一種pmma基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電解質(zhì)領(lǐng)域，其公開了一種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法；該PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，包括PMMA基質(zhì)、LiSCN/EC+DMC鋰鹽和含N-Si基的化合物；其中，LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1∶0.001～1∶0.05。本發(fā)明提供的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其含N-Si基的化合物能與SCN－（硫氰酸根）形成配合物，從而使LiSCN的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率；且本發(fā)明屬于PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于鋰離子電池后，無泄漏、安全性能好，且能大大提高PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。
【專利說明】—種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電解質(zhì)領(lǐng)域，尤其涉及一種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全問題是制約大容量、高功率鋰離子電池應(yīng)用的瓶頸。目前廣泛使用的液態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)生的漏液、電解質(zhì)氧化分解及熱失控等引起的燃燒、爆炸是電池的主要安全隱患。凝膠聚合物電解質(zhì)鋰離子電池因具有安全、無泄漏、漏電流小等優(yōu)點而被研究者們所重視。并且凝膠聚合物電解質(zhì)是一種新型的功能高分子材料，可同時作為隔膜和電解質(zhì)材料，可使電池薄形化，從而提高電池造型設(shè)計的靈活性。
[0003]PMMA體系由于MMA單元中的羰基與碳酸酯類增塑劑中的氧能發(fā)生較強的相互作用，因此能夠吸收大量的液體電解質(zhì)溶液，并表現(xiàn)出與鋰電極較好的界面穩(wěn)定性，但是，其鋰離子遷移數(shù)偏低(陽離子遷移數(shù)一般不超過0.5)，使其電導(dǎo)率還有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，包括PMMA基質(zhì)、LiSCN/EC+DMC鋰鹽和含N-Si基的化合物；其中，LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05。
[0007]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為 1:0.02?1:0.05。
[0008]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiSCN/EC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L ；EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[0009]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述含N-Si基的化合物選自N，N- 二乙基_1，I, 1- 二甲基娃基胺或六甲基二娃氮燒。
[0010]本發(fā)明還提供一種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟:
[0011]S1、將含N-Si基的化合物加入LiSCN/EC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05 ；
[0012]S2、將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，5飛Omin后將其取出，即得到PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0013]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，所述LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.02?1:0.05。
[0014]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，步驟SI中，所述LiSCN/EC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L ;EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。[0015]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，步驟SI中，所述含N-Si基的化合物選自N，N-二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺或六甲基二硅氮烷。
[0016]本發(fā)明提供的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其含N-Si基的化合物能與SCN-(硫氰酸根)形成配合物，從而使LiSCN的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率；且本發(fā)明屬于PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于鋰離子電池后，無泄漏、安全性能好，且能大大提高PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明提供的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，包括PMMA基質(zhì)、Li SCN/EC+DMC鋰鹽和含N-Si基的化合物；其中，LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05，EC與DMC為混合電解液，起到增塑劑的作用，而含N-Si基的化合物則為添加劑。PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)中，PMMA基質(zhì)、LiSCN和EC+DMC (表示EC與DMC的混合電解液)的用量為三者之間能形溶膠的一個質(zhì)量比例，即EC+DMC混合電解液的體積數(shù)可以與PEO基質(zhì)和LiSCN的質(zhì)量數(shù)形成溶膠，在這一前提條件下，三者之間的質(zhì)量比可以任意組合。
[0019]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為 1:0.02?1:0.05。
[0020]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述LiSCN/EC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L ；EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[0021]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其中，所述含N-Si基的化合物選自N，N- 二乙基_1，I, 1- 二甲基娃基胺或六甲基二娃氮燒。
[0022]上述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法,如圖1所示,包括如下步驟:
[0023]S1、將含N-Si基的化合物加入LiSCN/EC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05 ；
[0024]S2、將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，5飛Omin后將其取出，即得到PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0025]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，所述LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.02?1:0.05。
[0026]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，步驟SI中，步驟SI中，所述LiSCN/EC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L ;EC (碳酸乙酯)與DMC (碳酸二甲酯)的體積比為1:2。
[0027]所述PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法,步驟SI中，步驟SI中,所述含N-Si基的化合物選自N，N-二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺或六甲基二硅氮烷。
