本發(fā)明涉及固態(tài)聚合物電解質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池用固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜。

背景技術(shù)：

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨文明的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求與依賴越來(lái)越大，但傳統(tǒng)的化石能源面臨枯竭，人們對(duì)能源的需要?jiǎng)t傾向于可持續(xù)、環(huán)境友好的新能源體系。在自然界中有很多可再生清潔能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等，這些能源可以轉(zhuǎn)化為電能使用，其中以風(fēng)能和太陽(yáng)能為代表的新能源有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即總量大，但分散、能量密度低、存在間歇性和隨機(jī)性，難以大規(guī)模被利用。因此，二次電池作為簡(jiǎn)單高效的能量?jī)?chǔ)存和供給裝置，是目前電力儲(chǔ)備的最佳，并將在新能源的普及利用與發(fā)展中擔(dān)當(dāng)重要角色，在這種研究背景下，作為一種綠色高能電池，鋰離子電池在適合能量?jī)?chǔ)存和供給的同時(shí)，與鉛酸電池，鎳-鎘電池等二次電池相比，鋰離子電池由于能量密度高、輸出電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在能源，材料，電化學(xué)等領(lǐng)域備受關(guān)注，被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ碾姵亍?/p>

目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的鋰離子電池是液態(tài)的，這種液態(tài)鋰離子電池存在漏液等安全問(wèn)題，所以聚合物電解質(zhì)被提出，用以避免傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的漏液?jiǎn)栴}，提高電池的安全性能和能量密度，并實(shí)現(xiàn)電池的薄化、輕便化和形狀可變。目前，聚合物電解質(zhì)的研究集中在固體聚合物電解質(zhì)，凝膠聚合物電解質(zhì)兩大類。鋰離子電池的固態(tài)電解質(zhì)要充當(dāng)隔膜將電池的正負(fù)極隔開(kāi)，又要在阻止電子傳遞的同時(shí)能夠傳導(dǎo)鋰離子。聚偏二氟乙烯基固態(tài)電解質(zhì)由于具有基團(tuán)-C-F-，使其有高的偶極矩和介電常數(shù)，能使鋰鹽離子化，并在化學(xué)阻抗、機(jī)械強(qiáng)度、與正負(fù)極的相容性上都有好的表現(xiàn)。有關(guān)類似于聚偏二氟乙烯基電解質(zhì)研究較多，以下給出部分文獻(xiàn)：

發(fā)明專利授權(quán)公開(kāi)號(hào) CN 104610567A，2015.05.13

發(fā)明專利授權(quán)公開(kāi)號(hào) CN 105161761A，2015.12.16

發(fā)明專利授權(quán)公開(kāi)號(hào) CN 104810549A，2015.07.29。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種室溫電導(dǎo)率高，機(jī)械強(qiáng)度、循環(huán)性能好的鋰離子電池用固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鋰離子電池用固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜，由聚偏二氟乙烯、纖維素醚、雙三氟甲磺酰亞胺基N-甲基-N-丁基哌啶(Py14TFSI)、雙三氟甲磺酰亞胺基鋰與溶劑混合均勻后得到的混合液，澆注到干凈玻璃板上刮涂成膜后，真空干燥，得到固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜；

所述的纖維素醚用量為聚偏二氟乙烯質(zhì)量的0.1~0.3倍；

所述的雙三氟甲磺酰亞胺基N-甲基-N-丁基哌啶(Py14TFSI)用量為聚偏二氟乙烯質(zhì)量的0.4~0. 9倍；

所述的雙三氟甲磺酰亞胺基鋰用量為聚偏二氟乙烯質(zhì)量的0.2~0.8倍。

所述的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺與四氫呋喃中的一種。

所述的真空干燥是在0.08MPa的氣壓下，100~140℃溫度干燥1~2h。

本發(fā)明的有益效果在于：該固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜室溫電導(dǎo)率高，循環(huán)性能好。且該制備方法簡(jiǎn)單，得到的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜厚度均勻，機(jī)械強(qiáng)度良好。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的SEM圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的拉伸應(yīng)力測(cè)試圖，橫坐標(biāo)為位移，縱坐標(biāo)為應(yīng)力；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜組裝成磷酸鐵鋰/電解質(zhì)膜/金屬鋰電池在室溫下的放電比容量&效率與循環(huán)次數(shù)關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的描述。

具體實(shí)施方式一：制備一種鋰離子電池用固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜，將聚偏二氟乙烯1.0 g溶解于6mL N,N-二甲基甲酰胺中攪拌3 h，將纖維素醚0.2 g溶解于1-2 mL N,N-二甲基甲酰胺中攪拌3 h，二者混合加入雙三氟甲磺酰亞胺基鋰0.3 g，雙三氟甲磺酰亞胺基N-甲基-N-丁基哌啶(Py14TFSI) 0.75 g，60℃水浴攪拌6 h形成均勻溶液后，將溶液澆注在干凈玻璃板上涂膜，溫度100~140℃，氣壓0.08 MPa條件下干燥1~2 h后，即得所述固體聚合物電解質(zhì)膜，利用電化學(xué)工作站測(cè)試，并計(jì)算得到所述固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率為2.36×10^-4 S/cm。

從圖1可以觀察到，本實(shí)施方式中制得的鋰離子電池用固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的孔隙率和孔徑理想，滿足鋰離子的穿梭。

從圖2可以得出結(jié)論，本實(shí)施方式中制得的鋰離子電池用固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的最大拉伸強(qiáng)度可達(dá)44.89 MPa。

本實(shí)施方式制得的鋰離子電池用固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜組裝成的磷酸鐵鋰/電解質(zhì)膜/金屬鋰電池在室溫下的放電比容量&效率與循環(huán)次數(shù)關(guān)系圖如圖3所示，在0.5C倍率下，首次放電比容量111.2 mAh/g，130次循環(huán)后，放電比容量112.9 mAh/g；庫(kù)倫效率達(dá)到100%。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。