本發(fā)明涉及一種高電導(dǎo)率的鋰電池聚合物電解質(zhì)的制備方法，具體涉及一種聚合物共混改性提高電導(dǎo)率的制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池誕生于20世紀(jì)末，其重量輕、容量密度高、壽命長(zhǎng)、抗震、耐沖撞和體積小等優(yōu)點(diǎn)，是其他儲(chǔ)能裝置所無法代替的。

電解質(zhì)對(duì)離子的傳導(dǎo)性，主要是在濃度梯度、化學(xué)勢(shì)梯度、電場(chǎng)梯度等的驅(qū)動(dòng)下。而對(duì)于鋰離子電池中的電解質(zhì)薄膜而言，其離子的導(dǎo)電機(jī)理則主要是通過聚合物鏈段上的官能團(tuán)，這些官能團(tuán)能與鋰鹽發(fā)生相互作用，使鋰鹽解離。通常來講，鋰鹽中的鋰離子，會(huì)與陰離子基團(tuán)相互作用，通過這種不斷的相互作用，鋰離子會(huì)被聚合物的鏈段不停的吸引，從而使得鋰離子在鏈段上“蠕動(dòng)”，在薄膜中發(fā)生空間位移。

結(jié)晶區(qū)，是結(jié)晶態(tài)的高分子聚合物規(guī)則排列的區(qū)域，而這種規(guī)整的排列，恰恰對(duì)于鋰離子的傳遞造成了阻礙。降低聚合物結(jié)晶度，使鏈段中含有與鋰離子作用的基團(tuán)或雜原子，是提高聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率的有效途徑之一。然而，新一代的聚合物電解質(zhì)薄膜，由于其室溫下電導(dǎo)率偏低，無法滿足使用需要。因此，如何提高聚合物電解質(zhì)薄膜在室溫下的電導(dǎo)率，是當(dāng)下一個(gè)亟待解決的問題。

本發(fā)明包含以下有益效果：

本實(shí)施方式在稱量瓶中進(jìn)行，避免了空氣雜質(zhì)對(duì)電解質(zhì)的污染。

本發(fā)明選擇的聚偏氟乙烯(PVDF)是一種半結(jié)晶型聚合物，由于C-F鍵長(zhǎng)短，鍵能強(qiáng)(486kJ/mol)，故PVDF又能有良好的機(jī)械性能，和熱穩(wěn)定性，是導(dǎo)電聚合物的良好基體材料。而PVDF中卻由于存在著氫鍵，致使其結(jié)晶性高且難以被破壞。

本發(fā)明選擇了具有給電子基團(tuán)效應(yīng)的PVP,EDTA作為添加劑，添加劑中的羥基，羰基等基團(tuán)，容易與PVDF形成分子間的氫鍵，同時(shí)，小分子添加劑，會(huì)起到一定的剛性作用，阻礙PVDF的內(nèi)部鏈接，有效破壞PVDF內(nèi)部規(guī)整的結(jié)構(gòu)。添加劑中的羥基，羰基等給電子基團(tuán)，也能與鋰鹽中的鋰離子發(fā)生路易斯酸堿效應(yīng)，促進(jìn)了鋰離子的解離與傳遞效果，從而有效的提高聚合物薄膜的電導(dǎo)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決室溫下固體聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率偏低的問題，本發(fā)明以PVDF為基體，PVP,EDTA作為添加劑，利用單因素試驗(yàn)，有效獲得一種提高鋰離子電池中聚合物電解質(zhì)薄膜的電導(dǎo)率的方法。

一種以聚偏氟乙烯（PVDF）為基體的高電導(dǎo)率固體聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于它是按照以下步驟進(jìn)行的：

步驟一：將PVDF，聚乙烯吡咯烷酮（PVP），乙二胺四乙酸（EDTA）置于干燥箱中處理。

步驟二：將0.5g的PVDF溶解于3.5mL N,N-甲基甲酰胺（DMF）溶劑中，攪拌12小時(shí)，稱取EDTA0.85g分散在1mL DMF溶劑內(nèi)，攪拌12小時(shí)，將兩者混合后再攪拌12小時(shí)。

步驟三：稱取PVP 0.01g分散在1mL DMF溶劑3小時(shí)，與混有PVDF和EDTA的溶液繼續(xù)混合。

步驟四：向混合物中加入0.25g的雙三氟甲磺酰亞胺基鋰，繼續(xù)攪拌6小時(shí)，直至聚合物穩(wěn)定均勻。

步驟五：將透明膠帶以平行線的方式粘附在干凈的玻璃板上，通過膠帶的層數(shù)控制厚度，而后將攪拌好的聚合物電解質(zhì)，澆鑄在膠帶中間，用醫(yī)用手術(shù)刀片，沿著膠帶的軌跡輕輕刮涂。

