一種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著儲能電源和電動(dòng)車電源的發(fā)展，鈉離子電池因其原料儲量豐富、價(jià)格便宜、環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代儲能和動(dòng)力電池的理想選擇。
[0003]鈉離子電池大部分采用的是液態(tài)電解質(zhì)，液態(tài)鈉離子電池有一些不足之處:
[0004](1)液態(tài)鈉離子電池中使用的液態(tài)有機(jī)電解液質(zhì)在放電過程中容易分解產(chǎn)生氣體，形成過大的蒸汽壓，而且存在漏液的可能。
[0005](2)由于液態(tài)鈉離子電池對內(nèi)壓積累不敏感，在濫用條件下極易發(fā)生燃燒、爆炸等危險(xiǎn)。
[0006]因此在液態(tài)鈉離子電池的基礎(chǔ)上，開發(fā)了新一代鈉離子電池:聚合物鈉離子電池，由于它采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，克服了液態(tài)鈉離子電池可能出現(xiàn)的漏液造成的不安全性等問題。另外，由于電池采用軟性材料封裝，允許彎曲，折疊，外形設(shè)計(jì)可更加靈活、方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法。
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種具有工藝簡單，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在降低電解液及該電解液電池的制備成本的同時(shí)，提高使用該電解液制備的電池性能等特點(diǎn)的鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法。
[0009]本發(fā)明所涉及的電解液制備方法包含基礎(chǔ)電解液配制，電解液交聯(lián)聚合以及使用前引發(fā)等三大步驟:
[0010]1.基礎(chǔ)電解液配制
[0011]將電解質(zhì)鋰鹽，復(fù)合有機(jī)溶劑加入到反應(yīng)釜中，控制溫度在0-90°C，優(yōu)選為45°C，時(shí)間為1-20小時(shí)，優(yōu)選為10小時(shí)，
[0012]所述電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鈉、高氯酸鈉的一種或兩種組合，優(yōu)選為六氟磷酸鈉和高氯酸鈉按20-32:1 (摩爾比)混合，電解質(zhì)總濃度為1.15-1.2mol/L(以鈉計(jì))，優(yōu)選濃度為 1.17mol/L，；
[0013]所述有機(jī)溶劑體系為碳酸酯類有機(jī)溶劑，這些碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)，有機(jī)溶劑比例為EC:DEC:EMC = 1-9:1-10:2-20(體積比)，優(yōu)選為5:5:16
[0014]2.交聯(lián)聚合
[0015]待完全溶解以后，配制聚合單體、交聯(lián)劑和溶劑混合液，加入到電解液中；
[0016]所述聚合單體，為甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯腈(AN)、環(huán)氧乙烷(E0)、四氟乙烯(VDF)四種之中的一種，優(yōu)選為VDF，加入量在10-20% (重量比)之間，優(yōu)選為15%;所選交聯(lián)劑為正己基丙烯酸酯加入量在22-34% (重量比)之間，優(yōu)選為27% ;
[0017]3.使用前引發(fā)
[0018]配制引發(fā)劑溶液在裝電池前混合均勻，然后在15-45°C下引發(fā)聚合，聚合時(shí)間為2-6小時(shí)，得到最終聚合物鈉離子電池用凝膠電解液。
[0019]所選擇的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸異丙酯中的一種或兩種以上，優(yōu)選為過氧化二苯甲酰，加入量為聚合單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的1.2% -2.2%，優(yōu)選為 1.5%。
[0020]本發(fā)明鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法所采取的技術(shù)方案是:
[0021]—種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，其特點(diǎn)是:鈉離子電池用凝膠電解液的制備過程包括以下步驟:
[0022](1)基礎(chǔ)電解液配制
[0023]將電解質(zhì)鋰鹽、復(fù)合有機(jī)溶劑，在溫度0_90°C，時(shí)間1-20小時(shí)條件下配制電解液；電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鈉、高氯酸鈉的一種或兩種組合，電解質(zhì)總濃度以鈉計(jì)為1.15-1.2mol/L ;復(fù)合有機(jī)溶劑為碳酸酯類有機(jī)溶劑，包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯，體積比為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯=1-9:1-10:2-20 ;
