【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于固態電池，具體是涉及一種類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜及其制備方法。
技術介紹
1、當前固態電池的技術分為無機固態電池路線與聚合物固態電池路線。其中，無機固態電池的電解質主要以氧化物和硫化物為主，離子電導率高，但是脆性大、界面電阻高、穩定性不佳。聚合物技術路線可以彌補無機電解質路線的不足，但是全固態聚合物電解質離子電導率不足，難以獲得實用性進展，而凝膠電解質雖然離子電導率可以達到液態電解質的水平，但仍存在大量可燃的小分子有機溶劑，安全性能受到人們的詬病。因此，目前固態電池技術路線的發展并不完美，需要開發一種綜合性能更好的電解質膜以解決其存在的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對當前固態電解質存在的問題和不足，提供一種的類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜及其制備方法，能夠改善聚合物電解質的離子電導率，降低界面電阻，并獲取具有類雙面膠粘性的電解質膜，為鋰離子電池提供新的粘合制備工藝，能夠簡化當前鋰電池生產流程。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
3、本專利技術所述的類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜，包膜本體，其特點是：所述膜本體由聚合物多孔膜與離子導電型聚合物、鋰鹽、離子液體復合形成，即該電解質膜以聚合物多孔膜為基體，在基體的表面及孔隙覆蓋有離子導電型聚合物、鋰鹽和離子液體形成的共聚物層。
4、本專利技術所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特點是包括以下步驟：
5、(1)將離子導電型聚合物與
6、(2)向溶液a中加入適量的離子液體，經攪拌一定時間后，獲得狀態均一的溶液b；
7、(3)將溶液b加到具有一定厚度的聚合物多孔膜中，使其充分浸潤；
8、(4)將充分浸潤了溶液b的聚合物多孔膜通過鼓風烘干一段時間后，再轉移到真空狀態下干燥，即可獲得應用于鋰離子電池的類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜。
9、進一步的，步驟(1)中所述的離子導電型聚合物為聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚磷酸酯中的一種或多種。
10、進一步的，步驟(1)中所述的鋰鹽為氯化鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰中的一種或多種。
11、進一步的，步驟(1)中所述的摩爾比為離子導電型聚合物的結構單元與鋰鹽的摩爾比，范圍為(5～40):1；且離子導電型聚合物的質量濃度為0.01～0.2g/ml。
12、進一步的，步驟(1)中所述的有機溶劑為乙腈、丙酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、乙醇、甲醇、四氟化碳、乙二醇、丙腈、磷酸三丁脂、氯仿、乙酸乙酯中的一種或幾種。
13、進一步的，步驟(2)中所述加入適量的離子液體，是指離子液體與離子導電型聚合物按照質量比為(1～5):1進行添加；且離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、1，3-雙(氰基甲基)咪唑氯鹽、1，3-雙(氰基甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰)亞胺鹽、1，3-雙(氰基甲基)咪唑雙(五氟乙基磺酰)酰亞胺鹽、1-氰基甲基-3-甲基咪唑氯鹽、1-氰基甲基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酰亞胺鹽、1-丁基-3-甲基咪唑三氰基甲基鹽、3-氰基吡啶硫酸氫鹽、1，10-菲咯啉二硫酸氫鹽、1-甲基-3-乙基咪唑二氰胺、3-甲基-1-丁基吡啶二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽、1-己基-3-甲基咪唑二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3-十六烷基咪唑四氟硼酸鹽、聚(1-丁基-4-乙烯基吡啶二氰胺)、聚合對苯二胺硫酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺、1-氰基-3-甲基咪唑基氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氯化鐵酸鹽、n，n-二甲基-n-甲酰銨雙(三氟甲基磺酰基)亞胺鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的一種或多種。
14、進一步的，步驟(2)中所述的攪拌用時為5～24h。
15、進一步的，步驟(3)中所述的聚合物多孔膜可由靜電紡絲法、熔融紡絲法、相轉化法、拉伸法或熱致相分離法制得，聚合物多孔膜的基體材料為聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氨酯、聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯胺、聚苯乙烯、聚羥基乙酸、聚乳酸、聚己內酯和聚酰胺中的一種或幾種。
16、進一步的，步驟(3)中所述聚合物多孔膜的厚度為10～300μm。
17、進一步的，步驟(4)中所述的鼓風烘干溫度為25～100℃，烘干時間為1～12h；真空干燥溫度為60～120℃，干燥時間為12～48h。
18、本專利技術與現有技術相比，具有以下優點：
19、1、本專利技術電解質膜具有出色的粘性，能夠高效粘結正負極材料，有效避免正負極移位的問題，安全性高，并為鋰離子電池制備提供新的粘合制備工藝，簡化了傳統鋰離子電池工藝流程，大大提升電池的生產效率，降低了鋰離子電池的生產成本；
20、2、本專利技術電解質膜的粘性來源于可逆的分子間作用力，當電池內部電芯部分受損，可以將損壞的電極或電解質部分揭下來，能夠實現電芯的快速維修；
21、3、本專利技術電解質膜的粘性能夠減小電極與電解質膜的界面電阻，提高鋰離子電池性能；
22、4、本專利技術電解質膜的化學穩定性好，室溫離子電導率高，并融合了多孔膜三維網絡骨架，賦予膜足夠的力學性能，機械性能強，可制備成室溫固態電池；
23、5、本專利技術電解質膜所涉及使用的離子導電型聚合物、鋰鹽、離子液體和多孔膜等原料都已經實現工業化生產，價格便宜、品種多，通過簡單的復合就能獲得相應的電解質膜，容易進行大規模生產；
