【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钠离子电池用凝胶态电解质膜及其制备方法与应用，该凝胶态电解质膜具有高机械强度高钠离子电导率且可作为自支撑膜。
技术介绍
1、在大规模的电化学储能体系，长寿命、低成本、环境友好的可充电电池是发展的重要方向。在众多的电池体系中，钠离子电池由于其储量丰富，制备工艺与大规模生产的锂离子电池相似，引起了人们的极大关注。
2、要实现储能电池低成本，长寿命，高安全的要求，必须从电池正负极材料和电解液本身的特性着手，选择具有高强度晶格结构，体积应变小，材料易获取的材料和本质安全的电解液体系。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，具有高强度，高电导率和阻燃的特点，可以同时作为电解质和隔膜使用，大幅度减少装配流程，并同时提升电池的安全性。
2、本专利技术的另外一个目的是提供一种钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法与应用。
3、实现上述目的一种技术方案是：一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，将不燃属性骨架单体自支撑凝胶态电解质浆料热交联成膜后，在液体电解质中浸泡活化得到具有高机械强度高钠离子电导率的可作为自支撑膜的凝胶态电解质膜；所述凝胶态电解质膜的抗拉强度大于1.5mpa，钠离子电导率大于4×10-3s/cm，吸液量＞300％，同时作为电解质和隔膜使用；
4、所述不燃属性骨架单体自支撑凝胶态电解质浆料，按质量分数计，包含填料0.1-5％、引发剂0.1-2％、余量为不燃属性骨
5、上述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其中，所述磷酸酯类骨架单体采用苯基甲苯基磷酸酯或乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯；所述聚乙二醇类骨架单体采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二缩水甘油醚；所述填料采用纳米级的二氧化硅、氧化铝或二氧化钛，中位粒径小于200纳米。
6、上述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其中，所述液体电解质包括溶剂、阻燃剂和电解质盐，所述溶剂和阻燃剂的比例为(70-99.9):(30-0.1)，所述电解质盐的浓度为0.1-2mol/kg。
7、上述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其中，所述溶剂采用碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和二乙二醇二甲醇醚类中的至少一种；
8、所述阻燃剂采用磷酸三甲酯，磷酸三乙酯，氟代烷基磷酸酯，磷酸甲酚二苯酯或亚磷酸酯；
9、所述电解质盐采用六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠和二氟磷酸钠中的至少一种。
10、本专利技术还提供了上述的凝胶态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：
11、s1，将不燃属性骨架单体、填料和引发剂按照比例配置成不燃属性骨架单体自支撑凝胶态电解质浆料；
12、s2，以涂布的方式将步骤s1制得的浆料涂覆在金属底板上，金属底板的粗糙度小于0.8μm；涂布厚度为20-500μm；
13、s3，然后在70-120℃进行热交联10-60min形成薄膜；
14、s4，对热交联后的薄膜进行表面精修，使其表面粗糙度小于5μm；
15、s5，然后对薄膜进行尺寸精修，两边对齐度＜1mm；
16、s6，配置液体电解质；
17、s7，将精修后的薄膜在液体电解质中连续浸泡活化后，得到具有高机械强度高钠离子电导率的可作为自支撑膜的凝胶态电解质膜。
18、上述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，步骤s3中，采用连续式烘箱进行热交联，连续式烘箱的加热方式为电加热或微波加热等，连续式烘箱内的衬底为ptfe塑料板。
19、上述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，步骤s4中，采用热处理或者涂膜处理方式对热交联后的薄膜进行表面精修。
20、上述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，步骤s7中，浸泡时间3-5min，温度30-50℃，环境压力保持正压0.15-0.7mpa。
21、本专利技术还提供了上述的钠离子电池用凝胶态电解质膜的应用，所述凝胶态电解质膜直接与正、负极极片进行叠片组装成电池；所述凝胶态电解质膜用于同时充当隔膜和电解质。
22、上述的钠离子电池用凝胶态电解质膜的应用，其特征在于，所述电池为聚阴离子胶态钠离子电池，所述聚阴离子胶态钠离子电池的正极活性材料和负极活性材料均选用具有钠离子快导结构的磷酸盐化合物；所述正极活性材料选自na4fe3(po4)2(p2o7)、na4fe3-xmnx(po4)2(p2o7)、na4mn3(po4)2(p2o7)和na3mnti(po4)3中的至少一种，其中0＜x＜3；所述负极活性材料选自nati2(po4)3、na3fe2(po4)3和na3mnti(po4)3中的至少一种。
23、采用本专利技术的钠离子电池用凝胶态电解质膜及其制备方法与应用的技术方案，凝胶态电解质膜具有高强度，高电导率和阻燃的特点，可以同时作为电解质和隔膜使用，大幅度减少装配流程，并同时提升电池的安全性。
