專利名稱：一種凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種用支撐體支撐，且摻雜了納米 顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
凝膠聚合物電解質(zhì)(GPE)由于同時兼?zhèn)淞艘簯B(tài)鋰離子電池離子電導(dǎo)率 高和固態(tài)鋰離子電池安全性好等特點(diǎn)，從其問世以來，引起了科研工作者的廣 泛興趣。迄今為止，已經(jīng)報道了許多用作GPE基體的聚合物，如聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚氯乙烯(PVC)等。但上述 基體仍然存在一些缺陷(1)室溫下的電導(dǎo)率偏低，離液體電解質(zhì)的水平還有 一定差距；(2)機(jī)械強(qiáng)度有待進(jìn)一步提高，以便滿足工業(yè)化的需要。其中一種 提高離子電導(dǎo)率的方法是將具有不同功能的單聚物共混；而提高機(jī)械強(qiáng)度的方 法是用機(jī)械強(qiáng)度很好的隔膜作為聚合物的支撐體。
為了進(jìn)一步提高GPE的綜合性能(離子電導(dǎo)率及機(jī)械強(qiáng)度)，可以在聚 合物基體中添加納米粒子。公開號為CN101062987A的中國發(fā)明專利申請公 開了"一種多孔型凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜及其制備方法"；公開號為 CN101070398A的中國發(fā)明專利申請公開了 "一種聚烯烴微孔膜支撐凝膠聚合 物電解質(zhì)薄膜的制備方法"。已公開的這兩個專利(申請)的離子電導(dǎo)率偏低， 剛剛達(dá)到10—3 S，cm—1，難于應(yīng)用于鋰離子的工業(yè)化生產(chǎn)，其它的電化學(xué)性能 也有待于進(jìn)一步提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種離子電導(dǎo)率高、 機(jī)械強(qiáng)度好、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、用支撐體支撐的摻雜納米顆粒的鋰離 子電池凝膠聚合物電解質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法。本發(fā)明的再一目的是提供上述凝膠聚合物電解質(zhì)在鋰離子電池中應(yīng)用。 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明首先提供了一種用支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物 電解質(zhì)的制備方法
(1) 在惰性氣體氣氛下，將共混物聚氧化乙烯(PEO)和聚偏氟乙烯-
六氟丙烯(PVDF-HFP)按質(zhì)量百分比為0.5 5%的比例溶解于溶劑中，并加 入納米顆粒，在30 5(TC的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌2 10小時；
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體浸泡于步驟(1) 所得到的凝膠液體中，10 20分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一定厚度 的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜；
(3) 聚合物膜裁剪成適當(dāng)?shù)某叽绾?，?0 55匸下真空干燥10 20小 時后，迅速轉(zhuǎn)移到手套箱(用于提供水的含量小于60ppm且氧氣的含量小于 2000ppm的環(huán)境下)中。聚合物膜浸泡在電解液中1 2小時后，得到支撐的 摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)。
為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明 步驟1中，優(yōu)選以下條件
所述共混物中PEO和PVDF-HFP的質(zhì)量比為1 : 1 1: 5;所述納米顆 粒的加入量為共混物質(zhì)量的5 20%。
所述的溶劑為丙酮、N-N二甲基甲酰胺、四氫呋喃其中之一或者上述三種 溶劑的任意組合；所述納米粒子包括Si02、 Al203、 Sn02、 Ti02、 LiAI02、 Ce02、 Fe304、稀土、粘土或沸石。
步驟2中，優(yōu)選以下條件
所述未活化的支撐體包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯-乙烯-丙 烯(PP-PE-PP)三層復(fù)合隔膜或無紡布。 步驟3中，優(yōu)選以下條件
所述電解液由LiPF6、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲 乙酯(EMC)組成，其中EC: DMC: EMC質(zhì)量比為1: 1: 1， LiPFe的摩爾 濃度取1 mol/L。
由上述方法制備得到的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電
解質(zhì)可應(yīng)用到制備聚合物鋰離子電池中，具體應(yīng)用方法可包括以下兩種一種應(yīng)用方式，包括如下的步驟將上述支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電 池凝膠聚合物電解質(zhì)，正極材料和負(fù)極材料一起在手套箱中裝配成鋰離子扣式 電池。該扣式電池可以用于電子產(chǎn)品如電子詞典，手表，計(jì)算器等。
另一種應(yīng)用方式，包括如下的步驟將上述支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子 電池凝膠質(zhì)中的聚合物膜與正極材料和負(fù)極材料采用巻繞工藝組裝成電芯，其 中正極以鋁極耳點(diǎn)焊引出，負(fù)極以鎳極耳點(diǎn)焊引出，然后將電芯在50 65°C
