一種聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)及其制備方法和在室溫全固態(tài)鋰離子電池中的應(yīng)用。該電解質(zhì)包括聚碳酸亞乙烯酯或其共聚物、鋰鹽、多孔支撐材料以及添加劑；聚碳酸亞乙烯酯基聚合物的分子量為172–1×107 Da;聚碳酸亞乙烯酯基聚合物電解質(zhì)在25 oC時的離子電導(dǎo)率1×10?3–1×10?5 S/cm，起始分解電壓范圍4.5–5.2 V vs.Li+/Li。聚碳酸亞乙烯酯基電解質(zhì)采用原位聚合方法制備，使電解質(zhì)與電極之間具有優(yōu)異的界面相容性。聚碳酸亞乙烯酯基聚合物電解質(zhì)可以應(yīng)用在室溫全固態(tài)鋰離子電池中；聚碳酸亞乙烯酯基聚合物電解質(zhì)具有優(yōu)異的電化學(xué)氧化還原穩(wěn)定性，可以用于耐高電壓的聚合物電解質(zhì)材料。本發(fā)明還提供了上述聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)的制備方法，以及使用其組裝的鋰離子電池。
【專利說明】
-種聚碳酸亞乙稀醋基裡離子電池聚合物電解質(zhì)及其制備方 法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電池技術(shù)，具體的說是碳酸亞乙締醋或含碳酸亞乙締醋多組分共聚單 體在引發(fā)劑的作用下原位聚合，與支撐材料、裡鹽、添加劑復(fù)合得到的裡離子電池聚合物電 解質(zhì)及聚碳酸亞乙締醋基裡離子電池聚合物電解質(zhì)在室溫全固態(tài)裡離子電池中應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池由于能量密度高、可靠性好，已經(jīng)在近S十年來得到了突飛猛進的發(fā) 展。裡離子電池電解液多為有機溶劑，如碳酸乙締醋、碳酸丙締醋等。但是，由于傳統(tǒng)液態(tài) 電解液導(dǎo)致的裡離子電池漏液、著火、爆炸等安全問題安全性問題嚴重阻礙了裡離子電池 的進一步普及化。而聚合物電解質(zhì)因為可W顯著提高裡離子電池的安全性能而得到了廣泛 的認可。聚合物電解質(zhì)主要包括全固態(tài)聚合物電解質(zhì)和全固態(tài)聚合物電解質(zhì)。一種理想的 聚合物電解質(zhì)應(yīng)該擁有W下優(yōu)點：1.接近液態(tài)電解液的離子電導(dǎo)率;2.與電極之間具有良 好的相容性;3.優(yōu)異的機械性能;4.寬的電化學(xué)窗口?？墒堑侥壳盀橹?，聚合物電解質(zhì)很難 同時滿足上述優(yōu)點。
[0003] 到目前為止，裡離子電池常用的聚合物電解質(zhì)主要包括:聚偏氣乙締-六氣丙締、 聚丙締臘、聚丙締酷胺、聚甲基丙締酸甲醋、聚氧乙締、聚氧丙締等?？墒沁\些聚合物都有一 定的缺點:聚偏氣乙締-六氣丙締、聚丙締臘、聚丙締酷胺、聚甲基丙締酸甲醋常用來作為凝 膠聚合物電解質(zhì)，凝膠聚合物電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率，可是由于凝膠聚合物電解質(zhì) 的力學(xué)強度較低，在劇烈撞擊時，容易使電池內(nèi)部短路。聚氧乙締、聚氧丙締可W用來作為 全固態(tài)聚合物電解質(zhì)，然而，低的離子電導(dǎo)率限制了他們的應(yīng)用。
[0004] CN105161760A公開了異氯酸醋與聚環(huán)氧乙燒交聯(lián)制得的聚合物電解質(zhì)，較傳統(tǒng)的 裡離子電池，該聚合物電解質(zhì)保液能力大大提高，有效地防止漏液現(xiàn)象，使用其組裝的裡離 子電池安全系數(shù)高。CN103682214A公開了一種聚合物電解質(zhì)，包括聚偏氣乙締-六氣丙締薄 膜和吸附在聚偏氣乙締-六氣丙締薄膜上的電解液。由于裡離子電池內(nèi)部采用了聚偏氣乙 締-六氣丙締薄膜，不易流動，不會發(fā)生漏液現(xiàn)象，也不會因為液體沸騰產(chǎn)生氣體而爆炸。因 此，該類電池更加安全。CN102332605A發(fā)明公開了一種裡離子電池聚合物電解質(zhì)，其包括裡 鹽、非水溶劑及分散在其中的聚合物，其中，聚合物為聚偏二氣乙締-六氣丙締共聚物。