含磷交聯凝膠聚合物電解質及其現場熱聚合制備方法、應用的制作方法
【專利摘要】本發明屬于凝膠聚合物電解質【技術領域】，特別公開了一種含磷交聯凝膠聚合物電解質及其現場熱聚合制備方法、應用。以重量百分比總和100%計，準備下述原料：聚合單體5-15%、交聯劑3-10%、熱引發劑0.01-1.0%、鋰離子電池液體電解液75-90%，混合均勻后在惰性氣體保護下，75-150℃反應20-100min即得。所述含磷交聯凝膠聚合物電解質在制備固體鋰離子電池中的應用。本發明提供了一類新穎的含雙鍵的磷酸酯和/或膦酸酯作為凝膠聚合物電解質的單體，由此單體設計合成的含磷交聯凝膠聚合物電解質具有制備方法簡便、離子電導率高、熱穩定性高和電化學穩定性好的優點，為固體鋰離子電池和大功率鋰離子電池的實際應用提供了一類穩定性較好的含磷交聯凝膠聚合物電解質。
【專利說明】含磷交聯凝膠聚合物電解質及其現場熱聚合制備方法、應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于凝膠聚合物電解質【技術領域】，特別涉及一種含磷交聯凝膠聚合物電解質及其現場熱聚合制備方法、應用。
【背景技術】
[0002]使用液體電解質的鋰離子電池以其優異的性能逐步占據了可充放電電池市場主要份額，在筆記本電腦、移動電話、攝錄機等便攜式移動電子設備領域占據了主導地位，被認為是21世紀對國民經濟和人民生活具有重要意義的高新技術產品。目前其應用范圍已拓展到電動汽車、空間技術、國防工業等方面，在國計民生發展中，所起作用越來越大。
[0003]但是使用液態電解質也帶來一些問題，如漏液、燃燒、電池結構強度較差等，而采用凝膠聚合物電解質的鋰離子電池一方面可以改善電池漏液的問題，另一方面可以降低電池破裂時電解液的揮發和泄露，解決了液態電解質鋰離子電池的可靠和安全性問題，同時也可以將鋰離子電池的極片固定在較短的距離內以減少電解液的電壓降，并且可以提高電池的結構強度，使可充電電池滿足了高能量密度、輕型薄膜化、可靠性好等性能要求。
[0004]自1994年Bellcore公司宣布將凝膠聚合物電解質應用于鋰離子電池以來，其發展非常迅速。近幾年來，許多研究者對聚丙烯腈基、聚甲基丙烯酸甲酯基、聚氧乙烯基和聚偏二氟乙烯基的凝膠聚合物電解質進行了深入的研究，并采用了許多措施來改進凝膠聚合物電解質的性能。但總的來說，目前開發的凝膠聚合物電解質體系品種較少，且每種都存在一些問題，例如室溫離子電導率還難以達到大功率充放電條件、機械強度還不能滿足在裝配和使用過程中的要求。而且在合成凝膠工藝上，目前多采用的是多孔狀聚合物電解質，這種方法操作條件要求較高，性能不穩定，機械強度也不高。
[0005]在這種情況下，要求開發新的綜合性能較好的凝膠聚合物體系，這種凝膠聚合物電解質滿足高離子電導率、高化學穩定性和電化學穩定性。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種高離子電導率、高化學和電化學穩定性的含磷交聯凝膠聚合物電解質及其現場熱聚合制備方法、應用。
[0007]為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下:
含磷交聯凝膠聚合物電解質的現場熱聚合制備方法，以重量百分比總和100%計，準備下述原料:聚 合單體5-15%、交聯劑3-10%、熱引發劑0.01-1.0%、鋰離子電池液體電解液75-90%，混合均勻后在惰性氣體保護下，75-150 °C反應20-100 min即得；其中所述聚合單體包含通式(I)、(II)、(III)所示單體中的一種或兩種的組合:
【權利要求】
1.含磷交聯凝膠聚合物電解質的現場熱聚合制備方法，其特征在于以重量百分比總和100%計，準備下述原料:聚合單體5-15%、交聯劑3-10%、熱引發劑0.01-1.0%、鋰離子電池液體電解液75-90%，混合均勻后在惰性氣體保護下，75-150 °C反應20-100 min即得；其中所述聚合單體包含通式(I)、(II)、(III)所示單體中的一種或兩種的組合:
2.如權利要求1所述的現場熱聚合制備方法，其特征在于:交聯劑為二丙烯酸縮乙二醇酯、二甲基丙烯酸縮乙二醇酯、季戊四醇四丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯苯類中的一種或兩種以上的混合物。
3.如權利要求2所述的現場熱聚合制備方法，其特征在于:二丙烯酸縮乙二醇酯和二甲基丙烯酸縮乙二醇酯的通式為OT2=C (R1) CO2 (CH2CH2O) m-COC (R1) =CH2，其中R1為-H或-CH3, m= 1-5中的一個整數。
4.如權利要求1所述的現場熱聚合制備方法，其特征在于:熱引發劑為偶氮類或過氧類。
5.如權利要求4所述的現場熱聚合制備方法，其特征在于:熱引發劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰或過氧化二碳酸二異丙酯。
6.如權利要求1所述的現場熱聚合制備方法，其特征在于:鋰離子電池液體電解液所用電解質為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰或三氟甲基磺酸鋰，所用液態有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一種或兩種以上的混合物。
7.如權利要求1-6之任意一項所述的現場熱聚合制備方法，其特征在于:聚合單體中含有共聚活性單體，共聚活性單體在整個聚合單體中所占的重量百分數為20-80% ;共聚活 性單體的通式為
8.利用如權利要求1-7之任意一項所述的現場熱聚合制備方法制備的含磷交聯凝膠聚合物電解質。
9.如權利要求8所述的含磷交聯凝膠聚合物電解質在制備固體鋰離子電池中的應用。
【文檔編號】C08F222/14GK103772607SQ201410038929
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】鄭金云, 馮祥明, 甄曉敏, 李肖, 趙玉芬 申請人:鄭州大學