真空干燥箱中干燥15 20小時后取出，將烘干的電芯置于鋁塑膜袋中，在手 套箱中注入電解液后預(yù)頂封，然后用真空封口機(jī)封口，封口時袋中預(yù)留小氣囊， 靜置15 20小時后化成，待化成結(jié)束后，化成產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氣囊后再次封 口，得到軟包聚合物鋰離子電池。
上述兩種鋰離子電池中，所述正極材料包括LiCo02、 LiMn204、 LiFeP04、 LiNi1/3Co1/3Mn1/302;所述負(fù)極材料包括人造石墨或焦炭相碳素微球。
本發(fā)明的基本原理如下本發(fā)明綜合了聚合物PEO和P (VDF-HFP)的 優(yōu)點(diǎn)，并且添加納米顆粒，得到性能優(yōu)越的支撐的摻雜納米顆粒的聚合物膜。 由于納米粒子具有獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，所以該聚合 物膜有極好的相互交聯(lián)的微孔結(jié)構(gòu)、極佳的吸液性能。用支撐體支撐后，機(jī)械 強(qiáng)度比沒有支撐的聚合物膜得到明顯提高。將該聚合物膜浸泡在電解液中形成 凝膠聚合物電解質(zhì)，組裝成電池后，電化學(xué)測試表明，該凝膠聚合物電解質(zhì)有 良好的離子傳輸性能，電化學(xué)穩(wěn)定性能和較高的離子電導(dǎo)率，可作為聚合物鋰 離子電池的電解質(zhì)。相比于沒有摻雜納米顆粒的凝膠電解質(zhì)，本發(fā)明制備的支 撐的摻雜納米粒子的凝膠電解質(zhì)具有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性、離子電導(dǎo)率，更好 的機(jī)械強(qiáng)度和電化學(xué)穩(wěn)定性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 本發(fā)明用支撐體支撐后，機(jī)械強(qiáng)度得到明顯提高，為工業(yè)化生產(chǎn)提 供了條件。
(2) 本發(fā)明制備工藝簡單，時間短，效率高，與現(xiàn)有制備液態(tài)鋰離子電 池的設(shè)備兼容，減少了工業(yè)化生產(chǎn)的成本，得到的聚合物膜有極佳的吸液性和 液體保持能力。
(3) 本發(fā)明摻雜了納米顆粒后，離子電導(dǎo)率、分解電壓、與鋰界面的相 容性等電化學(xué)性能比沒有摻雜納米顆粒的聚合物電解質(zhì)得到明顯提高。
圖1為摻雜了不同含量的納米顆粒Al203的聚合物膜的孔隙率和吸液率。
圖2為室溫下不含納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)在不同倍率 下的放電曲線，扣式電池的結(jié)構(gòu)為Li/GPE/LiCo02。
圖3為室溫下含10 wt.% Al203納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì) 在不同倍率下的放電曲線，扣式電池的結(jié)構(gòu)為Li/GPE/LiCo02。
圖4為支撐的含不同量的Al203納米顆粒的凝膠聚合物電解質(zhì)的循環(huán)性能。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
實(shí)施例1
(1) 在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 1的PEO與PVDF-HFP共混 物按質(zhì)量百分比為2。/。的比例溶解于丙酮中，并加入共混物質(zhì)量的20%的納米 顆粒Al203，在45'C的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌4小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體聚丙烯(PP)浸泡 于步驟(1)所得到的凝膠液體中，15分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一 定厚度的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜。
(3) 聚合物膜裁剪成適當(dāng)?shù)某叽绾?，放在真空干燥箱?5r下真空干燥 15小時后，迅速轉(zhuǎn)移到手套箱(Mikrouna Super 12201750，此設(shè)備用于控 制環(huán)境中水的含量小于60 ppm,氧氣的含量小于2000ppm)。聚合物膜浸泡 在電解液(1 mol/LLiPF6+EC+DMC+EMC， EC: DMC: EMC質(zhì)量比為1:
1: 1;此電解液為鋰離子電池用功能電解液，直接購自廣州市天賜高新材料
股份有限公司)中1小時后，得到支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合 物電解質(zhì)。
實(shí)施例2
(1)在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 2的PEO與PVDF-HFP共混 物按質(zhì)量百分比為1.5%的比例溶解于丙酮中，并加入共混物質(zhì)量的5%的納米顆粒Al203，在4CTC的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌5小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體聚乙烯(PE)浸泡 于步驟(1)所得到的凝膠液體中,15分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一 定厚度的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜。