[0024](2)交聯(lián)聚合
[0025]配制聚合單體、交聯(lián)劑和溶劑混合液，加入到電解液中；
[0026]聚合單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、環(huán)氧乙烷或四氟乙烯，加入量的重量比為10-20% ;交聯(lián)劑為正己基丙烯酸酯，加入量的重量比為22-34% ;溶劑為碳酸二乙酯；
[0027](3)使用前引發(fā)
[0028]配制引發(fā)劑溶液在裝電池前混合均勻，然后在15-65°C下引發(fā)聚合，聚合時(shí)間為
2-6小時(shí)，得到聚合物鈉離子電池用凝膠電解液；
[0029]引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸異丙酯中的一種或幾種，加入量為聚合單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的1.2% -2.2%。
[0030]本發(fā)明鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法還可以采用如下技術(shù)方案:
[0031]所述的鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，其特點(diǎn)是:電解質(zhì)鋰鹽為按20-32:1摩爾比混合的六氟磷酸鈉和高氯酸鈉。
[0032]所述的鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，其特點(diǎn)是:引發(fā)劑溶液的溶劑為碳酸二乙酯，溶液質(zhì)量百分比濃度為30 - 35%。
[0033]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0034]鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有工藝簡單，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在降低電解液及該電解液電池的制備成本的同時(shí)，提尚使用該電解液制備的電池性能等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0035]圖1是各種電解液在常溫下循環(huán)的循環(huán)性能曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0037]參閱附圖1。
[0038]實(shí)施例1
[0039]—種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，包含基礎(chǔ)電解液配制，電解液交聯(lián)聚合以及使用前引發(fā)等三大步驟:
[0040]將電解質(zhì)鈉鹽(六氟磷酸鈉和高氯酸鈉按摩爾比20:1混合)，復(fù)合有機(jī)溶劑EC:DEC:EMC = 1:1:2(體積比)，加入到反應(yīng)釜中，控制溫度在25°C，時(shí)間為5小時(shí)，待完全溶解以后，配制聚合單體(MMA，15% )、交聯(lián)劑(正己基丙烯酸酯，27% )和溶劑混合液，加入到電解液中，配制引發(fā)劑(偶氮二異丁腈，加入量為聚合單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的1.5%，溶液在裝電池前混合均勻，然后在45-65°C下引發(fā)聚合，得到最終聚合物鈉離子電池用凝膠電解液。
[0041]實(shí)施例2
[0042]—種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，包含基礎(chǔ)電解液配制，電解液交聯(lián)聚合以及使用前引發(fā)等三大步驟:
[0043]將電解質(zhì)鈉鹽(六氟磷酸鈉和高氯酸鈉按摩爾比32:1混合)，復(fù)合有機(jī)溶劑EC:DEC:EMC = 9:10:20(體積比)，加入到反應(yīng)釜中，控制溫度在55°C，時(shí)間為4小時(shí)，待完全溶解以后，配制聚合單體(VDF，20% )、交聯(lián)劑(正己基丙烯酸酯，34% )和溶劑混合液，加入到電解液中，配制引發(fā)劑(過氧化二苯甲酰，加入量為聚合單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的2%，溶液在裝電池前混合均勻，然后在45-65°C下引發(fā)聚合，得到最終聚合物鈉離子電池用凝膠電解液。
[0044]實(shí)施例3
[0045]—種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，包含基礎(chǔ)電解液配制，電解液交聯(lián)聚合以及使用前引發(fā)等三大步驟:
[0046]將電解質(zhì)鈉鹽(六氟磷酸鈉和高氯酸鈉按摩爾比28:1混合)，復(fù)合有機(jī)溶劑EC:DEC:EMC = 2:2:19(體積比)，加入到反應(yīng)釜中，控制溫度在65°C，時(shí)間為3小時(shí)，待完全溶解以后，配制聚合單體(E0，15%)、交聯(lián)劑(正己基丙烯酸酯，29%)和溶劑混合液，加入到電解液中，配制引發(fā)劑(過氧化二苯甲酰，加入量為聚合單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的1.8%，溶液在裝電池前混合均勻，然后在45-65°C下引發(fā)聚合，得到最終聚合物鈉離子電池用凝膠電解液。
[0047]對比例1
[0048]電解質(zhì)鈉鹽為六氟磷酸鈉，濃度為1.lmol/L,有機(jī)溶劑復(fù)配比例為EC:DEC:EMC=3:6:1 (重量比)，添加劑為VC和PS加入量為1%和2% (重量比)，配制成液態(tài)電解液。
[0049]對比例2
[0050]電解質(zhì)鈉鹽為六氟磷酸鈉，濃度為1.lmol/L,有機(jī)溶劑復(fù)配比例為EC:FEC:EMC=25:10:65 (W)，添加劑為PS和VEC，加入量為2%和1% (重量比)。
[0051 ] 本實(shí)施例鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法具有工藝簡單，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在降低電解液及該電解液電池的制備成本的同時(shí)，提高使用該電解液制備的電池性能等積極效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，其特征是:鈉離子電池用凝膠電解液的制備過程包括以下步驟: (1)基礎(chǔ)電解液配制 將電解質(zhì)鋰鹽、復(fù)合有機(jī)溶劑，在溫度0-90°C，時(shí)間1-20小時(shí)條件下配制電解液；電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鈉、高氯酸鈉的一種或兩種組合，電解質(zhì)總濃度以鈉計(jì)為1.15-1.2mol/L ;復(fù)合有機(jī)溶劑為碳酸酯類有機(jī)溶劑，包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯，體積比為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯=1-9:1-10:2-20 ; (2)交聯(lián)聚合 配制聚合單體、交聯(lián)劑和溶劑混合液，加入到電解液中； 聚合單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、環(huán)氧乙烷或四氟乙烯，加入量的重量比為10-20% ;交聯(lián)劑為正己基丙烯酸酯，加入量的重量比為22-34% ;溶劑為碳酸二乙酯； (3)使用前引發(fā) 配制引發(fā)劑溶液在裝電池前混合均勻，然后在15-65°C下引發(fā)聚合，聚合時(shí)間為2-6小時(shí)，得到聚合物鈉離子電池用凝膠電解液； 引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸異丙酯中的一種或幾種，加入量為聚合單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的1.2% -2.2%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，其特征是:電解質(zhì)鋰鹽為按20-32:1摩爾比混合的六氟磷酸鈉和高氯酸鈉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，其特征是:引發(fā)劑溶液的溶劑為碳酸二乙酯，溶液質(zhì)量百分比濃度為30 - 35%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法。本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。一種鈉離子電池用凝膠電解液的制備方法，包括以下步驟：(1)基礎(chǔ)電解液配制：將電解質(zhì)鋰鹽、復(fù)合有機(jī)溶劑，在溫度0-90℃，時(shí)間1-20小時(shí)條件下配制電解液；(2)交聯(lián)聚合：配制聚合單體、交聯(lián)劑和溶劑混合液，加入到電解液中；聚合單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、環(huán)氧乙烷或四氟乙烯,交聯(lián)劑為正己基丙烯酸酯；(3)使用前引發(fā)：配制引發(fā)劑溶液在裝電池前混合均勻，然后在15-65℃下引發(fā)聚合，聚合時(shí)間為2-6小時(shí)，得到聚合物鈉離子電池用凝膠電解液。本發(fā)明具有工藝簡單，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在降低制備成本的同時(shí)，提高使用該電解液制備的電池性能等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01M10/058, H01M10/0565
【公開號】CN105355973
【申請?zhí)枴緾N201510658758
【發(fā)明人】許寒, 丁飛, 劉興江, 李偉, 任麗彬
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月13日