相對 現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明裡離子電池聚合物電解質(zhì)可降低電池在高溫條件下的厚度膨脹率，顯著 改善電池的高溫存儲性能。CN103840198A發(fā)明提供了一種由高分子聚合物、離子液體、有機 溶劑、裡鹽和成膜添加劑組成的裡離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)及其制備方法。通過制備 成全固態(tài)聚合物電解質(zhì)消除電解液的泄漏、易腐蝕電極材料等缺點；通過使用離子液體提 高電解質(zhì)的高溫性能;通過添加有機溶劑降低離子液體的粘度，提高電導(dǎo)率;通過加入成膜 添加劑解決離子液體與石墨或裡電極材料相容性較差的問題。該裡離子電池全固態(tài)聚合物 電解質(zhì)是一種彈性自撐電解質(zhì)膜，與裡負極或石墨負極材料具有良好相容性，裡離子可進 行有效的嵌、脫裡循環(huán)，用于裡離子電池充放電循環(huán)容量高。
[0005] W上專利對裡離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)做出了相關(guān)報道，可是，關(guān)于安全性 能更加優(yōu)異的全固態(tài)聚合物裡電池的專利卻不多。常用的裡離子電池用的聚合物電解質(zhì)基 體主要為聚氧化乙締、聚偏氣乙締、聚甲基丙締酸甲醋和聚丙締臘，而上述基體因為離子電 導(dǎo)率低、放電比容量低等問題，難W在裡電池中得到推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的在于提供一種聚碳酸亞乙締醋基裡離子電池聚合物電解質(zhì)及其制備 方法和應(yīng)用。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種聚碳酸亞乙締醋基裡離子電池聚合物電解質(zhì)，聚合物電解質(zhì)包括聚碳酸亞乙締醋 或其共聚物、裡鹽、多孔支撐材料W及添加劑。
[000引所述聚碳酸亞乙締醋基聚合物的分子量為172-1 X 107 Da;聚碳酸亞乙締醋基聚 合物電解質(zhì)在25 °C時的離子電導(dǎo)率IX ICT3-I XlCT5 S/cm，起始分解電壓范圍4.5-5.2 V VS. LiYLi。
[0009]所述聚碳酸亞乙締醋或其共聚物在電解質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)為40 % - 50 %;裡鹽在 電解質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)為0.5 % - 5 %;添加劑在電解質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)為0 % - 5 %;多孔支 撐材料在電解質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)為49.5%-59.5%。優(yōu)選的多孔支撐材料在電解質(zhì)中的質(zhì)量分 數(shù)為45 % - 55 〇/〇。
[0010] 所沐聚合物中碳酸亞乙締醋(VCA)結(jié)構(gòu)單元如下：
所述與碳酸亞乙締醋共聚的單體為馬來酸酢(MAH)、締丙基-1,3-橫酸內(nèi)醋(PST)、醋酸 乙締醋(VA)、丙締臘(AN)、丙締酷胺(AM)、氯基丙締酸醋巧CA),丙締酸裡化iMAA)，甲基丙締 酸甲醋(MMA)及其它甲基丙締酸醋衍生物中的一種或幾種;碳酸亞乙締醋結(jié)構(gòu)單元在共聚 物中的質(zhì)量分數(shù)為10 % - 90 %; 所述裡鹽為六氣憐酸裡化iPFs)、高氯酸裡化iCl〇4)、雙草酸棚酸裡化iBOB)、二氣草酸 棚酸裡化iDF0B)、S氣甲橫酸裡化尸35〇3^)、雙^氣甲基橫酷亞胺裡化口尸51)、雙氣橫酷亞 胺裡化iFSI)中的一種或幾種； 所述多孔支撐材料為纖維素無紡布、聚乙締無紡布、聚丙締無紡布、玻璃纖維無紡布、 聚四氣乙締無紡布中的一種或幾種； 所述添加劑為液態(tài)塑化劑、無機納米顆粒、有機小分子中的一種;所述液態(tài)塑化劑為碳 酸乙締醋化C)、碳酸丙締醋(PC)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸二乙醋化EC)、碳酸甲乙醋化MC)中 的一種或幾種。