[0028]本發(fā)明提供的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其含N-Si基的化合物能與SCN —(硫氰酸根)形成配合物，從而使LiSCN的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高其電導(dǎo)率；且本發(fā)明屬于PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)，其用于鋰離子電池后，無泄漏、安全性能好，且能大大提高PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。[0029]下面對本發(fā)明的較佳實施例作進一步詳細說明。
[0030]下述各實施例和對比例中，電導(dǎo)率通過四探針測試儀進行測試。
[0031]實施例1
[0032]在手套箱中，將添加劑N，N_ 二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺超聲30min分散于lmol/L的LiSCN/EC+DMC(EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為10和20ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiSCN與N，N-二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺的摩爾比為1:0.05 ;然后將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，60min后將其取出，即得到添加了 N，N- 二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺的PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0033]實施例2
[0034]在手套箱中，將添加劑六甲基二硅氮烷超聲25min分散于lmol/L的LiSCN/EC+DMC(EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為8和16ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiSCN與六甲基二硅氮烷的摩爾比為1:0.04 ;然后將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，40min后將其取出，即得到添加了六甲基二硅氮烷的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0035]實施例3
[0036]在手套箱中，將添加劑N，N- 二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺超聲20min分散于lmol/L的LiSCN/EC+DMC(EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為15和30ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiSCN與N，N-二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺的摩爾比為1:0.02 ;然后將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，30min后將其取出，即得到添加了 N，N- 二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0037]實施例4
[0038]在手套箱中，將添加劑六甲基二硅氮烷超聲15min分散于lmol/L的LiSCN/EC+DMC(EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為20和40ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiSCN與六甲基二硅氮烷的摩爾比為1:0.01 ;然后將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，20min后將其取出，即得到添加了六甲基二硅氮烷的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0039]實施例5
[0040]在手套箱中，將添加劑N，N-二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺超聲IOmin分散于lmol/L的LiSCN/EC+DMC(EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為5和IOml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiSCN與N，N-二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺的摩爾比為1:0.005 ;然后將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，IOmin后將其取出，即得到添加了 N，N- 二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0041]實施例6
[0042]在手套箱中，將添加劑六甲基二硅氮烷超聲5min分散于lmol/L的LiSCN/EC+DMC(EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為17和34ml)的溶液中，形成一種混合溶液，其中，LiSCN與六甲基二硅氮烷的摩爾比為1:0.001 ;然后將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，5min后將其取出，即得到添加了六甲基二硅氮烷的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0043]對比例I
[0044]在手套箱中，將干燥好的PMMA微孔膜浸入lmol/L的LiSCN/EC+DMC (EC與DMC體積比1:2 ;體積數(shù)分別為10和20ml)的溶液中，60min后將其取出，即得到PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
[0045]下表為實施例f 6和對比例I制備的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率測試結(jié)果。
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，包括PMMA基質(zhì)、LiSCN/EC+DMC鋰鹽和含N-Si基的化合物；其中，LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.0Of 1:0.05。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.02-1:0.05。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述LiSCN/EC+DMC鋰鹽的摩爾濃度為lmol/L ；EC與DMC的體積比為1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述含N-Si基的化合物選自N，N-二乙基-1，1, 1-三甲基硅基胺或六甲基二硅氮烷。
5.一種PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、將含N-Si基的化合物加入LiSCN/EC+DMC鋰鹽溶液中，超聲分散，形成混合溶液；其中，LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.001-1:0.05 ； 52、將干燥好的PMMA微孔膜浸入上述混合溶液中，5飛Omin后將其取出，即得到PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟S I中，所述LiSCN與含N-Si基的化合物的摩爾比為1:0.02-1:0.05。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述LiSCN/EC+DMC鋰鹽溶液的摩爾濃度為lmol/L ；EC與DMC的體積比為1:2 (請發(fā)明人確認)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的PMMA基質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟S I中，所述含N-Si基的化合物選自N，N-二乙基-1，I, 1-三甲基硅基胺或六甲基二硅氮烷。
【文檔編號】H01M10/0565GK103456988SQ201210176631
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】周明杰, 鄧惠仁, 王要兵 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司