(3) 聚合物膜裁剪成適當(dāng)?shù)某叽绾?，放在真空干燥箱?CTC下真空干燥 20小時后，迅速轉(zhuǎn)移到手套箱中。聚合物膜浸泡在電解液中2小時后，得到 支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)。
實(shí)施例3
(1) 在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 3的PEO與PVDF-HFP的共 混物按質(zhì)量百分比為2.5。/o的比例溶解于N-N-二甲基甲酰胺(DMF)中，并加 入共混物質(zhì)量的1Cr/。的納米顆粒Si02,在50'C的溫度下用帶回流管的燒瓶加 熱攪拌6小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體無紡布浸泡于步驟 (1)所得到的凝膠液體中，12分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一定厚度
的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜。
(3) 聚合物膜裁剪成適當(dāng)?shù)某叽绾螅旁谡婵崭稍锵渲?CTC下真空干燥 17小時后，迅速轉(zhuǎn)移到手套箱中。聚合物膜浸泡在電解液中1小時后，得到 支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)。
實(shí)施例4
(1) 在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 4的PEO與PVDF-HFP的共 混物按質(zhì)量百分比為3%的比例溶解于丙酮和N-N 二甲基甲酰胺(兩者體積比 為2: 1)中，并加入15%的納米顆粒^203，在35X:的溫度下用帶回流管的 燒瓶加熱攪拌10小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體聚丙烯-聚乙烯-聚 丙烯隔膜(PP-PE-PP)浸泡于步驟(1)所得到的凝膠液體中，20分鐘后取 出，自然晾干，即制備得到一定厚度的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠 聚合物膜。
(3) 聚合物膜裁剪成適當(dāng)?shù)某叽绾?，放在真空干燥箱?(TC下真空干燥20小時后，迅速轉(zhuǎn)移到手套箱中。聚合物膜浸泡在電解液中2小時后，得到 支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)。
實(shí)施例5
(1) 在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 5的PEO與PVDF-HFP的共 混物按質(zhì)量百分比為3%的比例溶解于丙酮中，并加入共混物質(zhì)量的10%的納 米顆粒Ce02，在5CTC的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌3小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體PP浸泡于步驟(1) 所得到的凝膠液體中,10 20分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一定厚度的 支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜。
(3) 按實(shí)施例1相應(yīng)步驟進(jìn)行處理。
實(shí)施例6
(1) 在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 1的PEO與PVDF-HFP的共 混物按質(zhì)量百分比為2.5%的比例溶解于丙酮中，并加入共混物質(zhì)量的10%的 納米顆粒Ti02，在48'C的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌6小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體PE浸泡于步驟(1) 所得到的凝膠液體中,16分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一定厚度的支撐 的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜。
(3) 按實(shí)施例1相應(yīng)步驟進(jìn)行處理。
實(shí)施例7
(1) 在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 3的PEO與PVDF-HFP的共 混物按質(zhì)量百分比為0.5%的比例溶解于丙酮中，并加入共混物質(zhì)量的15%的 納米顆粒Sn02,在5(TC的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌7小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體PP-PE-PP浸泡于 步驟(1)所得到的凝膠液體中，20分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一定 厚度的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜。
(3) 按實(shí)施例1相應(yīng)步驟進(jìn)行處理。實(shí)施例8
(1) 在惰性氣體氣氛下，將質(zhì)量比為1: 3的PEO與PVDF-HFP的共 混物按質(zhì)量百分比為5%的比例溶解于丙酮中，并加入共混物質(zhì)量的20%的納 米顆粒Sn02，在50'C的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌10小時。
(2) 完全溶解后，將機(jī)械強(qiáng)度較高的未活化的支撐體PP-PE-PP浸泡于 步驟(1)所得到的凝膠液體中，20分鐘后取出，自然晾干，即制備得到一定 厚度的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜。