步驟六：將玻璃板放置于真空干燥箱內(nèi)，加熱溫度110℃，加熱時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)后成膜，取出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)的900倍掃描電鏡圖；

圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)的2000倍掃描電鏡圖；

圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)的阻抗圖；

圖4是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)中PVP的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)中EDTA的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：一種以聚偏氟乙烯（PVDF）為基體的高電導(dǎo)率固體聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于它是按照以下步驟進(jìn)行的：

步驟一：將PVDF，聚乙烯吡咯烷酮（PVP），乙二胺四乙酸（EDTA）置于干燥箱中處理。

步驟二：將0.5g的PVDF溶解于3.5mL N,N-甲基甲酰胺（DMF）溶劑中，攪拌12小時(shí)，稱取EDTA 0.85g分散在1mL DMF溶劑內(nèi)，攪拌12小時(shí)，將兩者混合后再攪拌12小時(shí)。

步驟三：稱取PVP 0.01g分散在1mL DMF溶劑3小時(shí)，與混有PVDF和EDTA的溶液繼續(xù)混合。

步驟四：向混合物中加入0.25g的雙三氟甲磺酰亞胺基鋰，繼續(xù)攪拌6小時(shí)，直至聚合物穩(wěn)定均勻。

步驟五：將透明膠帶以平行線的方式粘附在干凈的玻璃板上，通過膠帶的層數(shù)控制厚度，而后將攪拌好的聚合物電解質(zhì)，澆鑄在膠帶中間，用醫(yī)用手術(shù)刀片，沿著膠帶的軌跡輕輕刮涂。

步驟六：將玻璃板放置于真空干燥箱內(nèi)，加熱溫度110℃，加熱時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)后成膜，取出。

圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)的900倍掃描電鏡圖。從圖1可以觀測(cè)到，聚合物電解質(zhì)的表面較為致密均勻，表面有許多小孔，可供離子穿梭。

圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)的2000倍掃描電鏡圖。從圖2可以觀測(cè)到，隨著放大倍數(shù)的增大，表面結(jié)構(gòu)越發(fā)清晰，呈現(xiàn)魚鱗狀，孔徑較大，完全可以達(dá)到離子遷移的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施方式一中PVDF/PVP/EDTA聚合物電解質(zhì)的阻抗圖。從圖3可以觀測(cè)到，聚合物電解質(zhì)的電阻較小，電導(dǎo)率經(jīng)由計(jì)算，可達(dá)3.549*10^-4S/cm。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一以聚偏氟乙烯（PVDF）為基體的固體聚合物電解質(zhì)的方法的進(jìn)一步說明，所述步驟二為：將0.5g的PVDF溶解于3.5mL N,N-甲基甲酰胺（DMF）溶劑中，攪拌12小時(shí)，稱取EDTA 0.85g分散在1mLDMF溶劑內(nèi)，攪拌12小時(shí)，將兩者混合后再攪拌12小時(shí)。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一以聚偏氟乙烯（PVDF）為基體的固體聚合物電解質(zhì)的方法的進(jìn)一步說明，所述步驟三為：稱取PVP 0.01g分散在1mL DMF溶劑3小時(shí)，與混有PVDF和EDTA的溶液繼續(xù)混合。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一以聚偏氟乙烯（PVDF）為基體的固體聚合物電解質(zhì)的方法的進(jìn)一步說明，所述步驟四為：向混合物中加入0.25g的雙三氟甲磺酰亞胺基鋰，繼續(xù)攪拌6小時(shí)，直至聚合物穩(wěn)定均勻。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一以聚偏氟乙烯（PVDF）為基體的固體聚合物電解質(zhì)的方法的進(jìn)一步說明，所述步驟五為：步驟五：將透明膠帶以平行線的方式粘附在干凈的玻璃板上，通過膠帶的層數(shù)控制厚度，而后將攪拌好的聚合物電解質(zhì)，澆鑄在膠帶中間，用醫(yī)用手術(shù)刀片，沿著膠帶的軌跡輕輕刮涂。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一以聚偏氟乙烯（PVDF）為基體的固體聚合物電解質(zhì)的方法的進(jìn)一步說明，所述步驟六為：將玻璃板放置于真空干燥箱內(nèi)，加熱溫度110℃，加熱時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)后成膜，取出。