烯三胺，二乙烯三胺的用量 为共聚物质量的8%~20%，经搅拌混合均匀后，在60 9(TC下反应2 10h;4) 将步骤3)制得的溶液在聚四氟乙烯板上浇铸成膜，在室温下待溶剂挥 发后，在60 9(TC下继续反应4 20h，得到交联聚合物膜；5) 将步骤4)制得的交联聚合物膜浸入电解质溶液中吸附电解质，取出后 置于充满氮气气氛的干燥器中，得到具有半互穿网络结构的凝胶聚合物电解质 膜，所说的电解质溶液为1 mo1/1的六氟合磷酸锂碳酸酯电解质，其由碳酸二 甲酯、碳酸二乙酯和乙烯碳酸酯，按质量比碳酸二甲酯:碳酸二乙酯:乙烯碳酸 酯为1:1:1混合而成。本专利技术的优点是-1) 本专利技术将聚(丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯)和聚氧化乙烯共混后， 以二乙烯三胺为交联剂制备得到的聚合物膜为基体，制成的具有半互穿网络结 构的凝胶聚合物电解质膜的离子传导率高，体系的力学性能高的特点；2) 本专利技术所制备的凝胶聚合物电解质采用聚氧化乙烯为主要组分，由于 聚氧化乙烯与锂盐有很好的络合能力，大大提高体系络合锂盐的量，从而提高 了体系的离子传导率；3) 本专利技术所采用的交联剂二乙烯三胺与锂盐之间也存在络合作用，可以 进一步提高体系中锂盐的量，有利于离子传导率的提高；4) 本专利技术所制备的凝胶聚合物电解质中引入了具有可交联基团的共聚物， 其与交联剂的作用，使得凝胶聚合物基体具有半互穿网络的交联结构，这可以 很好地抑制聚氧化乙烯的结晶，显著降低其结晶度，从而减少结晶对于聚合物 链段运动和离子传导的阻碍作用，使得体系的离子传导率得到提高；5) 本专利技术所制备的凝胶聚合物电解质具有半互穿网络结构的交联结构， 这使得体系的的力学性能相对于未交联的线性聚合物体系得到提高。 附图说明图1是具有半互穿网络结构的凝胶聚合物电解质在不同温度下的离子传导率。具体实施例方式实施例1:1) 将0.53g丙烯腈、2.12g甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.015 g过氧化苯甲酰 和40ml N， N-二甲基甲酰胺加入到三口烧瓶中。待其完全溶解后，在氮气保 护下，6(TC下反应10h。所得的产物用甲醇沉淀，再用丙酮溶解后，使用甲 醇沉淀，重复3次，将产物在4(TC真空烘箱中干燥至恒重即得共聚物。2) 在室温搅拌下，将0.05 g共聚物和0.2 g聚氧化乙烯溶解到50ml乙腈 溶液中；待上述溶液完全溶解后，加入0.004 g二乙烯三胺，在60。C交联4h; 将上述溶液浇铸到聚四氟乙烯板上，室温条件下挥发成膜后，置于7(TC真空烘 箱中12h，使体系交联完全，将所得膜浸入1 mo1/1的六氟合磷酸锂碳酸酯电解 质溶液中吸附电解质，取出后置于氮气保护的干燥器中，得到具有半互穿网络 结构的凝胶聚合物电解质膜。电解质溶液由碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和乙烯碳 酸酯，按质量比碳酸二甲酯:碳酸二乙酯:乙烯碳酸酯为1:1:1混合而成。 实施例2:1) 将0.53g丙烯腈、2.84g甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.03g过氧化苯甲酰和 50mlN， N-二甲基甲酰胺逐次加入到三口烧瓶中。待其完全溶解后，在氮气保 护下，7(TC下反应10h。所得的产物用甲醇沉淀，再用丙酮溶解后，使用甲 醇沉淀，重复3次，将产物在4(TC真空烘箱中干燥至恒重即得共聚物。2) 在室温搅拌下，将0.2g共聚物和0.4g聚氧化乙烯溶解到50ml乙腈溶 液中；待上述溶液完全溶解后，加入0.02g二乙烯三胺在80。C交联2h;将上述 溶液浇铸到聚四氟乙烯板上，室温条件下挥发成膜后，置于7(TC真空烘箱中 12h，使体系交联完全，将所得膜浸入lmol/l的六氟合磷酸锂碳酸酯电解质溶 液中吸附电解质，取出置于氮气保护的干燥器中，得到具有半互穿网络结构的 凝胶聚合物电解质膜，电解质溶液由碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和乙烯碳酸酯， 按质量比碳酸二甲酯:碳酸二乙酯:乙烯碳酸酯为1:1:1混合而成。实施例3:1)将0.53g丙烯腈、3.18g甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.037g过氧化苯甲酰 和50ml N， N-二甲基甲酰胺(DMF)逐次加入到三口烧瓶中。待其完全溶解 后，在氮气保护下，8(TC下反应6h。所得的产物用甲醇沉淀，再用丙酮溶解 后，使用甲醇沉淀，重复3次，将产物在40'C真空烘箱中干燥至恒重即得共聚物。2)在室温搅拌下，将0.2g共聚物和0.3g聚氧化乙烯溶解到50ml乙腈溶 液中；待上述溶液完全溶解后，加入0.03g二乙烯三胺在7(TC交联3h;将上述 溶液浇铸到聚四氟乙烯板上，室温条件下挥发成膜后，置于7(TC真空烘箱中 12h，使体系交联完全，将所得膜浸入lmol/l的六氟合磷酸锂碳酸酯电本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有半互穿网络结构的凝胶聚合物电解质，其特征在于它包括共聚物，交联剂，聚氧化乙烯和电解液，其中共聚物与聚氧化乙烯的质量比为０．２５～４∶１，交联剂与共聚物的质量比为０．４～１∶５，电解液为１ｍｏｌ／ｌ的六氟合磷酸锂碳酸酯电解质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，罗丹，杨慕杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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