其中無機納米顆粒為S氧化二侶（Ab化）、二氧化錯（Zr〇2)、二氧化鐵 (Ti化）、二氧化娃(Si〇2)中的一種或幾種;有機小分子為下二臘，己二臘中的一種； 一種聚碳酸亞乙締醋裡離子電池聚合物電解質(zhì)的制備方法，碳酸亞乙締醋或含碳酸亞 乙締醋多組分共聚單體在引發(fā)劑的作用下，在電池內(nèi)部原位聚合得到全固態(tài)聚合物電解 質(zhì)；主要步驟如下： 1) 將添加劑溶解在碳酸亞乙締醋或含碳酸亞乙締醋的多組分共聚單體中； 2) 將裡鹽溶解在上述溶液中； 3) 在上述溶液中加入一定量的引發(fā)劑，引發(fā)劑在溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.1 %-1 %; 4) 將上述溶液加入含有支撐材料的裡離子電池中，在40-80 °C溫度下，碳酸亞乙締醋 或含碳酸亞乙締醋的多組分共聚單體原位聚合得到全固態(tài)聚合物電解質(zhì)。
[0011]所述與碳酸亞乙締醋共聚的單體為馬來酸酢(MH)、締丙基-1,3-橫酸內(nèi)醋(PST)、 醋酸乙締醋(VA)、丙締臘(AN)、丙締酷胺(AM)、氯基丙締酸醋化CA)，丙締酸裡化iMAA)，甲基 丙締酸甲醋(MMA)及其它甲基丙締酸醋衍生物中的一種或幾種;碳酸亞乙締醋單體與共聚 單體質(zhì)量比為1:9-9:1; 所述裡鹽為六氣憐酸裡化iPFs)、高氯酸裡化iCl〇4)、雙草酸棚酸裡化iBOB)、二氣草酸 棚酸裡化iDFOB)、S氣甲橫酸裡(C的SOsLi)、雙S氣甲基橫酷亞胺裡化iTFSI)、雙氣橫酷亞 胺裡化iFSI)中的一種或幾種； 所述多孔支撐材料為纖維素無紡布、聚乙締無紡布、聚丙締無紡布、玻璃纖維無紡布、 聚四氣乙締無紡布中的一種或幾種； 所述添加劑為液態(tài)塑化劑、無機納米顆粒、有機小分子中的一種;所述液態(tài)塑化劑為碳 酸乙締醋化C)、碳酸丙締醋(PC)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸二乙醋化EC)、碳酸甲乙醋化MC)中 的一種或幾種；其中無機納米顆粒為S氧化二侶（Al2〇3)、二氧化錯（Zr〇2)、二氧化鐵 (Ti化）、二氧化娃(Si〇2)中的一種或幾種;有機小分子為下二臘，己二臘中的一種； 所述引發(fā)劑為偶氮二異下臘（AIBN)、偶氮二異庚臘(ABVN)、偶氮二異下酸二甲醋 (AIBME )、過氧化苯甲酯(BPO)、過氧化苯甲酯叔下醋（TBPB)、過氧化甲乙酬(MEKP0)中的一 種。
[001 ^ 優(yōu)選裡鹽選自LiDFOB; 優(yōu)選多孔支撐材料為纖維素無紡膜； 優(yōu)選引發(fā)劑為AIBN。
[OOU] 次優(yōu)選裡鹽選自LiPFs; 次優(yōu)選多孔支撐材料選聚對苯二甲酸乙二醇醋無紡布； 次優(yōu)選引發(fā)劑為BP0。
[0014] 一種聚碳酸亞乙締醋基聚合物電解質(zhì)在室溫全固態(tài)裡離子電池中的應(yīng)用，所述室溫全 固態(tài)裡離子電池包括正極，負極，介于正負極之間的電解質(zhì)，所述電解質(zhì)為聚碳酸亞乙締醋 基聚合物電解質(zhì)；所述正極的活性材料為憐酸鐵裡（LiFePOO、憐酸儘鐵裡 (Li化〇.2Mn〇.8P〇4)、鉆酸裡化iCo〇2)、儘酸裡(LiMn2〇4)、儀儘酸裡化iNi〇.5Mni.5〇4)或儀鉆ISS 元材料電極;所述負極的活性材料為金屬裡、石墨、無定形碳、中間相碳微球、娃單體、娃薄 膜、納米娃、鐵酸裡或合金材料。
[0015] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點： 本發(fā)明采用原位聚合獲得聚碳酸亞乙締醋基裡離子電池聚合物電解質(zhì)，聚碳酸亞乙締 醋基聚合物室溫離子電導(dǎo)率較高，而組裝的裡離子電池倍率性能良好，具有優(yōu)異的長循環(huán) 穩(wěn)定性能；電解質(zhì)主體材料為碳酸亞乙締醋結(jié)構(gòu)單元，價格便宜，成本低廉;且該固態(tài)聚合 物電解質(zhì)材料制備簡單，具體為： I.制備的裡離子電池聚合物電解質(zhì)機械性優(yōu)異、離子電導(dǎo)率高。
