和鈉片夾住電解質(zhì)，放在2032型電池殼中。電化學(xué)窗口以電化學(xué)工作站進(jìn)行線性伏安掃描測量，起始電位為2.5 V，最高電位為5.5 V，掃描速度為I mV/s。經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)電化學(xué)窗口為4.4 V。用LAND電池充放儀測量該實(shí)施例在室溫下的長循環(huán)，如附圖2。經(jīng)測試，以該聚合物電解質(zhì)組裝的磷酸礬鈉/ 二硫化鉬全電池電池的倍率性能佳。
[0025]
實(shí)施例4
將1.5 g三乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.04 g過氧化甲乙酮和5 g三氟甲基磺酸鈉溶于75g碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯(質(zhì)量比1:1)混合液體中，室溫下攪拌直至呈均一溶液狀態(tài)，將上述前聚體溶液、芳綸隔離膜、硫酸鐵鈉正極和鈉金屬，組裝成鈉電池，在50 0C原位聚合12小時(shí)制得聚合物電解質(zhì)鈉電池。
[0026]經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)在25 °(:時(shí)離子電導(dǎo)率為5.4X 10—4 S/cm.測試所制成的聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口:以不銹鋼片和鈉片夾住電解質(zhì)，放在2032型電池殼中。電化學(xué)窗口以電化學(xué)工作站進(jìn)行線性伏安掃描測量，起始電位為2.5 V，最高電位為5.5 V，掃描速度為I mV/s。經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)電化學(xué)窗口為4.1 V。
[0027]
實(shí)施例5
將I g聚乙二醇二丙烯酸酯、2 g甲基丙烯酸甲酯、0.015 g偶氮二異丁腈和7 g雙氟甲烷磺酰亞胺鈉溶于85 g碳酸丙烯酯中，室溫下攪拌直至呈均一溶液狀態(tài)，將上述前聚體溶液、聚酰亞胺隔離膜、硬碳和鈉金屬，組裝成鈉電池，在70 °(:原位聚合8小時(shí)制得聚合物電解質(zhì)鈉電池。
[0028]經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)在25°C時(shí)離子電導(dǎo)率為2.7 X 10—4 S/cm.測試所制成的聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口:以不銹鋼片和鈉片夾住電解質(zhì)，放在2032型電池殼中。電化學(xué)窗口以電化學(xué)工作站進(jìn)行線性伏安掃描測量，起始電位為2.5 V，最高電位為5.5 V，掃描速度為I mV/s。經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)電化學(xué)窗口為4.2 V。
[0029]
實(shí)施例6
將1.5 g聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、2 g甲基丙烯酸乙酯0.025 g偶氮二異丁腈，0.04 g過氧化環(huán)己酮和5 g三氟甲基磺酸鈉溶于85 g碳酸丙烯酯中，室溫下攪拌直至呈均一溶液狀態(tài)，將上述前聚體溶液、聚芳砜酰胺隔離膜、磷酸釩鈉正極和硬碳負(fù)極，組裝成鈉電池，在60 °(:原位聚合8小時(shí)制得聚合物電解質(zhì)鈉電池。
[0030]經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)在25 °C時(shí)離子電導(dǎo)率為4X 10—4 S/cm.測試所制成的聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口:以不銹鋼片和鈉片夾住電解質(zhì)，放在2032型電池殼中。電化學(xué)窗口以電化學(xué)工作站進(jìn)行線性伏安掃描測量，起始電位為2.5 V，最高電位為5.5 V，掃描速度為I mV/s。經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)電化學(xué)窗口為4.5 V。
[0031]
實(shí)施例7
將1.5 g甲基丙烯酸甲酯、0.04 g異丙苯過氧化氫和5 g高氯酸鈉溶于90 g碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯(質(zhì)量比1:1)混合液體中，室溫下攪拌直至呈均一溶液狀態(tài)，將上述前聚體溶液、聚丙烯隔離膜、硫酸鐵鈉正極和對(duì)苯二甲酸鈉負(fù)極，組裝成鈉電池，在50 °(:原位聚合4小時(shí)制得聚合物電解質(zhì)鈉電池。
[0032]經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)在25 °(:時(shí)離子電導(dǎo)率為6.8X 10—4 S/cm.測試所制成的聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口:以不銹鋼片和鈉片夾住電解質(zhì)，放在2032型電池殼中。電化學(xué)窗口以電化學(xué)工作站進(jìn)行線性伏安掃描測量，起始電位為2.5 V，最高電位為5.5 V，掃描速度為I mV/s。經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)電化學(xué)窗口為4.4 V。
[0033]
實(shí)施例8
5g甲基丙稀酸甲酯、0.045 g過氧化二碳酸二異丙酯和10 g三氟甲基磺酸鈉溶于85 g碳酸丙烯酯中，室溫下攪拌直至呈均一溶液狀態(tài)，將上述前聚體溶液、醋酸纖維素隔離膜、磷酸釩鈉正極和鈉金屬，組裝成鈉電池，在80 °(:原位聚合9小時(shí)制得聚合物電解質(zhì)鈉電池。
