【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及阻燃聚合物電解質，特別涉及一種鋰離子電池阻燃聚合物電解質及其制備方法和應用。
技術介紹
1、鋰離子電池自20世紀90年代問世以來，因其較高的能量密度、較長的使用壽命以及較為環保的特點，已經在消費電子、電動汽車及儲能系統等領域得到了廣泛應用。隨著市場需求的不斷增長，尤其是電動汽車和便攜式電子產品對電池性能提出了更高的要求，如何進一步提高鋰離子電池的安全性、能量密度和循環穩定性，成為了當前研究的熱點。然而，盡管鋰電池在各個領域發揮著重要作用，但其安全性問題仍然是制約其廣泛應用的關鍵因素之一。液態電解質是鋰電池中的核心組成部分，傳統的液態電解質主要由有機溶劑和鋰鹽組成，常用的有機溶劑如碳酸酯類、醚類等，具有良好的溶解性，但其易揮發、易燃等特性，特別是在高溫或短路等極端條件下，往往會引發電池的熱失控，嚴重時甚至導致電池起火或爆炸，從而對電池的安全性構成了極大的威脅。因此，如何降低電池中的可燃成分并提升電池的熱穩定性，已成為亟待解決的技術難題。
2、針對上述安全問題，近年來聚合物電解質作為液態電解質的替代材料，逐漸引起了廣泛關注。聚合物鋰電池通過用聚合物電解質代替傳統的液態電解質，能夠有效避免液態電解質的易燃性和揮發性問題，進而提升電池的安全性能。聚合物電解質在鋰電池中的應用可消除傳統液體有機電解質帶來的安全隱患，特別是在電池發生熱失控或內部短路的情況下，能夠避免電解質的燃燒，顯著提升電池的安全性。然而，聚合物電解質的普遍應用仍然面臨著諸多挑戰。首先，聚合物電解質的離子導電性能普遍較差。由于聚合物電解質的離子導電
3、目前，針對聚合物電解質的性能提升，研究人員嘗試通過摻雜手段進行改進。摻雜方法通過將填料或摻雜物引入到聚合物電解質中，以期提高其離子電導率或改善其熱穩定性。然而，這一方法常面臨著填料與聚合物基體不兼容的問題，導致聚合物電解質的界面分離，進而增加電池的內阻，降低電池性能。
4、因此如何在不犧牲電導率的前提下，進一步提高聚合物電解質的阻燃性能，成為了當前技術中的一大難題。除此之外，現有技術中對聚合物電解質在高溫下的熱穩定性和循環性能的研究仍然不足，尤其是在實際應用中，聚合物電解質的高溫下性能退化問題仍然十分突出。因此，尋找一種能夠在提升聚合物電解質離子導電性能的同時，保證其良好熱穩定性和阻燃性的技術方案，顯得尤為緊迫和必要。
5、本專利技術旨在解決現有技術中聚合物電解質在阻燃性能和離子電導率方面的不足，提供一種具有高效阻燃性和電導率的聚合物電解質。通過共聚方法優化聚合物電解質的分子結構，引入適當的官能團，本專利技術能夠在保證聚合物電解質優異的阻燃效果的同時，有效提高其離子導電性能，從而提升鋰電池的安全性和循環穩定性。這一技術創新不僅解決了現有聚合物電解質在電導率和阻燃性能之間的矛盾，也為聚合物電解質在實際應用中的推廣提供了新的思路和解決方案。
技術實現思路
1、為了實現上述專利技術目的，針對上述技術問題，本專利技術提供了一種采用共聚改性技術的阻燃聚合物電解質及其制備方法，從而制備出一種具有高效阻燃和電導率的聚合物電解質。
2、本專利技術提供了一種鋰離子電池阻燃聚合物電解質制備方法，其特征在于，所述制備方法的步驟如下：
3、（1）將丙烯腈，醋酸乙烯酯溶于去離子水中得到溶液a，將所述溶液a在氮氣氛下加入十二烷基硫酸鈉和過硫酸鉀得到溶液b；
4、（2）將所述溶液b浸潤在二亞乙基三胺溶液，得到溶液c；
5、（3）將所述溶液c抽濾，清洗，干燥后得到產物d；
6、（4）將所述產物d加入細菌纖維素和雙三氟甲磺酰亞胺鋰，并溶于n-甲基吡咯烷酮，得到溶液e；
7、（5）將所述溶液e澆筑到模具中，加熱蒸發溶劑獲得阻燃聚合物電解質a-p(an-vac)。
8、所述阻燃聚合物電解質的反應式如下：
9、；
10、優選地，每8-10?g丙烯腈所對應的步驟（1）的具體過程如下：將8-10?g丙烯腈，1-1.5?g醋酸乙烯酯溶解于30-35?ml去離子水中，得到溶液a；將溶液a在氮氣條件下緩慢加入0.2-0.3?g十二烷基硫酸鈉和0.3-0.4?g過硫酸鉀，得到均相溶液b。
11、優選地，所述步驟（2）的具體步驟為：將所述均相溶液b在氮氣氣氛下浸潤在40-50ml二亞乙基三胺溶液，得到溶液c；
12、優選地，所述步驟（3）的具體步驟為：將所述溶液c抽濾后，依次使用去離子水和乙醇清洗，得到白色固體產物；將所述白色固體產物加熱干燥后，得到產物d，所述加熱溫度為60-80℃。
13、優選地，所述步驟（4）的具體步驟為：將1-1.2?g?產物d、3-4?g質量濃度為0.4%的細菌纖維素和0.3-0.32?g雙三氟甲磺酰亞胺鋰混合，溶解于12-15?ml的n-甲基吡咯烷酮，得到溶液e。
14、優選地，將所述溶液e澆筑到聚四氟乙烯模板，60-80℃下加熱5-7?h，得到阻燃聚合物電解質a-p(an-vac)。
15、優選地，所述步驟（1）中，丙烯腈的濃度為95-99%?w/v,?醋酸乙烯酯的濃度為95-99%?w/v；所述步驟（2）中，所述n-甲基吡咯烷酮的濃度為95-99%?w/v。
16、本專利技術還提供了一種鋰離子電池阻燃聚合物電解質，所述阻燃聚合物電解質由上述的制備方法制備得到。
17、本專利技術還提供一種阻燃聚合物電解質鋰離子電池的制備方法，所述鋰電池包括鋰半電池或鋰全電池。
