紫外交聯(lián)法制備鋰離子電池聚合物電解質(zhì)薄膜的方法
【專利說明】紫外交聯(lián)法制備鋰離子電池聚合物電解質(zhì)薄膜的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種制備鋰離子電池聚合物電解質(zhì)薄膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]日益消耗的能源問題是當(dāng)前世界最關(guān)注的焦點(diǎn)之一，而現(xiàn)有的能源來源即化石正日趨枯竭，此外，化石能源產(chǎn)生的溫室氣體及不完全燃燒產(chǎn)生的浪費(fèi)都是對人類發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。因此，風(fēng)能，太陽能，核能，生物能，電能等清潔可替代的能源的開發(fā)與利用正日益發(fā)展。鋰離子電池是一種有高能量密度，高庫倫效率，長循環(huán)壽命，充放電穩(wěn)定的高能綠色電源，隨著科技的發(fā)展和探索的加深，鋰離子電池各個(gè)組成部分都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其中以電解質(zhì)為甚。
[0004]電解質(zhì)已由液體電解質(zhì)向更安全，力學(xué)性能更好，熱力學(xué)更穩(wěn)定的方向發(fā)展。聚合物電解質(zhì)因離子液體的加入具有了和液體電解質(zhì)相當(dāng)?shù)母唠妼?dǎo)率及和電極良好接觸的潤濕性，又因固化成膜后無流動態(tài)液體引發(fā)安全隱患成為了研究的熱點(diǎn)。故而離子液體的選擇是影響整個(gè)電解質(zhì)體系重要因素。制備一種有良好的離子導(dǎo)電性、電化學(xué)、熱力學(xué)穩(wěn)定性以及較高的機(jī)械性能的聚合物電解質(zhì)膜是提高聚合物鋰離子電池的關(guān)鍵
采用紫外交聯(lián)法以丙烯酸甲酯為單體原料，加入適量的光引發(fā)劑，用紫外光照射，通過光引發(fā)劑吸收特定波長的紫外光引發(fā)產(chǎn)生甲基丙烯酸甲酯自由基，從而發(fā)生一系列快速聚合反應(yīng)，生產(chǎn)具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚甲基丙烯酸甲酯，經(jīng)過交聯(lián)的聚酯材料具有優(yōu)良耐高溫型，抗溶劑性，優(yōu)異的電化學(xué)性能和顯著增強(qiáng)的力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了找到一種簡便易行的制備高效鋰離子電池聚合物電解質(zhì)薄膜的方法，本發(fā)明提供一種紫外交聯(lián)法制備鋰離子電池聚合物電解質(zhì)薄膜的方法。
[0006]本發(fā)明的紫外交聯(lián)法制備鋰離子電池聚合物電解質(zhì)薄膜的方法，
它包括如下步驟:
步驟一:使用前將過氧化二苯甲酰(BPO)，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)，干燥處理。
[0007]步驟二:將甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體，BPO按照一定質(zhì)量比混合后，劇烈攪拌20-30min，直至攪拌均勾。
[0008]步驟三:將聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，離子液體二乙基甲醚基甲銨雙三氟甲磺酰亞胺(DEEYTFSI)，EDMA和鋰鹽按一定的質(zhì)量比混合加熱60°C?70°C，劇烈攪拌lh，直至攪拌均勻。
[0009]步驟四:將步驟二和步驟三得到的液體混合，加入適量溶劑N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，劇烈攪拌20-25 min,得到均一透明的液體。
[0010]步驟五:將混合均勻的溶液澆注到潔凈的玻璃板上，利用紫外固化燈照射6-8min，得到DEEYTFSI/PUA/PMMA型離子液體聚合物電解質(zhì)膜，。
[0011 ]步驟六:將聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，離子液體N-甲基-N-丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺(Pyi3TFSI)，EDMA和鋰鹽按一定的質(zhì)量比混合加熱60°C?70°C，劇烈攪拌lh，直至攪拌均勻。
