【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及凝胶电池，具体涉及一种复合电解质隔膜、凝胶电池及制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池具有高电池电压、高比能量和长循环稳定性等优点，是一种很有前途的电化学储能系统。而隔膜是锂离子电池的重要组成部分，是用于隔开正极极片、负极极片的微孔膜，是具有纳米级微孔结构的高分子功能材料。其主要功能是防止两极接触而发生短路，同时使电解质离子通过。其性能决定着电池的界面结构、内阻等，直接影响着电池的容量、循环以及电池的安全性能。当电池的温度达到隔膜的熔点时，隔膜将会收缩并吸收热量，隔膜的性能会下降甚至完全失效，导致电池内发生严重的正、负极短路，甚至引发热失控。所以，提高隔膜性能以提升其热稳定性对改善电池安全性能非常重要。
2、现有技术中，商品化的锂离子电池隔膜产品多为聚烯烃材料和聚丙烯，产品包括聚乙烯pe单层膜、聚丙烯pp单层膜以及由pp和pe复合pp/pe/pp多层微孔膜，然而上述隔膜由于其材质本身存在的特性，无法满足锂离子电池安全性能需求。因此，为了满足锂离子电池的安全性能，在使用过程中，通常会以pe或pp或pp/pe/pp为基膜，在其表面上涂敷一层三氧化二铝或二氧化硅或氢氧化镁或其他耐热性优良的无机陶瓷颗粒，经特殊工艺处理后与基膜紧密粘结在一起，稳定结合有机物的柔性以及无机物的热稳定性，以提高隔膜的耐高温、耐热收缩性能和穿刺强度，进而提高电池的安全性能。尽管无机陶瓷涂敷层能提高电池的安全性能，但会导致电池内阻增加，且还会降低锂离子电池的倍率性能。
3、cn 108400379 a中公开了一种高安全性锂离子
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复合电解质隔膜、凝胶电池及制备方法，以解决现有电池隔膜存在热稳定差和内阻大，从而影响凝胶电池的电化学性能和安全性能的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种复合电解质隔膜，包括基膜和涂覆在基膜表面的陶瓷涂层，所述陶瓷涂层为多孔结构，所述陶瓷涂层的孔隙中填充有聚合物；
4、所述聚合物包括大于或等于三官能度的聚合物单体和二官能度的聚合物单体。
5、根据上述技术手段，由于大于或等于三官能度的聚合物单体能有效提升隔膜的凝胶能力，二官能度的聚合物单体能降低体系的交联度，提升隔膜的柔性，因此，将大于或等于三官能度的聚合物单体和二官能度的聚合物单体同时填充到陶瓷涂层的孔隙中，能够交联形成聚合物网络，从而不仅有效提升了隔膜的机械稳定性，还提升了隔膜的柔性，进而提升了复合电解质隔膜的热稳定性，且填充的聚合物拥有接近液态电解液的离子电导率，从而有效降低了复合电解质隔膜的内阻，解决了现有电池隔膜存在热稳定差和内阻大，从而影响凝胶电池的电化学性能和安全性能的问题。
6、优选的，所述大于或等于三官能度的聚合物单体选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(etmpta)，分子式为c21h12o9，结构式如下所示：
7、
8、优选的，所述二官能度的聚合物单体选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(pegdma)，结构式如下所示：
9、
10、其中，n的取值范围为100～1000。
11、优选的，所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的线性分子式为c3h5c(o)(och2ch2)noc(o)c3h5，n的取值范围为100～1000。
12、优选的，所述陶瓷涂层的材料选自锂镧锆氧，锂镧锆氧的分子式为li7la3zr2o12(llzo)。
13、通过采用具有高度有序三维网状结构的锂镧锆氧(li7la3zr2o12)作为填充聚合物的骨架，从而使得聚合物与锂镧锆氧(li7la3zr2o12)一起形成稳定的三维结构，进一步提升了复合电解质隔膜的热稳定性。
14、优选的，所述基膜的材料选自聚酰亚胺(pi)。
15、由于聚酰亚胺(pi)耐高温达400℃以上，且长期使用温度范围可在-200～300℃，因此，采用聚酰亚胺(pi)作为隔膜的基膜，进一步提升了复合电解质隔膜的热稳定性，保证了电池的安全性能。
16、优选的，所述复合电解质隔膜的厚度为12～15μm。
17、优选的，所述复合电解质隔膜的厚度为12μm。
18、本专利技术还提供一种如本专利技术所述的复合电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：
19、s1、将陶瓷涂层的原料加入水中，得到预分散液，然后加入分散剂，并调节ph至4～5，研磨，得到分散液；
20、s2、向分散液中加入聚苯乙烯—丁二烯乳液、羟甲基纤维素钠和叔烷基多元醇聚乙烯醚，搅拌过滤，得到水性陶瓷涂覆浆料；
21、s3、将水性陶瓷涂覆浆料涂覆在基膜的两侧表面，干燥，得到具有陶瓷涂层的隔膜；