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1.一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，将不燃属性骨架单体自支撑凝胶态电解质浆料热交联成膜后，在液体电解质中浸泡活化得到具有高机械强度高钠离子电导率的可作为自支撑膜的凝胶态电解质膜；所述凝胶态电解质膜的抗拉强度大于1.5MPa，钠离子电导率大于4×10-3S/cm，吸液量＞300％，同时作为电解质和隔膜使用；
2.如权利要求1所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，所述磷酸酯类骨架单体采用苯基甲苯基磷酸酯或乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯；所述聚乙二醇类骨架单体采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二缩水甘油醚；所述填料采用纳米级的二氧化硅、氧化铝或二氧化钛，中位粒径小于200纳米。
3.如权利要求1所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，所述液体电解质包括溶剂、阻燃剂和电解质盐，所述溶剂和阻燃剂的比例为(70-99.9):(30-0.1)，所述电解质盐的浓度为0.1-2mol/kg。
4.如权利要求3所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，所述溶剂采用碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、磷酸三
5.一种如权利要求1所述的钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，采用连续式烘箱进行热交联，连续式烘箱的加热方式为电加热或微波加热等，连续式烘箱内的衬底为PTFE塑料板。
7.如权利要求5所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，采用热处理或者涂膜处理方式对热交联后的薄膜进行表面精修。
8.如权利要求5所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤S7中，浸泡时间3-5min，温度30-50℃，环境压力保持正压0.15-0.7MPa。
9.一种如权利要求1所述的钠离子电池用凝胶态电解质膜的应用，其特征在于，所述凝胶态电解质膜直接与正、负极极片进行叠片组装成电池；所述凝胶态电解质膜用于同时充当隔膜和电解质。
10.如权利要求9所述的钠离子电池用凝胶态电解质膜的应用，其特征在于，所述电池为聚阴离子胶态钠离子电池，所述聚阴离子胶态钠离子电池的正极活性材料和负极活性材料均选用具有钠离子快导结构的磷酸盐化合物；所述正极活性材料选自Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、Na4Fe3-x Mnx(PO4)2(P2O7)、Na4Mn3(PO4)2(P2O7)和Na3MnTi(PO4)3中的至少一种，其中0＜X＜3；所述负极活性材料选自NaTi2(PO4)3、Na3Fe2(PO4)3和Na3MnTi(PO4)3中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，将不燃属性骨架单体自支撑凝胶态电解质浆料热交联成膜后，在液体电解质中浸泡活化得到具有高机械强度高钠离子电导率的可作为自支撑膜的凝胶态电解质膜；所述凝胶态电解质膜的抗拉强度大于1.5mpa，钠离子电导率大于4×10-3s/cm，吸液量＞300％，同时作为电解质和隔膜使用；
2.如权利要求1所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，所述磷酸酯类骨架单体采用苯基甲苯基磷酸酯或乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯；所述聚乙二醇类骨架单体采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二缩水甘油醚；所述填料采用纳米级的二氧化硅、氧化铝或二氧化钛，中位粒径小于200纳米。
3.如权利要求1所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，所述液体电解质包括溶剂、阻燃剂和电解质盐，所述溶剂和阻燃剂的比例为(70-99.9):(30-0.1)，所述电解质盐的浓度为0.1-2mol/kg。
4.如权利要求3所述的一种钠离子电池用凝胶态电解质膜，其特征在于，所述溶剂采用碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和二乙二醇二甲醇醚类中的至少一种；
5.一种如权利要求1所述的钠离子电池用凝胶态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的一种钠离子电池用凝...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯肖瑞，孙贤书，鲍宇杨，
申请(专利权)人：贲安能源科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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