[0034]經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)在25 °(:時(shí)離子電導(dǎo)率為7.5 X 10—4 S/cm.測試所制成的聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口:以不銹鋼片和鈉片夾住電解質(zhì)，放在2032型電池殼中。電化學(xué)窗口以電化學(xué)工作站進(jìn)行線性伏安掃描測量，起始電位為2.5 V，最高電位為5.5 V，掃描速度為I mV/s。經(jīng)測試，該聚合物電解質(zhì)電化學(xué)窗口為4.6 V。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈉電池用聚丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)，其特征在于:所述聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率為1X10—4 S/cm-8X10—3 S/cm，電化學(xué)窗口大于3.6 V。2.—種如權(quán)利要求1所述的鈉電池用聚丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)，其特征在于:所述的聚合物電解質(zhì)采用原位聚合工藝制備，其前聚體包括鈉鹽、非水有機(jī)溶劑、可聚合單體和引發(fā)劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水有機(jī)溶劑為以下物質(zhì)的一種或多種:碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、I，2_二甲基乙烯碳酸酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸二正丙酯、碳酸二異丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙異丙酯、γ- 丁內(nèi)酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、亞乙烯碳酸酯、丙烷磺內(nèi)酯、乙烯亞硫酸酯、氟代苯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、I，3_二氧戊烷、二甲基亞砜、環(huán)丁砜，非水有機(jī)溶劑在聚合物電解質(zhì)中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10 %?90 %; 所述的鈉鹽為高氯酸鈉、三氟甲基磺酸鈉、雙氟甲烷磺酰亞胺鈉、六氟磷酸鈉、四氟硼酸鈉、二草酸硼酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、氯化鈉、硝酸鈉中的一種或多種，鈉鹽在聚合物電解質(zhì)中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.02 %?30 %; 所述的可聚合單體為聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或多種，可聚合單體在聚合物電解質(zhì)中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %?60 %； 所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、叔丁基過氧化氫、異丙苯過氧化氫、過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化叔戊酸叔丁基酯、過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二異丙酯中的一種或多種，引發(fā)劑在聚合物電解質(zhì)中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.002 %?5 %。4.一種聚合物鈉電池的制備方法，其特征在于: a.將鈉鹽溶于非水有機(jī)溶劑中，攪拌均勻得到有機(jī)電解液； b.將可聚合單體和引發(fā)劑加入上述有機(jī)電解液，攪拌均勻，得到前聚體溶液； c.將前聚體溶液、隔離膜、正極極片和負(fù)極極片組裝鈉電池，密封好后，再經(jīng)室溫或者加熱原位聚合一定時(shí)間，制得聚合物鈉電池。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物鈉電池的制備方法，其特征在于:所述的原位聚合是在鈉電池內(nèi)部聚合，聚合溫度為15-150 °C，聚合時(shí)間為0.5-32小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物鈉電池的制備方法，其特征在于:所述電解質(zhì)為原位共聚得到的聚合物電解質(zhì);所述隔離膜為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、玻璃纖維、聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、纖維素?zé)o紡膜、醋酸纖維素多孔膜、硝酸纖維素多孔膜、尼龍多孔膜、海藻纖維無紡膜、芳綸無紡膜、聚芳砜酰胺無紡膜或聚酰亞胺無紡膜中的一種或多種； 所述正極的活性材料為磷酸釩鈉，硫酸鐵鈉，鈉離子氟磷酸鹽，鈉釩氟磷酸鹽，鈉鐵氟磷酸鹽，鈉錳氧化物或鈉鈷氧化物中的一種或多種； 所述負(fù)極活性材料為金屬鈉，硬碳，二硫化鉬，鈉鈦氧化物，鎳鈷氧化物，氧化銻，銻碳復(fù)合材料，錫銻復(fù)合材料，對(duì)苯二甲酸鈉，鋰鈦氧化物或鈉鋰鈦氧化物中一種或多種。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物鈉電池的制備，其特征在于:用上述電解質(zhì)將正負(fù)極極片分隔開，裝進(jìn)金屬殼或鋁塑膜，組裝成紐扣型或軟包方形電池。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈉電池用聚丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)及其構(gòu)成的聚合物鈉電池。本發(fā)明所述的聚丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性和較高的離子傳輸性能；采用原位聚合工藝得到，其前聚體包括鈉鹽、非水有機(jī)溶劑、可聚合單體和引發(fā)劑。與此同時(shí)，采用本發(fā)明所述的聚合物電解質(zhì)組裝的鈉電池充放電曲線平穩(wěn)，具有良好的長循環(huán)以及倍率充放電性能；并且該制備過程與傳統(tǒng)的商業(yè)鋰電池生產(chǎn)工藝相同，在不改變?cè)须姵厣a(chǎn)工藝的前提下，制備簡單、成型容易。因此本發(fā)明所提出的原位共聚制備的聚丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)適用于鈉電池領(lǐng)域，并且具有極大的商業(yè)化潛質(zhì)。
【IPC分類】H01M10/054, H01M10/058, H01M10/0565
【公開號(hào)】CN105680094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610150608
【發(fā)明人】崔光磊, 張建軍, 溫慧婕, 徐紅霞, 劉志宏
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日