【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法与锂离子电池。
技术介绍
1、随着便携式电子设备和电动汽车对高能量密度电池需求的急剧增加，对下一代先进锂离子电池的安全性也提出了更高的要求。传统的锂离子电池采用隔膜与电解液的技术，其中电解液由锂盐和有机溶剂组成，在正负极之间起着传输锂离子的作用，而隔膜用于阻隔正负极的接触，避免短路。由于液体电解质中使用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等高挥发性、易燃有机溶剂，使锂离子电池面临电解液泄露、起火爆炸等安全性问题。为了解决上述问题，人们做了很多努力，在电解液中添加阻燃添加剂或使用固态电解质替代电解液的技术方法近年来引起了人们的广泛关注，并取得了一些令人振奋的成果。然而，阻燃添加剂的使用往往会降低电池的电化学性能，而固态电解质因其固有的低离子电导率和与电极之间的固固接触使其在锂离子电池中的应用仍受到限制。凝胶聚合物电解质结合了液态电解质和固态电解质的优点，具有半固态特性，且可以获得较高的离子电导率，因而可以在不牺牲电池电化学性能的基础上较大程度地提升电池的安全性，成为一种十分具有前景的电解质技术。凝胶聚合物电解质由聚合物网络和含锂盐的电解液组成，其中聚合物分子形成的三维交联网络一方面吸收电解液而形成半固态凝胶电解质，同时也起到隔离正负极的作用，因此聚合物基体其对电解液的吸收率(即凝胶化程度)和所形成的电解质的离子电导率、机械强度、热稳定性等性能均有关键影响，最终影响电池的电化学性能和安全性能。因此，如何构建合适的聚合物网络以实现具有高离子电导率、高机械强度、高热稳定性的凝胶聚合物电
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种凝胶聚合物电解质及其制备方法与锂离子电池，所制备的凝胶聚合物电解质具有高的锂离子电导率、良好的机械强度和热稳定性。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1、将聚间苯二甲酰间苯二胺(pmia)按照一定比例加入二甲基乙酰胺中，室温下搅拌12～24小时，使聚间苯二甲酰间苯二胺完全溶解，得到纺丝溶液；
4、步骤2、将步骤1得到的纺丝溶液进行静电纺丝，而后在60～80℃的真空烘箱中干燥12～24小时，使溶剂彻底挥发，得到厚度为80～120μm的聚间苯二甲酰间苯二胺聚合物纤维隔膜；
5、步骤3、将一定比例的丙烯酸羟乙酯(hea)和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(pegdma)加入锂离子电池电解液中，并加入一定量的偶氮二异丁腈(aibn)作为引发剂，室温下搅拌混合均匀，得到前驱体溶液；
6、步骤4、将适量步骤3得到的前驱体溶液滴加到一定面积大小的步骤2得到的聚间苯二甲酰间苯二胺聚合物纤维隔膜上，室温下静置6小时使前驱体溶液充分浸润，然后在一定温度的烘箱中进行聚合反应，得到凝胶聚合物电解质。
7、作为本专利技术的进一步改进，步骤1中，聚间苯二甲酰间苯二胺在纺丝溶液中的质量分数为10～18wt.％。
8、作为本专利技术的进一步改进，步骤2中，静电纺丝的电压为17～30kv，接收器转速为280～350rpm，纺丝针头与接收器距离为10～22cm，纺丝溶液流速为8～16μl/min。
9、作为本专利技术的进一步改进，步骤3中，所述锂离子电池电解液为含有1mol/l六氟磷酸锂(lipf6)、体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(ec)/碳酸二甲酯(dmc)/碳酸甲乙酯(emc)混合溶液。
10、作为本专利技术的进一步改进，步骤3中，在前驱体溶液中，丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量分数之和为6～12wt.％，丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量比为1:(1～5)，偶氮二异丁腈的质量分数为0.1～0.2wt.％。
11、作为本专利技术的进一步改进，步骤4中，前驱体溶液滴加量与隔膜面积之比为10～30μl/cm2，聚合反应的温度为50～90℃，反应时间为1～5小时。
12、本专利技术还公开了一种凝胶聚合物电解质，其采用如上任意一项所述的凝胶聚合物电解质的制备方法制备得到。
13、本专利技术还公开了一种锂离子电池，其包括如上所述的凝胶聚合物电解质。
14、由于采用以上技术方案，本专利技术制备的凝胶聚合电解质及锂离子电池具有以下特点：
15、1、本专利技术采用pmia纳米纤维膜作为基底，并在pmia纤维膜中原位引发hea和pegdma进行自由基聚合反应，形成半互穿网络的凝胶聚合物电解质。pmia纳米纤维膜具有高孔隙率，可以容纳更多的前驱体溶液，使凝胶聚合物电解质完全填充纳米纤维膜的孔隙，实现均匀的锂离子传输，从而起到抑制锂枝晶的作用；同时，pmia纤维膜具有良好的热稳定性与高机械强度，使电池的热稳定性和安全性得到了极大的提高；
16、2、凝胶聚合物电解质采用了富含极性基团的hea单体，以及具有两个碳碳双键的pegdma单体，二者聚合形成的聚合物网络可以很好地与液态电解质作用，较好地实现凝胶化，并表现出较高的离子电导率；
17、3、本专利技术的凝胶聚合物电解质可以有效改善电解质与电极界面接触问题，有利于提高锂离子电池的电化学性能，同时可以有效避免电解液泄露的风险，进一步提高电池安全性。
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1.一种凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，以包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤1中，聚间苯二甲酰间苯二胺在纺丝溶液中的质量分数为10～18wt.％。
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤2中，静电纺丝的电压为17～30kV，接收器转速为280～350rpm，纺丝针头与接收器距离为10～22cm，纺丝溶液流速为8～16μL/min。
4.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述锂离子电池电解液为含有1mol/L六氟磷酸锂(LiPF6)、体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸甲乙酯(EMC)混合溶液。
5.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤3中，在前驱体溶液中，丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量分数之和为6～12wt.％，丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量比为1:(1～5)，偶氮二异丁腈的质量分数为0.1～0.2wt.％。
6.根据
7.一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，其采用如权利要求1～6任意一项所述的凝胶聚合物电解质的制备方法制备得到。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求7所述的凝胶聚合物电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，以包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤1中，聚间苯二甲酰间苯二胺在纺丝溶液中的质量分数为10～18wt.％。
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤2中，静电纺丝的电压为17～30kv，接收器转速为280～350rpm，纺丝针头与接收器距离为10～22cm，纺丝溶液流速为8～16μl/min。
4.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述锂离子电池电解液为含有1mol/l六氟磷酸锂(lipf6)、体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(ec)/碳酸二甲酯(dmc)/碳酸甲乙酯(emc)混合溶液。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯婷婷，李惠兰，吴孟强，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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