[0016] 2.正負極制備簡單，材料易得，價格便宜，安全性好，環(huán)境友好。
[0017] 3.電解質(zhì)能夠大電流充放電，可W實現(xiàn)電池的快速充放電。
[0018] 本發(fā)明技術(shù)方案簡單，便于操作，容易大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，成品率高，成本低廉。
【具體實施方式】 [0019]實施例1: 在充滿氣氣的手套箱中配制LiBOB/VCA溶液，向LiBOB/VCA溶液中加入AIBN后，將溶液 注入W纖維素為支撐材料的裡電池中。電池置于60 T下加熱6小時，VCA在電池內(nèi)部原位 聚合得到聚合物，同時與支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離子電池聚合物電解質(zhì)。
[0020] 其中AIBN在LiBOB/VCA溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.1 %。
[0021] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表1所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為5.3 XlCT5 S/cm，起始分解電壓為5.2 V。
[0022] 表1: 買施例2:
在充滿氣氣的手套箱中向VCA中加入MAH，配制LiTFSI/VCA-MAH溶液，向LiTFSI/VCA-M田容液中加入AIBN后，將溶液注入W纖維素為支撐材料的裡電池中。電池置于40 T下加 熱12小時，VCA-MAH在電池內(nèi)部原位聚合得到共聚物，同時與支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離 子電池聚合物電解質(zhì)。
[0023] 其中VCA和MAH的質(zhì)量比為5: 5 ,AIBN在LiTFSI/VCA-MAH溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.5 〇/〇。
[0024] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表2所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為2.9 XlCT4 S/cm，起始分解電壓為5.2 V。
[0025] 表2:
實施例3: 在充滿氣氣的手套箱中向VCA中加入VAc，配制LiCKk/VCA-VAc溶液，向LiCKk/VCA-VAc溶液中加入AIBN后，將溶液注入W玻璃纖維為支撐材料的裡電池中。電池置于60 T下 加熱8小時，VCA-VAc在電池內(nèi)部原位聚合得到共聚物，同時與支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離 子電池聚合物電解質(zhì)。
[0026] 其中VCA和MAH的質(zhì)量比為8 : 2 ,AIBN在LiCKk/VCA-VAc溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.8 〇/〇。
[0027] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表3所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為1.7 XlCT4 S/cm，起始分解電壓為4.6 V。
[002引 夫3, 買施例4:
在充滿氣氣的手套箱中向VCA中加入PST，配制LiDFOB/VCA-PST溶液，向LiDFOB/VCA-PST溶液中加入BPO后，將溶液注入W玻璃纖維為支撐材料的裡電池中。電池置于80 °C下 加熱4小時，VCA-PST在電池內(nèi)部原位聚合得到共聚物，同時與支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離 子電池聚合物電解質(zhì)。
[0029] 其中VCA和PST的質(zhì)量比為9:1，BP0在LiDFOB/VCA-PST溶液中的質(zhì)量分數(shù)為1.0 〇/〇。