22、s4、将大于或等于三官能度的聚合物单体、二官能度的聚合物单体、引发剂和锂盐溶于有机溶剂中，得到聚合物锂盐混合物，将具有陶瓷涂层的隔膜置于所述聚合物锂盐混合物中，干燥，使得聚合物锂盐混合物原位固化在陶瓷涂层的隔膜中，形成稳定的三维结构，得到复合电解质隔膜。
23、根据上述技术手段，通过将具有陶瓷涂层的隔膜置于大于或等于三官能度的聚合物单体、二官能度的聚合物单体和锂盐混合得到的聚合物锂盐混合物中，然后通过加热的方式使得聚合物原位固化在陶瓷涂层的孔隙中，使得聚合物与陶瓷涂层形成稳定的三维结构，有效改善了隔膜的热稳定性，同时填充的聚合物拥有接近液态电解液的离子电导率，从而有效保证了复合电解质隔膜的电化学性能，且具有制备方法简单可行、条件温和和成本低的优点。
24、优选的，基膜为pi基膜，pi基膜采用模板法、压片法或者纺丝法制成。
25、优选的，所述s1中，具体包括：将陶瓷涂层的原料llzo粉末加入到去离子水中，高速搅拌、超声分散，得到预分散液，然后在预分散液中加入分散剂，高速搅拌预分散液，再向其中加入少量的盐酸稀溶液或氢氧化钠稀溶液调节预分散液的ph值在4～5之间，预分散液在球磨机中进行球磨处理，得到均匀稳定的llzo水分散液。
26、优选的，所述s2中，具体包括：向llzo水分散液中加入聚苯乙烯—丁二烯乳液、羟甲基纤维素钠和叔烷基多元醇聚乙烯醚，慢速搅拌均匀后，用不锈钢筛网过滤，得到水性陶瓷涂覆浆料。
27、优选的，所述s4中，大于或等于三官能度的聚合物单体、二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合电解质隔膜，其特征在于，包括基膜和涂覆在基膜表面的陶瓷涂层，所述陶瓷涂层为多孔结构，所述陶瓷涂层的孔隙中填充有聚合物；
2.根据权利要求1所述的复合电解质隔膜，其特征在于，所述大于或等于三官能度的聚合物单体选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，分子式为C21H12O9，结构式如下所示：
3.根据权利要求1所述的复合电解质隔膜，其特征在于，所述二官能度的聚合物单体选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，结构式如下所示：
4.根据权利要求1所述的复合电解质隔膜，其特征在于，所述陶瓷涂层的材料选自锂镧锆氧，锂镧锆氧的分子式为Li7La3Zr2O12；
5.一种如权利要求1至权利要求4中任一项所述的复合电解质隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的复合电解质隔膜的制备方法，其特征在于，所述S4中，大于或等于三官能度的聚合物单体、二官能度的聚合物单体、引发剂、溶剂和锂盐的质量百分比为1~10%：1~10%：0~0.5%：69.5 ~97%：1~10%。
7.根据权利要求5所述的复合电解质隔膜的
8.根据权利要求5所述的复合电解质隔膜的制备方法，其特征在于，所述S1中，分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙烯和聚丙烯酸中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的复合电解质隔膜的制备方法，其特征在于，所述S4中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯，过氧化二苯甲酰中的至少一种；
10.一种凝胶电池，其特征在于，所述凝胶电池中的隔膜为如权利要求1至权利要求4中任一项所述的复合电解质隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种复合电解质隔膜，其特征在于，包括基膜和涂覆在基膜表面的陶瓷涂层，所述陶瓷涂层为多孔结构，所述陶瓷涂层的孔隙中填充有聚合物；
2.根据权利要求1所述的复合电解质隔膜，其特征在于，所述大于或等于三官能度的聚合物单体选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，分子式为c21h12o9，结构式如下所示：
3.根据权利要求1所述的复合电解质隔膜，其特征在于，所述二官能度的聚合物单体选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，结构式如下所示：
4.根据权利要求1所述的复合电解质隔膜，其特征在于，所述陶瓷涂层的材料选自锂镧锆氧，锂镧锆氧的分子式为li7la3zr2o12；
5.一种如权利要求1至权利要求4中任一项所述的复合电解质隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的复合电解质隔膜的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明明，郑豪，王钢，吴振豪，牟丽莎，
申请(专利权)人：深蓝汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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