用于凝膠聚合物電解質的聚合物、凝膠聚合物電解質及其制備方法
【專利摘要】一種用于凝膠聚合物電解質的聚合物，所述聚合物的結構式如下：其中，6000≤n≤7000。上述的用于凝膠聚合物電解質的聚合物充分利用了甲基丙烯酸甲酯單體和丙烯酸丁酯單體的優點，甲基丙烯酸甲酯單體中含有羰基，有極好的吸液能力，同時具有與鋰電極界面的穩定性好及原料便宜易得等優點；而丙烯酸丁酯單體有較強的粘結性，可以提供絕好的機械強度，增強正負極材料之間粘結性。因此，上述聚合物制備的凝膠聚合物電解質的離子電導率較高、機械強度好、電化學窗口寬。
【專利說明】用于凝膠聚合物電解質的聚合物、凝膠聚合物電解質及其 制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋰離子電池領域，特別是涉及一種用于凝膠聚合物電解質的聚合物、 凝膠聚合物電解質及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池具有高比能量、高電壓、體積小、重量輕、循環壽命長、無記憶、環境友 好等優點，已成為現代通訊類電子產品的主要能源之一。近年來，其在動力電池領域的應用 也在迅速發展。
[0003] 但是，由于使用含易燃有機溶劑的液體電解質，鋰離子電池面臨著嚴重的安全性 問題，制約著鋰離子電池產業的進一步發展。凝膠聚合物電解質（GPE)是解決鋰離子安全 性問題的一個好辦法，其使用聚合物基體將液體有機溶劑轉化為凝膠，能有效地避免電池 產生氣脹漏液、爆炸起火等事故，使得聚合物鋰離子電池比傳統的液態電解質鋰離子電池 具有更高的安全性。因此凝膠聚合物電解質可應用在安全性要求較高的電動車、電動工具、 軍事和航天器等領域。
[0004] 一般用作凝膠聚合物電解質（GPE)基體的聚合物有聚偏氟乙烯（PVDF)、聚氧化乙 烯（ΡΕ0)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚丙烯腈（PAN)等多種聚合物。但是這些聚合物制備 的凝膠聚合物電解質不能同時滿足高的離子電導率與良好的機械性能，且電化學窗口不夠 寬，這些問題制約著GPE的進一步應用。
【發明內容】
[0005] 基于此，有必要針對現有的聚合物制備的凝膠聚合物電解質難以同時滿足較高的 離子電導率與良好的機械性能，且電化學窗口窄的問題，提供一種能夠用于制備離子電導 率較高、機械強度好、電化學窗口寬的凝膠聚合物電解質膜的聚合物。
[0006] 進一步，提供一種用于凝膠聚合物電解質的聚合物的制備方法、凝膠聚合物電解 質及其制備方法。
[0007] -種用于凝膠聚合物電解質的聚合物，所述聚合物的結構式如下：
[0008]
【權利要求】
1. 一種用于凝膠聚合物電解質的聚合物，其特征在于，所述聚合物的結構式如下：
其中，6000 < η < 7000。
2. -種用于凝膠聚合物電解質的聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 在保護氣體氛圍下，將1?3重量份的乳化劑溶于60?70重量份的去離子水中，加入 總重量份為30?35份的甲基丙烯酸甲酯單體和丙烯酸丁酯單體，加入0. 15?0. 4重量份 的引發劑，升溫至58?65°C反應6?10小時，得到聚合物乳液；其中，所述甲基丙烯酸甲 酯單體與丙烯酸丁酯單體的重量比為4:1?7:1 ; 將所述聚合物乳液加入破乳液中攪拌破乳，得到分層的混合物； 取所述分層的混合物的有機相，洗滌、烘干，得到用于凝膠聚合物電解質的聚合物，所 述用于凝膠聚合物電解質的聚合物的結構式為：
其中，6000 < η < 7000。
3. 如權利要求2所述的用于凝膠聚合物電解質的聚合物的制備方法，其特征在于，所 述乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨或十二烷基硫酸鉀；所述引發劑為過硫酸鈉、 過硫酸鉀或過硫酸銨。
4. 如權利要求2所述的用于凝膠聚合物電解質的聚合物的制備方法，其特征在于，所 述破乳液為質量百分濃度為2?4%的Al2 (S04) 3的水溶液，所述Al2 (S04) 3的水溶液的體積 為所述聚合物乳液的體積的1?1. 5倍。
5. 如權利要求2所述的用于凝膠聚合物電解質的聚合物的制備方法，其特征在于，所 述引發劑的加入方式為以1?2滴/s的速度將含有引發劑的溶液滴加至所述乳化劑、去離 子水、甲基丙烯酸甲酯單體和丙烯酸丁酯單體的混合物中。
6. 如權利要求2所述的用于凝膠聚合物電解質的聚合物的制備方法，其特征在于，所 述取所述分層的混合物的有機相，洗滌、烘干的操作為： 將有機相用35?45°C的去離子水和35?45°C的無水乙醇洗滌多次后，最后用常溫去 離子水洗滌多次，得到洗滌產物； 將所述洗滌產物在40?50°C下干燥2?3小時后，在55?60°C下干燥12?24小時。
7. -種凝膠聚合物電解質，其特征在于，包括凝膠聚合物膜及吸附于所述凝膠聚合物 膜上的電解液，所述凝膠聚合物膜包括支撐體及吸附于所述支撐體中的用于凝膠聚合物電 解質的聚合物，所述用于凝膠聚合物電解質的聚合物的結構式為：
其中，6000 < η < 7000。
8. 如權利要求7所述的凝膠聚合物電解質，其特征在于，所述凝膠聚合物膜的厚度為 40 ?80 μ m。
9. 如權利要求7所述的凝膠聚合物電解質，其特征在于，所述支撐體為聚乙烯膜、聚丙 烯膜或聚丙烯-乙烯-丙烯三層復合隔膜。
10. -種凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 提供支撐體，在30?75°C下，將4?10重量份的如權利要求1所述的用于凝膠聚合物 電解質的聚合物溶于90?96重量份的溶劑中，攪拌溶解后得到粘稠溶液，將所述粘稠溶液 涂布于所述支撐體上； 將涂布后的支撐體浸泡于去離子水中2?3小時，取出晾干，得到凝膠聚合物膜； 將所述凝膠聚合物膜在室溫下真空干燥12?24小時，在無氧條件下將干燥后的凝膠 聚合物膜浸泡于電解液中30?60分鐘，得到凝膠聚合物電解質。
【文檔編號】H01M10/0565GK104157904SQ201310180279
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月15日 優先權日:2013年5月15日
【發明者】謝惠麗, 孫嫦娟, 孫娉, 廖友好, 傅昭, 李偉善, 馮洪亮, 楊禹超, 馮藝豐 申請人:深圳華粵寶電池有限公司, 華南師范大學