[0030] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表4所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為9. IXlCT5 S/cm，起始分解電壓為5.1 V。
[0031] 親4:
實施例5: 在充滿氣氣的手套箱中向VCA中加入AN，配制LiBOB/VCA-AN溶液，向LiBOB/VCA-AN溶液 中加入AIBN后，將溶液注入W聚乙締無紡布為支撐材料的裡電池中。電池置于60 °C下加 熱6小時，VCA-AN在電池內(nèi)部原位聚合得到共聚物，同時與支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離子 電池聚合物電解質(zhì)。
[0032] 其中VCA和AN的質(zhì)量比為2:8,AIBN在LiBOB/VCA-AN溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.2 〇/〇。
[0033] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表5所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為5.4XlCT 4 S/cm，起始分解電壓為5.2 V。
[0034] 表5:
實施例6: 在充滿氣氣的手套箱中配制LiTFSI/VCA溶液，向LiTFSI/VCA溶液中加入Ah〇3,隨后加 入AIBN，將溶液注入W纖維素為支撐材料的裡電池中。電池置于60 T下加熱12小時，VCA 在電池內(nèi)部原位聚合得到聚合物，同時與Ah〇3、支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離子電池聚合物 電解質(zhì)。
[0035] 其中VCA和Al2〇3的質(zhì)量比為10:1，AIBN在LiTFSI/VCA溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.1 〇/〇。
[0036] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表6所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為7.5 XlCT4 S/cm，起始分解電壓為5.1 V。
[0037] 表6:
實施例7: 在充滿氣氣的手套箱中配制LiPFs/VCA溶液，向LiPFs/VCA溶液中加入化〇2,隨后加入 BP0,將溶液加入W纖維素為支撐材料的裡電池中。電池置于80 °C下加熱4小時，VCA在電 池內(nèi)部原位聚合得到聚合物，同時與Zr化、支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離子電池聚合物電解 質(zhì)。
[003引其中VCA和Zr化的質(zhì)量比為20:1，BP0在LiTFSI/VCA溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.5 0/0。
[0039] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表7所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為6.8XlCT 4 S/cm，起始分解電壓為5.1 V。
[0040] 表7: 買施例8:
在充滿氣氣的手套箱中配制LiBF4/VCA溶液，向LiBF4/VCA溶液中加入Ti化，隨后加入 AIBN，將溶液加入W玻璃纖維為支撐材料的裡電池中。電池置于60 T下加熱16小時，VCA 在電池內(nèi)部原位聚合得到聚合物，同時與Ti化、支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離子電池聚合物 電解質(zhì)。
[0041 ] 其中VCA和Ti〇2的質(zhì)量比為50:l，AIBN在LiBF4/VCA溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.8%。
