一种高稳定性固体聚合物电解质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高稳定性固体聚合物电解质及其制备方法，属于电化学测量技术领域。包括以下步骤：将聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮中，加入甲基丙烯酸

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性固体聚合物电解质及其制备方法


[0001]本专利技术属于电化学测量
，具体涉及一种高稳定性固体聚合物电解质及其制备方法
。

技术介绍

[0002]目前已经有很多半电池被用于电化学测量领域中，比如电位测量法和电流测量法
。
特别是这些半电池可以与电位或电流传感器相结合从而制备成参比电极，而在这些参比电极中，能否产生恒定的基准电位尤为重要
。
目前，参比电极主要有两种形式，一种是液体参比电解质，如 KCl 水溶液，这种电解质可以通过液接界与被测样品相连从而构成回路
。
为了避免或者降低被测样品和参比电解质之间的物质转移，通常液接界被设计成多孔陶瓷砂芯，但是这种液多孔砂芯容易被样品污染或者其孔容易被堵塞
。
另外一种参比电极不同于透析孔液接界参比电极，它没有多孔砂芯，而是通过一个或者多个开口与待测样品相连，因此可以避免堵塞问题
。
但是这种无砂芯参比电极不能使用传统的液体电解质以及液体凝胶电解质，只能使用固体电解质来避免电解质的流失以及污染
。
[0003]固体聚合物电解质是近几年发展起来的一种处于固体状态，却能够像液体一样溶解并支持电解质发生离子迁移现象的高分子材料
。
其中固体聚合物电解质在室温下体系大部分处于结晶状态，电导率较低（约
10
‑7S
·
cm
‑1），无法满足实际需要，且与金属锂电极相容性差，容易在电极与电解质相接触的界面生成一层钝化膜，使锂在沉积
‑
溶解过程中电流分布不均匀，生成枝晶，降低了电极的电容量，影响电池的循环性能，易导致内部短路
、
甚至爆炸
。
[0004]向固体聚合物电解质中添加液态增塑剂可以形成凝胶型电解质，在聚合物链之间形成连续的导电路径，促进离子的传输，从而显著提高聚合物电解质的电导率
。
但是液态增塑剂的加入会破坏聚合物之间的相互作用力，导致聚合物链的移动和扩散，导致聚合物电解质体系的机械强度降低；此外，低分子量增塑剂还易于与锂电极发生反应，降低电池的循环稳定性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种高稳定性固体聚合物电解质及其制备方法，属于电化学测量

