本發(fā)明屬于鈉離子電池，尤其涉及一種凝膠鈉離子電池電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鈉離子電池因其資源豐富、成本低廉及安全性高，逐漸成為鋰離子電池的有力替代方案?，F(xiàn)階段，研究工作主要集中在鈉離子電池的正、負極材料的開發(fā)與設(shè)計。電解質(zhì)在正極和負極之間為鈉離子提供穩(wěn)定的遷移環(huán)境，是電池的重要組成部分，影響著電池的安全性與電化學性能。開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)代替易燃的液態(tài)電解質(zhì)可以有效減少電解液泄露的隱患。同時，固態(tài)電解質(zhì)可以抑制充放電過程中鈉枝晶的生長，減少電池內(nèi)部短路的風險，提高電池的循環(huán)壽命。因此開發(fā)與設(shè)計新型鈉離子固態(tài)電解質(zhì)對鈉離子電池技術(shù)和二次電池儲能領(lǐng)域的發(fā)展有著重要意義。

2、鈉離子固態(tài)電解質(zhì)的研究中，固體聚合物電解質(zhì)因其體積輕，安全性高并且成本低，柔韌性較好等優(yōu)點而受到關(guān)注。然而，現(xiàn)有的固態(tài)聚合物電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性不足，機械強度低，離子導電能力不高，導致鈉離子電池的電化學性能差，循環(huán)壽命短，嚴重限制了固態(tài)鈉離子電池的整體性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一，在于提供一種凝膠鈉離子電池電解質(zhì)的制備方法，該制備方法制備的凝膠鈉離子電池電解質(zhì)具有良好的熱穩(wěn)定性、機械強度性能和離子導電性能，提高了鈉離子電池的電化學性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的目的之二，在于提供一種凝膠鈉離子電池電解質(zhì)。

3、本發(fā)明的目的之二，在于提供一種多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)的應(yīng)用。

4、為了達到上述目的之一，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

5、一種凝膠鈉離子電池電解質(zhì)的制備方法，所述制備方法包括：

6、步驟s1、將聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入到有機溶劑中，在40～80℃的溫度下，攪拌2～6h，得到聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶液；

7、步驟s2、向聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶液中加入乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、引發(fā)劑和烯烴酸酯單體，在室溫下攪拌25～35min，得到混合溶液；

8、步驟s3、將混合溶液在紫外線照射下交聯(lián)反應(yīng)0.5～2h后，再將得到的反應(yīng)液固化成透明薄膜；

9、步驟s4、于60～80℃的溫度下，將透明薄膜真空干燥8～12h后，在摩爾體積濃度為0.8～1.2mol/l的電解液中浸泡8～12h，得到多元烯烴酸酯分子共聚凝膠電解質(zhì)。

10、進一步的，在所述步驟s1中，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物和有機溶劑的質(zhì)量比為1：5～12。

11、進一步的，在所述步驟s1中，所述有機溶劑為n-甲基吡咯烷酮、乙腈、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和二甲基亞砜中的一種。

12、進一步的，在所述步驟s2中，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、引發(fā)劑和烯烴酸酯單體的質(zhì)量比為0.083～10：1：0.005～0.5：0.2～1。

13、進一步的，在所述步驟s2中，所述烯烴酸酯單體為甲基丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸芐基酯；

14、在所述步驟s2中，所述引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1苯基-1丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦和苯甲酰甲酸甲酯中的一種。

15、進一步的，在所述步驟s3中，所述紫外線的波長為365nm。

16、進一步的，在所述步驟s4中，所述真空干燥的絕對壓強小于200pa，優(yōu)選為160～180pa。

17、進一步的，在所述步驟s4中，所述電解液中溶質(zhì)為高氯酸鈉、六氟磷酸鈉和雙三氟甲基磺酸鈉中的一種；

18、所述電解液中溶劑為pc、ec、dec和fec中的一種或多種。

19、為了達到上述目的之二，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

20、一種多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)，所述多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)是采用上述所述的制備方法制備的。

21、為了達到上述目的之三，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

22、一種多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)的應(yīng)用，所述多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)是采用上述所述的制備方法制備的；

23、所述多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)用作二次鈉離子電池的聚合物電解質(zhì)。

24、綜上，本發(fā)明的技術(shù)方案具備如下技術(shù)效果：

25、本發(fā)明通過室溫條件的紫外光照聚合(即交聯(lián)反應(yīng))，將含有碳碳雙鍵的不同烯烴酯類單體原位固化在聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物的三維聚合物框架上，交聯(lián)含碳碳雙鍵且具有不同主鏈結(jié)構(gòu)的烯烴酸酯類分子，形成致密的半互穿三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強了凝膠電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性和機械強度，抑制了電極電解質(zhì)界面上的枝晶生長；同時致密的半互穿三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的三維聚合物框架提供了穩(wěn)定的離子通道，三維聚合物框架上豐富的正丁基、烯烴基和酯基，促進了電解液中鈉鹽的解離，增強了凝膠電解質(zhì)對電解液的吸收能力，提高了凝膠電解質(zhì)的鈉離子遷移數(shù)，保證了凝膠鈉離子電池的循環(huán)性能；本發(fā)明的多元烯烴酸酯分子共聚凝膠電解質(zhì)具有良好的熱穩(wěn)定性、機械強度和離子導電能力，保證了鈉離子電池的電化學性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種凝膠鈉離子電池電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物和有機溶劑的質(zhì)量比為1：5～12。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述有機溶劑為n-甲基吡咯烷酮、乙腈、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和二甲基亞砜中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、引發(fā)劑和烯烴酸酯單體的質(zhì)量比為0.083～10：1：0.005～0.5：0.2～1。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述烯烴酸酯單體為甲基丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸芐基酯；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s3中，所述紫外線的波長為365nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s4中，所述真空干燥的絕對壓強小于200pa。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s4中，所述電解液中溶質(zhì)為高氯酸鈉、六氟磷酸鈉和雙三氟甲基磺酸鈉中的一種；

9.一種多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)，其特征在于，所述多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)是采用權(quán)利要求1～8中任意一項所述的制備方法制備的。

10.一種多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于，所述多元烯烴酸酯分子共聚凝膠鈉離子電解質(zhì)是采用權(quán)利要求1～8中任意一項所述的制備方法制備的；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種凝膠鈉離子電池電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用，屬于鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域，該制備方法包括：將聚偏二氟乙烯?六氟丙烯共聚物加入到有機溶劑中攪拌，得到聚偏二氟乙烯?六氟丙烯共聚物溶液；向聚偏二氟乙烯?六氟丙烯共聚物溶液中加入乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、引發(fā)劑和烯烴酸酯單體，在室溫下攪拌，得到混合溶液；將混合溶液在紫外線照射下交聯(lián)反應(yīng)后，再將得到的反應(yīng)液固化成透明薄膜；將透明薄膜真空干燥后，在電解液中浸泡，得到多元烯烴酸酯分子共聚凝膠電解質(zhì)。本發(fā)明的凝膠鈉離子電池電解質(zhì)具有良好的熱穩(wěn)定性、機械強度性能和離子導電性能，提高了鈉離子電池的電化學性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：于琪瑤,王天褀,李宗佑,張建國,陸祖嘉,高艷君,陳姿含
受保護的技術(shù)使用者：北京理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6