(3) 按實(shí)施例1相應(yīng)步驟進(jìn)行處理。
對照例
除步驟(2)中不加入納米顆粒外，其它步驟均與實(shí)施例1相同，制備得 到的電解質(zhì)即為不摻雜納米顆粒的PEO-co-P (VDF-HFP)共混凝膠聚合物電 解質(zhì)。
測試?yán)?br>
1、圖1為實(shí)施例1中分別添加5%、 10%、 15%、 20%納米顆粒Al203時，
所得凝膠聚合物膜的孔隙率及吸液率。其中，孔隙率和吸液率是通過公式(1)
計(jì)算得到的。
ma
Pa P
pa和pP分別代表正丁醇和干膜的密度，ma和mp代表吸收正丁醇后濕
膜的重量和干膜的重量。
聚合物膜的吸液率是將干膜浸泡在電解液2小時后，根據(jù)公式(2)計(jì)算 得到的。
w畫w
早)="^7"^100% (2)
w'V^和W2分別代表干膜和浸泡電解液后濕膜的重量。
從圖1可以看出，聚合物膜的孔隙率和吸液率均隨著納米顆粒含量的增加
而變大，當(dāng)納米顆粒的含量為10%時，達(dá)到最大值；繼續(xù)增加納米顆粒的含 量時，孔隙率和吸液率反而降低?？赡茉蚴?，當(dāng)納米顆粒的含量為5%、 10% 時，顆粒分散較均勻，顆粒與聚合物之間存在的相互作用力也有助于提高孔隙 率，從而提高儲存液體電解質(zhì)的有效空間，即吸液率也增大；當(dāng)納米顆粒的含 量超過10%時，多余的納米顆粒在聚合物表層及里面團(tuán)聚，堵塞住孔，導(dǎo)致 孔隙率降低，吸液率也降低。
2、 圖2為對照例中得到的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)在0.1 C、 0.2 C、 0.5 C和1.0 C倍率下的放電曲線，其中，扣式電池的結(jié)構(gòu)為Li/ GPE/ LiCo02。 從圖2可以知道，放電倍率越大，電池的容量越小；但是仍保持較高的容量， 1 C倍率時的容量仍能保持0.1 C倍率時的容量的86.1%。
3、 圖3為實(shí)施例1中得到的含10% Al203納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚 合物電解質(zhì)在0.1C、 0.2 C、 0.5C和1.0C倍率下的放電曲線，其中，扣式 電池的結(jié)構(gòu)為Li/GPE/LiCo02。從圖3可知，1 C倍率時的放電容量能保持 0.1 C倍率時的放電容量的89.6%。相比于對照例，在大倍率放電時的容量保 持率有一些提高。
4、 圖4為實(shí)施例1和對照例分別得到的凝膠聚合物電解質(zhì)的循環(huán)性能。 它是在3.0V和4.2V之間以0.2C倍率的放電循環(huán)性能。從圖4可知，對照 例中，即不含納米顆粒的凝膠聚合物電解質(zhì)循環(huán)50周后，能保持初始放電容 量的82.9%;實(shí)施例1中得到的凝膠聚合物電解質(zhì)(含10% Al203)循環(huán)50 周后，卻能保持初始放電容量的87.2%?？梢?，加入納米顆粒后，可以提高電 池的循環(huán)性能。
5、 凝膠聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率用交流阻抗測試
將實(shí)施例1得到的摻雜納米粒子的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)放在兩 個不銹鋼(SS)電極之間，進(jìn)行交流阻抗試驗(yàn)，線性與實(shí)軸的交點(diǎn)即為凝膠 聚合物電解質(zhì)的電阻，由此可以得到凝膠聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率 a=L/A*R (其中L表示凝膠聚合物電解質(zhì)的厚度，A為不銹鋼板與膜的接觸面 積，R為聚合物電解質(zhì)的電阻)。計(jì)算得到室溫下支撐的摻雜納米顆粒的凝膠 聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率0=3.52><10—33*0^1，比對照例(即不摻雜納米顆粒的聚合物電解質(zhì))的離子電導(dǎo)率高(a=2.72xlO—3S*cm'1)。 應(yīng)用實(shí)施例1
將實(shí)施例1中合成的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)依次按正極材料 (LiCo02， LiMn204， LiFeP04， LiNi1/3Co1/3Mn1/302)、凝膠聚合物電解質(zhì)、 負(fù)極材料(人造石墨或MCMB (焦炭相碳素微球))在手套箱中裝配成扣式電 池。該電池可以用于日常的電子產(chǎn)品如電子詞典，手表，計(jì)算器等。
應(yīng)用實(shí)施例2
將實(shí)施例1中合成的凝膠聚合物膜依次按正極材料(LiCo02， LiMn204， LiFeP04， LiNh/3Co^MrH/302)、凝膠聚合物膜及負(fù)極材料(人造石墨或MCMB (焦炭相碳素微球))采用巻繞工藝組裝成電芯。將正極以鋁極耳點(diǎn)焊引出， 負(fù)極以鎳極耳點(diǎn)焊引出。將電芯在55'C真空干燥箱中干燥18小時后取出。將 烘干的電芯置于鋁塑膜袋中，在手套箱中注入電解液后預(yù)頂封，然后用真空封 口機(jī)封口，封口時袋中預(yù)留小氣囊，靜置6小時后化成，待化成結(jié)束后，化成 產(chǎn)生的少量氣體進(jìn)入氣囊后再次封口，得到軟包聚合物鋰離子電池。
上述具體實(shí)施方式