[0012]步驟七:將步驟二和步驟六得到的液體混合，加入適量溶劑N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，劇烈攪拌20-25 min,得到均一透明的液體。
[0013]步驟八:重復(fù)步驟五，得到Py13TFSI/PUA/PMMA型離子液體聚合物電解質(zhì)膜。
[0014]步驟九:用圓孔銃子將制備的隔膜銃成直徑為16_的圓片。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用紫外交聯(lián)固化工藝制備鋰離子聚合物電解質(zhì)薄膜，利用紫外瞬間能高溫，使MMA在交聯(lián)劑的作用下成為PMMA，未交聯(lián)的MMA單體因其易揮發(fā)性可以起到造孔的作用，減少M(fèi)MA單體在操作過程中的揮發(fā)。同時(shí)操作簡便，成本較低，制備的薄膜柔韌性良好，對于DEEYTFSI/PUA/PMMA型離子液體聚合物電解質(zhì)膜室溫電導(dǎo)率可達(dá)2.76 X10—4 S.cm—S得到的表觀活化能Ea*9.174 KJ.mol—1 ;Py13TFSI/PUA/PMMA型離子液體聚合物電解質(zhì)膜室溫電導(dǎo)率可達(dá)1.37X 10—3KJ.mol'
【附圖說明】
【附圖說明】
[0016]
圖1是DEEYTFSI/PUA/PMMA薄膜宏觀圖；
圖2是DEEYTFSI/PUA/PMMA電池的循環(huán)伏安圖；
圖3是DEEYTFSI/PUA/PMMA電池的阻抗圖；
圖4是DEEYTFSI/PUA/PMMA薄膜的活化能；
圖5是DEEYTFSI/PUA/PMMA電池的循環(huán)性能；
圖6是Pyi3TFSI/PUA/PMMA薄膜宏觀圖；
圖7是Pyi3TFSI/PUA/PMMA電池的循環(huán)伏安圖；
圖8是Pyi3TFSI/PUA/PMMA電池的阻抗圖；
圖9是Py13TFSI/PUA/PMMA薄膜的活化能；
圖10是Pyi3TFSI/PUA/PMMA電池的充放電圖；
圖11是Pyi3TFSI/PUA/PMMA電池的循環(huán)性能圖。
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
【具體實(shí)施方式】
[0027]
【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的紫外交聯(lián)法制備鋰離子電池聚合物電解質(zhì)薄膜的方法。
[0028]它包括如下步驟:
步驟一:使用前將BPO，EDMA，干燥處理。
[0029]步驟二:將甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體，ΒΡ0按照一定質(zhì)量比混合后，劇烈攪拌20-30min，直至攪拌均勾。
[0030]步驟三:將聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，離子液體，EDMA和鋰鹽按一定的質(zhì)量比混合加熱60°C?70°C，劇烈攪拌lh，直至攪拌均勻。
[0031]步驟四:將步驟二和步驟三得到的液體混合，加入適量溶劑N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，劇烈攪拌20-25 min,得到均一透明的液體。
[0032]步驟五:將混合均勻的溶液澆注到潔凈的玻璃板上，利用紫外固化燈照射6-8min成膜，得到DEEYTFSI/PUA/PMMA型離子液體聚合物電解質(zhì)膜。
[0033]步驟六:將聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，離子液體N-甲基-N-丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺(Pyi3TFSI)，EDMA和鋰鹽按一定的質(zhì)量比混合加熱60°C?70°C，劇烈攪拌lh，直至攪拌均勻。
[0034]步驟七:將步驟二和步驟六得到的液體混合，加入適量溶劑N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，劇烈攪拌20-25 min,得到均一透明的液體。
[0035]步驟八:重復(fù)步驟五，得到Py13TFSI/PUA/PMMA型離子液體聚合物電解質(zhì)膜。步驟九:用圓孔銃子將制備的隔膜銃成直徑為16_的圓片。
[0036]本實(shí)施方式的所有攪拌操作在稱量瓶中進(jìn)行，防止落入灰塵等雜質(zhì)影響實(shí)驗(yàn)效果;
本實(shí)施方式中采用步驟六的薄膜裝成的電池電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，