18、所述鋰半電池制備方法包括如下步驟：
19、（a）將磷酸鐵鋰：碳黑：聚偏二氟乙烯按照8:1:1的比例使用n-甲基吡咯烷酮分散，研磨均勻后使用刮刀刮涂在鋁箔上，烘干得到磷酸鐵鋰極片；
20、（b）使用金屬鋰片作為負極，磷酸鐵鋰極片作為正極，a-p(an-vac)作為聚合物阻燃電解質制備得到鋰電池。
21、所述鋰全電池制備方法包括如下步驟：
22、（a）將磷酸鐵鋰：碳黑：聚偏二氟乙烯按照8:1:1的比例使用n-甲基吡咯烷酮分散，研磨均勻后使用刮刀刮涂在鋁箔上，烘干得到磷酸鐵鋰極片；
23、（b）將人造石墨：碳黑：聚偏二氟乙烯按照8:1:1的比例使用n-甲基吡咯烷酮分散，研磨均勻后使用刮刀刮涂在鋁箔上，烘干得到石墨極片；
24、（c）使用石墨作為負極，磷酸鐵鋰極片作為正極，a-p(an-vac)作為聚合物阻燃電解質制備得到鋰電池。
25、所述a-p(an-vac)由上述的制備方法制備得到。
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1.一種鋰離子電池阻燃聚合物電解質制備方法，其特征在于，所述制備方法的步驟如下：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，每8-10?g丙烯腈所對應的步驟（1）的具體過程如下：將8-10?g丙烯腈，1-1.5?g醋酸乙烯酯溶解于30-35?mL去離子水中，得到溶液A；將溶液A在氮氣條件下緩慢加入0.2-0.3?g十二烷基硫酸鈉和0.3-0.4?g過硫酸鉀，得到均相溶液B。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）的具體步驟為：將所述均相溶液B在氮氣氣氛下浸潤在40-50?mL二亞乙基三胺溶液，得到溶液C。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）的具體步驟為：將所述溶液C抽濾后，依次使用去離子水和乙醇清洗，得到白色固體產物；將所述白色固體產物加熱干燥后，得到產物D，所述加熱溫度為60-80℃。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）的具體步驟為：將1-1.2g?產物D、3-4?g質量濃度為0.4%的細菌纖維素和0.3-0.32?g雙三氟甲磺酰亞胺鋰混合，溶解于12-
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，將所述溶液E澆筑到聚四氟乙烯模板，60-80℃下加熱5-7?h，得到阻燃聚合物電解質A-P(AN-VAC)。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，丙烯腈的濃度為95-99%?w/v,?醋酸乙烯酯的濃度為95-99%?w/v；所述步驟（2）中，所述N-甲基吡咯烷酮的濃度為95-99%?w/v。
8.一種鋰離子電池阻燃聚合物電解質，其特征在于，所述阻燃聚合物電解質由權利要求7所述的制備方法制備得到。
9.一種含有阻燃聚合物電解質的鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述鋰離子電池包括鋰半電池或鋰全電池；
10.一種含有阻燃聚合物電解質的鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池由權利要求9所述的制備方法制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池阻燃聚合物電解質制備方法，其特征在于，所述制備方法的步驟如下：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，每8-10?g丙烯腈所對應的步驟（1）的具體過程如下：將8-10?g丙烯腈，1-1.5?g醋酸乙烯酯溶解于30-35?ml去離子水中，得到溶液a；將溶液a在氮氣條件下緩慢加入0.2-0.3?g十二烷基硫酸鈉和0.3-0.4?g過硫酸鉀，得到均相溶液b。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）的具體步驟為：將所述均相溶液b在氮氣氣氛下浸潤在40-50?ml二亞乙基三胺溶液，得到溶液c。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）的具體步驟為：將所述溶液c抽濾后，依次使用去離子水和乙醇清洗，得到白色固體產物；將所述白色固體產物加熱干燥后，得到產物d，所述加熱溫度為60-80℃。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）的具體步驟為：將1-1.2g?產物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳昀，馬鴻勝，張圣昊，史巖岳，石冰妍，田欣宇，程宇航，李彩霞，
申請(專利權)人：青島科技大學，
類型：發明
國別省市：
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