為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對本發(fā)明的權(quán)利要求進(jìn) 行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于包括下述步驟(1)在惰性氣體氣氛下，將聚氧化乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共混物按質(zhì)量百分比為0.5～5％溶解于溶劑中，并加入納米顆粒，在30～50℃的溫度下用帶回流管的燒瓶加熱攪拌2～10小時；(2)完全溶解后，將未活化的支撐體浸泡于步驟(1)所得到的凝膠液體中，10～20分鐘后取出，自然晾干，得到支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物膜；(3)步驟(2)所得聚合物膜于40～55℃下真空干燥10～20小時后，于水的含量小于60ppm且氧氣的含量小于2000ppm的環(huán)境下，將聚合物膜浸泡在電解液中1～2小時，即得到支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物 電解質(zhì)的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中，所述共混物中聚氧化乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯的質(zhì)量比為1 : 1 1: 5;所述納米顆粒的加入量為共混物質(zhì)量的5 20%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物 電解質(zhì)的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中，所述溶劑包括丙酮、N-N 二甲基甲酰胺、四氫呋喃或者它們中兩種以上的的混合物；所述納米粒子包括Si02、 Al203、 Sn02、 Ti02、 LiAI02、 Ce02、 Fe304、稀土、粘土或沸石。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，所述未活化的支撐體包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯-乙烯-丙烯三層復(fù)合隔膜或無紡布。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物 電解質(zhì)的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，所述電解液由LiPF6、 碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯組成，其中EC: DMC: EMC質(zhì)量比 為1: 1: 1， LiPFe的摩爾濃度取1 mol/L。
6、 一種采用權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述方法制備得到的支撐的摻雜納 米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物 電解質(zhì)在制備聚合物鋰離子電池中的應(yīng)用。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物 電解質(zhì)在制備聚合物鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于于水的含量小于60ppm且氧氣的含量小于2000ppm的環(huán)境下，將支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子 電池凝膠聚合物電解質(zhì)與正、負(fù)極材料裝配成扣式電池。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物 電解質(zhì)在制備聚合物鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于將支撐的摻雜納米顆 粒的鋰離子電池凝膠電解質(zhì)中的聚合物膜與正、負(fù)極材料采用巻繞工藝組裝成 電芯，其中正極以鋁極耳點(diǎn)焊引出，負(fù)極以鎳極耳點(diǎn)焊引出，然后將電芯在 50 65。C真空干燥15 20小時，將烘干的電芯置于鋁塑膜袋中；于水的含量 小于60 ppm且氧氣的含量小于2000ppm的環(huán)境下，將電解液注入鋁塑膜袋 中后預(yù)頂封；然后封口，封口時袋中預(yù)留小氣囊，靜置15 20小時后化成， 待化成結(jié)束后，化成產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氣囊后再次封口，得到軟包聚合物鋰離子 電池。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠 聚合物電解質(zhì)在制備聚合物鋰離子電池中的應(yīng)用，其特征在于所述正極材料 包括LiCo02、 LiMn204、 LiFeP04、 LiNi1/3Co1/3Mn1/302;所述負(fù)極材料包括人 造石墨或焦炭相碳素微球。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種支撐的摻雜納米顆粒的鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用。所述電解質(zhì)的制備方法是先將納米顆粒摻雜在共混物PEO與P(VDF-HFP)中，用溶劑溶解得到凝膠；然后將未活化的機(jī)械強(qiáng)度很好的支撐物隔膜在凝膠浸泡，取出晾干后得到聚合物膜；最后將膜干燥后，在手套箱中浸泡于電解液，即得到電解質(zhì)。本發(fā)明的聚合物電解質(zhì)具有更高的離子電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度；同時，制備時間短，生產(chǎn)效率高，與現(xiàn)有制備液態(tài)鋰離子電池的設(shè)備兼容，大大減少了工業(yè)化所需的生產(chǎn)成本。
文檔編號H01M10/38GK101621134SQ20091004046
公開日2010年1月6日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者廖友好, 李偉善, 邢麗丹, 朗 陳, 饒睦敏 申請人:華南師范大學(xué)