一種具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠電解質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚合物電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠電解質(zhì)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物電解質(zhì)可解決液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的漏液危險，并使其可任意形狀化，因而得到了廣泛研究。其中，全固態(tài)型聚合物電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率過低，暫不能滿足電池的應(yīng)用要求，只有凝膠電解質(zhì)得到了工業(yè)應(yīng)用。凝膠態(tài)聚合物電解質(zhì)與純固態(tài)聚合物電解質(zhì)相比，室溫下具有較高的離子電導(dǎo)率。由于增塑劑的加入，各組分之間的相容性和穩(wěn)定性差、機械性能差、界面穩(wěn)定性差和陽離子迀移數(shù)偏低，相對于液體電解質(zhì)難以與電極充分接觸等。為了提高凝膠態(tài)聚合物電解質(zhì)的性能，人們采用共聚、共混、交聯(lián)和添加無機填料使其形成新型結(jié)構(gòu)。對凝膠態(tài)聚合物電解質(zhì)進(jìn)行改性，力求達(dá)到保持電導(dǎo)率的同時提高其機械強度，其中添加無機納米粒子改性是一種工藝簡單而有效的方法。雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)凝膠結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)，但是，其整體性能仍然不夠完善，仍需要對凝膠電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)及制造方法進(jìn)行改進(jìn)，以便提高電解質(zhì)的綜合性能，改善電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠電解質(zhì)及其制備方法，其通過將納米二氧化鈦填充于蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔隙中，能夠很好的提高動態(tài)滲透作用，這種作用使得Li+擴(kuò)散速率增大，提高電解質(zhì)的效果，本發(fā)明采用輻射、超聲波振動以及壓制的方法，實現(xiàn)了蜂窩結(jié)構(gòu)的制作，并在蜂窩結(jié)構(gòu)中添加無機填料使其形成多微孔結(jié)構(gòu)，其相容性和穩(wěn)定性好、機械性能佳、界面穩(wěn)定性好和陽離子迀移數(shù)高，能夠很好的與電極進(jìn)行充分接觸，無機粒子還可以吸收凝膠電解質(zhì)中的雜質(zhì)，增加體系的保液能力，阻止增塑劑和雜質(zhì)向電極迀移，改善聚合物電解質(zhì)與電極之間界面穩(wěn)定性。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠電解質(zhì)，其包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的物質(zhì):聚甲基丙烯酸甲酯6_12%、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯4-8%、聚偏氟乙烯-六氟丙烯5-11 %、交聯(lián)劑3-6%、鋰鹽溶液60%-90%和增塑劑0.5-1 %，其特征在于，該凝膠電解質(zhì)是將基丙烯酸甲酯、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯采用交聯(lián)劑進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)，并利用熱壓制模具使交聯(lián)后的聚合物形成內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)，之后將適量的納米二氧化鈦填充于蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)孔隙而成。
[0005]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，填充于蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)孔隙的所述納米二氧化鈦占交聯(lián)后的聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-12%。
[0006]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，填充于蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)孔隙的所述納米二氧化鈦占交聯(lián)后的聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.5%。
[0007]進(jìn)一步，本發(fā)明還提供了一種具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:其包括以下步驟:
[0008](I)按照權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、增塑劑在手套箱中溶解在鋰鹽溶液中，并在42°C下攪拌SOmin，之后緩慢升溫至50 °C，邊攪拌邊加入交聯(lián)劑；
[0009](2)將所述步驟(I)所得到的混合溶液裝入密封玻璃容器中，用γ射線進(jìn)行照射，得到初級交聯(lián)的凝膠電解質(zhì)；
[0010](3)將所述步驟(2)得到的初級交聯(lián)的凝膠電解質(zhì)置于熱壓制模具中，進(jìn)行加熱加壓使交聯(lián)后的聚合物形成內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)，其中，在壓制過程中，采用脈沖加壓的方式進(jìn)行壓制，壓制溫度為80-90°C，壓制時間為至少25min;
[0011](4)將所述步驟(3)中得到的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的聚合物置于超聲振動篩中，邊加熱邊進(jìn)行超聲振動，在振動過程中，緩慢加入適量的納米二氧化鈦，通過超聲振動，使得納米二氧化鈦填充于聚合物的蜂窩結(jié)構(gòu)中；
[0012](5)之后將所述步驟(4)得到的結(jié)構(gòu)再次裝入密封玻璃容器中，再次用γ射線進(jìn)行照射，得到最終具有蜂窩結(jié)構(gòu)的交聯(lián)的凝膠電解質(zhì)。
[0013]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述步驟(2)中，用γ射線進(jìn)行照射的輻照劑量為7-8kGy，照射時間為20-30min，所述步驟(5)中，用γ射線進(jìn)行照射的福照劑量為4_5kGy，照射時間為10-15min0
[0014]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述步驟(I)中，采用磁力攪拌機進(jìn)行攪拌，攪拌時間為至少30mino
[0015]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述步驟(4)和所述步驟(5)是在真空環(huán)境中進(jìn)行操作的。
[0016]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述熱壓制模具上設(shè)置有通氣孔，采用脈沖的方式邊充氣邊壓制，使得熱壓制模具中的凝膠發(fā)泡，內(nèi)部形成蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明通過將納米二氧化鈦填充于蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔隙中，能夠很好的提高動態(tài)滲透作用，這種作用使得Li+擴(kuò)散速率增大，提高電解質(zhì)的效果，本發(fā)明采用輻射、超聲波振動以及壓制的方法，實現(xiàn)了蜂窩結(jié)構(gòu)的制作，并在蜂窩結(jié)構(gòu)中添加無機填料使其形成多微孔結(jié)構(gòu)，其相容性和穩(wěn)定性好、機械性能佳、界面穩(wěn)定性好和陽離子迀移數(shù)高，能夠很好的與電極進(jìn)行充分接觸，無機粒子還可以吸收凝膠電解質(zhì)中的雜質(zhì)，增加體系的保液能力，阻止增塑劑和雜質(zhì)向電極迀移，改善聚合物電解質(zhì)與電極之間界面穩(wěn)定性。
【具體實施方式】
[0019]下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]本發(fā)明提供一種技術(shù)方案:一種具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠電解質(zhì)，其包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的物質(zhì):聚甲基丙烯酸甲酯7%、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯5%、聚偏氟乙烯-六氟丙烯6%、交聯(lián)劑4%、鋰鹽溶液70%和增塑劑1%，其特征在于，該凝膠電解質(zhì)是將基丙烯酸甲酯、聚乙烯基乙二醇二丙烯酸酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯采用交聯(lián)劑進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)，并利用熱壓制模具使交聯(lián)后的聚合物形成內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)，之后將適量的納米二氧化鈦填充于蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)孔隙而成。
[0021]在本實施例中，填充于蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)孔隙的所述納米二氧化鈦占交聯(lián)后的聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%。填充于蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)孔隙的所述納米二氧化鈦占交聯(lián)后的聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.5%。
[0022]本發(fā)明還提供了一種具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠電解質(zhì)的制備方法，其