24、6、本專利技術電解質膜的性能可控，受多孔膜骨架的控制，形狀尺寸穩定可控，力學強度高，且具有柔性；
25、7、本專利技術的粘膠型電解質膜具有不易燃、不漏液、穩定性高、安全性好等特點。
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1.一種類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的離子導電型聚合物為聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚磷酸酯中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的鋰鹽為氯化鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的摩爾比為離子導電型聚合物的結構單元與鋰鹽的摩爾比，范圍為(5～40):1；且離子導電型聚合物的質量濃度為0.01～0.2g/mL。
5.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的有機溶劑為乙腈、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、乙醇、甲醇、四氟化碳、乙二醇、丙腈、磷酸三丁脂、氯
6.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述加入適量的離子液體，是指離子液體與離子導電型聚合物按照質量比為(1～5):1進行添加，攪拌用時為5～24h；且離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、1，3-雙(氰基甲基)咪唑氯鹽、1，3-雙(氰基甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰)亞胺鹽、1，3-雙(氰基甲基)咪唑雙(五氟乙基磺酰)酰亞胺鹽、1-氰基甲基-3-甲基咪唑氯鹽、1-氰基甲基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酰亞胺鹽、1-丁基-3-甲基咪唑三氰基甲基鹽、3-氰基吡啶硫酸氫鹽、1，10-菲咯啉二硫酸氫鹽、1-甲基-3-乙基咪唑二氰胺、3-甲基-1-丁基吡啶二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氫鹽、1-己基-3-甲基咪唑二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3-十六烷基咪唑四氟硼酸鹽、聚(1-丁基-4-乙烯基吡啶二氰胺)、聚合對苯二胺硫酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺、1-氰基-3-甲基咪唑基氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氯化鐵酸鹽、N，N-二甲基-N-甲酰銨雙(三氟甲基磺酰基)亞胺鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的一種或多種。
7.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述的聚合物多孔膜可由靜電紡絲法、熔融紡絲法、相轉化法、拉伸法或熱致相分離法制得，聚合物多孔膜的基體材料為聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氨酯、聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯胺、聚苯乙烯、聚羥基乙酸、聚乳酸、聚己內酯和聚酰胺中的一種或幾種。
8.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述聚合物多孔膜的厚度為10～300μm。
9.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(4)中所述的鼓風烘干溫度為25～100℃，烘干時間為1～12h；真空干燥溫度為60～120℃，干燥時間為12～48h。
10.一種采用如權利要求1-9任一權利要求所述方法制備得到的類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜，其特征在于：該電解質膜以聚合物多孔膜為基體，在基體的表面及孔隙覆蓋有離子導電型聚合物、鋰鹽和離子液體形成的共聚物層。
...【技術特征摘要】
1.一種類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的離子導電型聚合物為聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚磷酸酯中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的鋰鹽為氯化鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的摩爾比為離子導電型聚合物的結構單元與鋰鹽的摩爾比，范圍為(5～40):1；且離子導電型聚合物的質量濃度為0.01～0.2g/ml。
5.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的有機溶劑為乙腈、丙酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、乙醇、甲醇、四氟化碳、乙二醇、丙腈、磷酸三丁脂、氯仿、乙酸乙酯中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述類雙面膠型粘性聚合物固態電解質膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述加入適量的離子液體，是指離子液體與離子導電型聚合物按照質量比為(1～5):1進行添加，攪拌用時為5～24h；且離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、1，3-雙(氰基甲基)咪唑氯鹽、1，3-雙(氰基甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰)亞胺鹽、1，3-雙(氰基甲基)咪唑雙(五氟乙基磺酰)酰亞胺鹽、1-氰基甲基-3-甲基咪唑氯鹽、1-氰基甲基-3-甲基咪...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃興文，嚴丹林，覃文，羅豪，林志桐，范穗杰，陳星平，
申請(專利權)人：廣東石油化工學院，
類型：發明
國別省市：
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