[0042] 用于制備裡離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的原料配比如表8所示，制備得到的裡 離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為7.1 Xl(T4S/cm，起始分解電壓為5.1 V。
[0043] 表8: 實施例9:
在充滿氣氣的手套箱中配制LiDFOB/VCA溶液，向LiDFOB/VCA溶液中加入SN,隨后加入 AIBN，將溶液加入W纖維素為支撐材料的裡電池中。電池置于60 °C下加熱6小時，VCA在 電池內(nèi)部原位聚合得到聚合物，同時與SN、支撐材料、裡鹽復(fù)合得到裡離子電池聚合物電解 質(zhì)。
[0044] 其中VCA和SN的質(zhì)量比為10:1 ,AIBN在LiDFOB/VCA溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.1 %。
[0045] 用于制備裡離子電池聚合物電解質(zhì)的原料配比如表9所示，制備得到的裡離子電 池聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率為7.5XlCT 4 S/cm，起始分解電壓為5.1 V。
[0046] 表9:
【主權(quán)項】
1. 一種聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)，其特征在于聚合物電解質(zhì)包括聚 碳酸亞乙烯酯或其共聚物、鋰鹽、多孔支撐材料以及添加劑。2. 權(quán)利要求1所述的一種聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)，其特征在于:聚 碳酸亞乙烯酯基聚合物的分子量為172-1 X 107 Da;聚碳酸亞乙烯酯基聚合物電解質(zhì)在25 °(：時的離子電導(dǎo)率1\1〇4-1\1(^3/〇11，起始分解電壓范圍4.5-5.2￥￥8.1^71^。3. 權(quán)利要求1所述的一種聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)，其特征在于:聚 碳酸亞乙烯酯或其共聚物在電解質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)為40 % - 50 %;鋰鹽在電解質(zhì)中的質(zhì)量 分數(shù)為0.5 % - 5 %;添加劑在電解質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)為0 % - 5 %;多孔支撐材料在電解質(zhì) 中的質(zhì)量分數(shù)為49.5%-59.5%。4. 權(quán)利要求1所述的一種聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)，其特征在于:所 述聚合物中碳酸亞乙烯酯(VCA)結(jié)構(gòu)單元如下：所述與碳酸亞乙烯酯共聚的單體為馬來酸酐(ΜΑΗ)、烯丙基-1，3-磺酸內(nèi)酯(PST)、醋酸 乙烯酯(VA)、丙烯腈(ΑΝ)、丙烯酰胺(ΑΜ)、氰基丙烯酸酯(ECA)，丙烯酸鋰(LiMAA)，甲基丙烯 酸甲酯(MMA)及其它甲基丙烯酸酯衍生物中的一種或幾種;碳酸亞乙烯酯結(jié)構(gòu)單元在共聚 物中的質(zhì)量分數(shù)為10 % - 90 %; 所述鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiCKk)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸 硼酸鋰(LiDFOB)、三氟甲磺酸鋰(CF3S03Li)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟磺酰亞 胺鋰(LiFSI)中的一種或幾種； 所述多孔支撐材料為纖維素無紡布、聚乙烯無紡布、聚丙烯無紡布、玻璃纖維無紡布、 聚四氟乙烯無紡布中的一種或幾種； 所述添加劑為液態(tài)塑化劑、無機納米顆粒、有機小分子中的一種;所述液態(tài)塑化劑為碳 酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中 的一種或幾種；所述無機納米顆粒為三氧化二鋁（Al 2〇3)、二氧化鋯（Zr02)、二氧化鈦 (Ti〇2)、二氧化娃(Si〇2)中的一種或幾種;有機小分子為丁二腈，己二腈中的一種。