【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法和双离子电池。
技术介绍
1、可穿戴的便携式消费电子产品的最新进展，推动了用于电化学储能装置的凝胶聚合物电解质的发展。由于凝胶聚合物电解质具备高离子电导率（室温下为~10-3s/cm）和电化学稳定性（与液体电解质相当）、适当的热稳定性和柔性特性，因此在电化学储能装置中具有广泛的应用前景。除此之外，凝胶聚合物电解质还兼具电解质和隔膜的双重功能，省去了隔膜的使用。
2、目前，现有技术公开了可以使用离子液体（纯离子液体或其盐溶液）作为液体电解质制备得到凝胶聚合物电解质，含有离子液体的凝胶聚合物电解质由于其具有强大的塑化性能，不仅提高了凝胶聚合物电解质本身的离子导电性和机械性能，而且还提供了较宽的电化学稳定窗口。然而，离子液体虽然具备上述诸多优点，但是其离子半径较大、粘度比其它电解质高，故致使碳基电极材料的孔径无法充分利用、以及碳基电极材料的有效比表面积的利用率过低，最终使得碳基电极材料的比电容无法充分发挥。
3、因此，在本领域中，亟需开发一种凝胶聚合物电解质，以此解决上述二次电池中的凝胶聚合物电解质的离子电导率较低、离子扩散速率不足以及界面接触差，能量密度低以及功率密度低的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，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和双离子电池。本专利技术利用小分子无机盐添加剂对离子液体凝胶聚合物电解质进行改性处理，使得制备得到的凝胶聚合物电解质兼具高离子电导率以
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种凝胶聚合物电解质，所述凝胶聚合物电解质由聚合物基体、离子液体和小分子无机盐添加剂组成；
4、所述聚合物基体和所述离子液体的质量比为(0.2-2.3):1。
5、以所述聚合物基体和所述离子液体的总质量为100%计，所述小分子无机盐添加剂的质量百分含量为0.5~25%。
6、一方面，本专利技术在引入小分子无机盐添加剂后，由于小分子无机锂盐的离子半径小，会使得原有未改性的离子液体凝胶聚合物电解质的动力学性能以及离子电导率均得以提升，并且通过进一步调控聚合物基体、离子液体和小分子无机盐添加剂的含量关系，不仅实现了小分子无机盐的添加量符合统计学中的正态分布，还使得制备得到的凝胶聚合物电解质具有高离子电导率和良好的动力学性能。小分子无机盐的添加量过少无法使得电极材料的有效比面积被充分利用，小分子无机盐的添加量过多则会使得凝胶聚合物电解质的阴阳离子的离子迁移受阻，导致凝胶聚合物电解质的电导率随之下降。另一方面，本专利技术采用与小分子无机盐具有相似相溶性质的离子液体，增加了二者的相溶性。同时，离子液体中的阳离子和阴离子在电极表面发生的是吸附/脱附的物理过程，而小分子无机盐的阴阳离子则是在石墨碳层中发生的是嵌入/脱出的电荷存储过程，两种储能机制之间相互协同，共同提高了电极材料的高能量密度和高功率密度。
7、在本专利技术中，所述聚合物基体和所述离子液体的质量比为(0.2-2.3):1，例如可以为0.2:1，0.5:1，0.7:1，0.8:1，1.0:1，1.2:1，1.5:1，1.8:1，2.0:1以及2.3:1等。当所述聚合物基体和所述离子液体的质量比过低时，不利于形成凝胶聚合物电解质；当所述聚合物基体和所述离子液体的质量比过高时，离子液体含量不足，形成的凝胶聚合物电解质偏厚，导致其电导率降低，电池的能量密度随之降低。
8、在本专利技术中，以所述聚合物基体和所述离子液体的总质量为100%计，所述小分子无机盐添加剂的质量百分含量为0.5~25%，例如可以为0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、15%、18%、20%、22%以及25%等。当所述小分子无机盐添加剂的质量百分含量过低时，会导致凝胶聚合物电解质的电导率提升不足，且电池的能量密度降低；当所述小分子无机盐添加剂的质量百分含量过高时，离子迁移数量增加，电解质阴阳离子运动受阻，从而导致凝胶聚合物电解质的电导率降低，电池的能量密度降低。
9、进一步优选地，所述聚合物基体和所述离子液体的质量比为(0.7~2):1，例如可以为0.7:1，0.8:1，1.0:1，1.2:1，1.5:1，1.8:1，2:1等。
10、进一步优选地，以所述聚合物基体和所述离子液体的总质量为100%计，所述小分子无机盐添加剂的质量百分含量为1~9%，例如可以为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%等。
11、优选地，所述聚合物基体为聚偏氟乙烯-六氟丙烯（pvdf-hfp）、聚乙烯醇（pva）、聚偏氟乙烯（pvdf）、聚丙烯腈、聚碳酸酯和聚丙烯酸钾（k-pam）中的任意一种或至少两种的组合，优选为聚偏氟乙烯-六氟丙烯。
12、在本专利技术中，通过选择上述特定种类的聚合物基体的材料，使得凝胶聚合物电解质具有良好的孔隙结构、出色的电压窗口及优异的电导率。
13、优选地，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（emimbf4）、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺（emimtfsi）、1-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、1-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-乙烯基-3-乙基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐和1-乙烯基-3-甲基咪唑碘盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
14、优选地，所述小分子无机盐添加剂为氯化锂、硝酸锂、硫酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂和六氟磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合，优选为氯化锂。
15、在本专利技术中，通过选择上述特定种类的小分子无机盐添加剂，其具有的阳离子和阴离子同时参与正极和负极的氧化还原插层/脱层反应，其优异的电导率和阴离子的插层行为使其具有高工作电压，由此实现高能量密度和高功率密度。进一步地，在本专利技术中，通过选择上述特定种类的离子液体，所述离子液体与所述小分子无机盐添加剂具有相似相溶性质，从而增加了二者的相溶性，保证其效果发挥更为显著。
16、第二方面，本专利技术提供了一种制备根据第一方面所述的凝胶聚合物电解质的方法，所述方法包括以下步骤：
17、按照配方量将聚合物基体、离子液体和小分子无机盐添加剂与溶剂进行溶解，加热去除溶剂后得到所述凝胶聚合物电解质。
18、优选地，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或丙酮。
19、优选地，所述溶解的温度为50~95℃，例如可以为50℃、55℃、60℃、65℃、75℃、80℃、95℃等；时间为1~5h，例如可以为1h、2h、3h、4h、5h等。
20、优选地，所述加热可以为先非真空加热再真空加热。
21、优选地，所述非真空加热的温度为50~110℃，例如可以为50℃、55℃、60℃、65℃、75℃、80℃、95℃、100℃、1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述凝胶聚合物电解质由聚合物基体、离子液体和小分子无机盐添加剂组成；
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物基体和所述离子液体的质量比为(0.7~2):1；
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物基体为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯和聚丙烯酸钾中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、1-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-乙烯基-3-乙基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐和1-乙烯基-3-甲基咪唑碘盐中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述小分子无机盐添加剂为氯化锂、硝酸锂、硫酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂和六氟磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合。<...
【技术特征摘要】
1.一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述凝胶聚合物电解质由聚合物基体、离子液体和小分子无机盐添加剂组成；
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物基体和所述离子液体的质量比为(0.7~2):1；
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物基体为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯和聚丙烯酸钾中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、1-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-乙烯基-3-乙基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐和1-乙烯基-3-甲基咪唑碘盐中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：任龙，张蒙，陈宇，刘微，侯敏，曹辉，
申请(专利权)人：瑞浦兰钧能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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