。
包括以下步骤：将聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮中，加入甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯
、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺
、
γ
‑
（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷
、
甲叉双丙烯酰胺，加热静置，加入偶氮二异丁腈，反应，制得基质液；取改性皂土置于乙醇中，搅拌，加入硫酸水溶液中，边搅拌边加入
Si
‑
Ti
复合体，搅拌，加入所述基质液
、
聚氧丙烯甘油醚，搅拌，制得胶液，将所述胶液均匀涂抹于玻璃板上，真空干燥，制得聚合膜；将所述聚合膜浸没于电解质溶液中，即得高稳定性固体聚合物电解质
。
[0006]本专利技术要解决的技术问题：提高固体聚合物电解质的机械强度和导电性能，提高电池的稳定性
。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高稳定性固体聚合物电解质及其制备方法，包括以下步骤：（1）将聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮中，加入甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯
、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺
、
γ
‑
（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷
、
甲叉双丙烯酰胺，于
50
‑
60℃
静置1‑
2h
，加入偶氮二异丁腈，于
60℃
反应
30
‑
60min
，制得基质液；（2）取改性皂土置于乙醇中，搅拌
30min
，加入硫酸水溶液中，边搅拌边加入
Si
‑
Ti
复合体，于
40℃
继续搅拌2‑
3h
，加入所述基质液
、
聚氧丙烯甘油醚，于
60℃
搅拌
12h
，制得胶液，将所述胶液均匀涂抹于玻璃板上，于
100℃
真空干燥
12
‑
20h
，制得聚合膜；（3）将所述聚合膜浸没于电解质溶液中
50
‑
80h
，取出，用滤纸拭去所述聚合膜表面的电解质溶液，即得高稳定性固体聚合物电解质
。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤（1）中，所述聚甲基丙烯酸甲酯
、
丙酮
、
甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯
、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺
、
γ
‑
（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷
、
甲叉双丙烯酰胺
、
偶氮二异丁腈的质量比为
50
‑
60
：
200
：
10
‑
15
：7‑
10
：2‑3：5‑8：3‑
4。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述改性皂土的制备包括以下步骤：将去离子水
、
乙醇溶液
、
十六烷基三甲基溴化铵混合搅拌
30min
，于
80℃
加入皂土搅拌回流6‑
8h
，制得浑浊液，减压抽滤，取沉淀用乙醇
‑
去离子水混合液洗涤6‑8次，干燥，研磨，过
300
目筛，制得改性皂土
。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述去离子水
、
乙醇溶液
、
十六烷基三甲基溴化铵
、
皂土的配量比为
250
‑
300mL
：
250mL
：
0.02
‑
0.06mol
：
10
‑
30g。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述乙醇溶液的体积分数为
95%
；所述乙醇
‑
去离子水混合液中乙醇
、
去离子水的体积比为1：
1。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述
Si
‑
Ti
复合体的制备包括以下步骤：（
21
）室温下将糠醇
、
乙醇
、
醋酸混合，加入分子量为
20000
的聚乙二醇，加入钛酸丁酯，制得混合液
A
；（
22
）将亲水性气相二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高稳定性固体聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮中，加入甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯
、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺
、
γ
‑
（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷
、
甲叉双丙烯酰胺，于
50
‑
60℃
静置1‑
2h
，加入偶氮二异丁腈，于
60℃
反应
30
‑
60min
，制得基质液；（2）取改性皂土置于乙醇中，搅拌
30min
，加入硫酸水溶液中，边搅拌边加入
Si
‑
Ti
复合体，于
40℃
继续搅拌2‑
3h
，加入所述基质液
、
聚氧丙烯甘油醚，于
60℃
搅拌
12h
，制得胶液，将所述胶液均匀涂抹于玻璃板上，于
100℃
真空干燥
12
‑
20h
，制得聚合膜；（3）将所述聚合膜浸没于电解质溶液中
50
‑
80h
，取出，用滤纸拭去所述聚合膜表面的电解质溶液，即得高稳定性固体聚合物电解质；所述改性皂土的制备包括以下步骤：将去离子水
、
乙醇溶液
、
十六烷基三甲基溴化铵混合搅拌
30min
，于
80℃
加入皂土搅拌回流6‑
8h
，制得浑浊液，减压抽滤，取沉淀用乙醇
‑
去离子水混合液洗涤6‑8次，干燥，研磨，过
300
目筛，制得改性皂土；所述
Si
‑
Ti
复合体的制备包括以下步骤：（
21
）室温下将糠醇
、
乙醇
、
醋酸混合，加入分子量为
20000
的聚乙二醇，加入钛酸丁酯，制得混合液
A
；（
22
）将亲水性气相二氧化硅与乙醇混合，搅拌，球磨
30
‑
40min
，制得混合液
B
；（
23
）取所述混合液
A、
混合液
B
混合，搅拌
30
‑
40min
，制得混合液
C
；（
24
）将乙酰丙酮
、
水
、
乙醇混合搅拌，制得混合液
D
；（
25
）将所述混合液
D
边搅拌边逐滴加入到所述混合液
C
中，于
60℃
静置
24h
，过滤，制得胶状沉淀；（
26
）将所述胶状沉淀移入水热合成反应釜中，于
150℃
进行水热处理，冷却，过滤，洗涤，干燥，制得预制体，将所述预制体置于马弗炉中于
400
‑
500℃
煅烧9‑
12h
，制得所述
Si
‑
Ti
复合体
。2.
根据权利要求1所述的一种高稳定性固体聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述聚甲基丙烯酸甲酯
、
丙酮
、
甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯
、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺
、
γ
‑
（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷
、
甲叉双丙烯酰胺
、
偶氮二异丁腈的质量比为
50
‑
60
：
200

【专利技术属性】
技术研发人员：何海东，庞卿，边佳，朱铭吉，
申请(专利权)人：上海雷磁传感器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：