5. -種權(quán)利要求1所述的聚碳酸亞乙烯酯基鋰離子電池聚合物電解質(zhì)的制備方法，其 特征在于：碳酸亞乙烯酯或含碳酸亞乙烯酯的多組分共聚單體在引發(fā)劑的作用下，在電池 內(nèi)部原位聚合得到全固態(tài)聚合物電解質(zhì);主要步驟如下： 1) 將添加劑溶解在碳酸亞乙烯酯或含碳酸亞乙烯酯的多組分共聚單體中； 2) 將鋰鹽溶解在上述溶液中； 3) 在上述溶液中加入一定量的引發(fā)劑，引發(fā)劑在溶液中的質(zhì)量分數(shù)為0.1 %-1 %; 4) 將上述溶液加入含有支撐材料的鋰離子電池中，在40-80 °C溫度下，碳酸亞乙烯酯或 含碳酸亞乙烯酯的多組分共聚單體原位聚合得到全固態(tài)聚合物電解質(zhì)。6. 權(quán)利要求5所述的聚碳酸亞乙烯酯鋰離子電池聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在 于： 所述與碳酸亞乙烯酯共聚的單體為馬來酸酐(ΜΑΗ)、烯丙基-1，3-磺酸內(nèi)酯(PST)、醋酸 乙烯酯(VA)、丙烯腈(AN)、丙烯酰胺(AM)、氰基丙烯酸酯(ECA)，丙烯酸鋰(LiMAA)，甲基丙烯 酸甲酯(MMA)及其它甲基丙烯酸酯衍生物中的一種或幾種;碳酸亞乙烯酯單體與共聚單體 質(zhì)量比為1:9-9:1; 所述鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiCKk)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸 硼酸鋰(LiDFOB)、三氟甲磺酸鋰(CF3S03Li)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟磺酰亞 胺鋰(LiFSI)中的一種或幾種； 所述多孔支撐材料為纖維素無紡布、聚乙烯無紡布、聚丙烯無紡布、玻璃纖維無紡布、 聚四氟乙烯無紡布中的一種或幾種； 所述添加劑為液態(tài)塑化劑、無機納米顆粒、有機小分子中的一種;所述液態(tài)塑化劑為碳 酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中 的一種或幾種；其中無機納米顆粒為三氧化二鋁（Al 2〇3)、二氧化鋯（Zr02)、二氧化鈦 (Ti〇2)、二氧化娃(Si〇2)中的一種或幾種;有機小分子為丁二腈，己二腈中的一種； 所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈（AIBN)、偶氮二異庚腈（ABVN)、偶氮二異丁酸二甲酯 (AIBME)、過氧化苯甲酰(BP0)、過氧化苯甲酰叔丁酯（TBPB)、過氧化甲乙酮(MEKP0)中的一 種。7. -種權(quán)利要求1所述的聚碳酸亞乙烯酯基聚合物電解質(zhì)在室溫全固態(tài)鋰離子電池中 的應(yīng)用。8. 權(quán)利要求7所述一種的聚碳酸亞乙烯酯基聚合物電解質(zhì)在室溫全固態(tài)鋰離子電池中 的應(yīng)用，其特征在于:所述室溫全固態(tài)鋰離子電池包括正極，負極，介于正負極之間的電解 質(zhì)，所述電解質(zhì)為聚碳酸亞乙烯酯基聚合物電解質(zhì)；所述正極的活性材料為磷酸鐵鋰 (LiFeP〇4)、磷酸錳鐵鋰（LiFeo.2Mno.8P04)、鈷酸鋰（LiCo0 2)、錳酸鋰（LiMn2〇4)、鎳錳酸鋰 (LiNio.5Mm.5O4)或鎳鈷猛三元材料電極;所述負極的活性材料為金屬鋰、石墨、無定形碳、 中間相碳微球、硅單體、硅薄膜、納米硅、鈦酸鋰或合金材料。
【文檔編號】C08F218/02GK105826603SQ201610208379
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】崔光磊, 柴敬超, 劉志宏, 崔子立, 王慶富, 張建軍, 姚建華, 劉海勝
【申請人】中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所