07,6· 32Ε-07,1. 43Ε-06, 2· 89Ε-05, 2. 89E-03S/cm。
[0051] 實施例3:
[0052] -種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質由下列物質制成：
[0053] 非離子水性聚氨酯乳液97g
[0054] 親水改性高嶺土 2g
[0055] 高氯酸鋰 lg
[0056] 具體制備操作步驟如下：
[0057] (1)將2g親水改性高嶺土和97g非離子水性聚氨酯混合，制得高嶺土復合改性水 性聚氨酯乳液；
[0058] (2)在99g高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液中加入lg高氯酸鋰，得到鋰摻雜的 高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液，將乳液成膜烘干，既得高嶺土復合改性水性聚氨酯固 態電解質薄膜；獲得的高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質薄膜拉伸強度為15. 6MPa， 離子電子導率在20~90°C(溫度間隔為10°C)分別為1·03Ε-08,3·69Ε-08，1·35Ε-07， 3· 74Ε-07,1. 00Ε-06, 2· 15Ε-06, 5· 82Ε-05, 5. 82E-03S/cm。
[0059] 實施例4 :
[0060] -種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質由下列物質制成：
[0061] 非離子水性聚氨酯乳液82g
[0062] 親水改性高嶺土 8g
[0063] 高氯酸鋰 10g
[0064] 具體制備操作步驟如下：
[0065] (1)將8g親水改性高嶺土和82g非離子水性聚氨酯混合，制得高嶺土復合改性水 性聚氨酯乳液；
[0066](2)在90g高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液中加入10g高氯酸鋰，得到鋰摻雜 的高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液，將乳液成膜烘干，既得高嶺土復合改性水性聚氨酯固 態電解質薄膜；獲得的高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質薄膜拉伸強度為17. 3MPa， 離子電子導率在20~90°C(溫度間隔為10°C)分別為5·77Ε-09，1·96Ε-08,8·06Ε-08， 2· 61Ε-07,8· 77Ε-07,2· 10Ε-06,5· 70Ε-05,5· 70E-03S/cm。
[0067] 實施例5 :
[0068] -種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質由下列物質制成：
[0069] 非離子水性聚氨酯乳液80g
[0070] 親水改性高嶺土 10g
[0071] 高氯酸鋰 10g
[0072] 具體制備操作步驟如下：
[0073] (1)將4g親水改性高嶺土和86g非離子水性聚氨酯混合，制得高嶺土復合改性水 性聚氨酯乳液；
[0074] (2)在90g高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液中加入lOg高氯酸鋰，得到鋰摻雜 的高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液，將乳液成膜烘干，既得高嶺土復合改性水性聚氨酯固 態電解質薄膜；獲得的高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質薄膜拉伸強度為16.IMPa， 離子電子導率在20~90°C(溫度間隔為10°C)分別為4·67Ε-09，1·73Ε-08,7·23Ε-08， 1. 63Ε-07, 5· 25Ε-07,1. 10Ε-06, 2· 87Ε-05, 2. 87E-03S/cm。
[0075] 實施例6(對比實施例）：
[0076] -種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質由下列物質制成：
[0077] 非離子水性聚氨酯乳液90g
[0078] 高氯酸鋰 10g
[0079] 具體制備操作步驟如下：
[0080] (1)在90g高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液中加入10g高氯酸鋰，得到鋰摻雜的高 嶺土復合改性水性聚氨酯乳液，將乳液成膜烘干，既得高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電 解質薄膜；獲得的高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質薄膜拉伸強度為7. 4MPa，離子電 子導率在 20 ~90°C(溫度間隔為 10°C)分別為 5· 73E-09,1. 63E-08, 5· 75E-08,1. 27E-07， 4·02E-07, 7· 36E-07,1. 42E-06,1. 42E-05S/cm。
[0081] 對上述實施例在不同溫度下的固態電導率數據如下表所示：
[0082]
[0083] 由上述方案，可以得到制備高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質膜，膜厚度在 0. 2mm-0. 5_之間，膜的室溫離子電導率不同溫度下可控，力學性能優異，廉價的高嶺土加 入可以明顯提高電解質的電導率，該電解質膜可應用于鋰離子電池中。
【主權項】
1. 一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質，其特征在于所述固態電解質由下列物 質制成： 非離子水性聚氨酯乳液 80~97g 親水改性高嶺土 2~10g 鋰鹽 1~10g; 所述非離子水性聚氨酯乳液由異佛爾酮二異氰酸酯、聚氧化乙烯二元醇、三羥甲基丙 烷-聚乙二醇單醚、1，4- 丁二醇聚合反應后產物分散于水中再與乙二胺反應制得； 所述親水改性高嶺土是將未經煅燒的高嶺土、鈦酸酯偶聯劑分散于無水乙醇中，再經 研磨、烘干制得； 所述鋰鹽為高氯酸鋰。2. 根據權利要求1所述的一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質，其特征在于： 所述非離子水性聚氨酯乳液由30. 1異佛爾酮二異氰酸酯、40. 3g聚氧化乙烯二元醇、 15. 7g三羥甲基丙烷-聚乙二醇單醚、6.lg1，4- 丁二醇在70°C聚合反應6小時后分散于 200g水中再與2. 0g乙二胺反應1小時制得；所述非離子水性聚氨酯乳液為半透明乳液，pH =7 ;所獲得的非離子水性聚氨酯的基本結構為：式中&為異佛爾酮二異氰酸酯；結構為：式中私為三羥甲基丙烷-聚乙二醇單醚，平均分子量1000 ;結構為：式中R3為 1，4- 丁二醇；結構為：-CH2CH2CH2CH2-; 式中R4為聚氧化丙烯二元醇，平均分子量2000 ;結構為：式中1?5為三羥甲基丙烷，結構為3. 根據權利要求1所述的一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質，其特征在于： 所述鈦酸酯偶聯劑為雙（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯（C26H54016P4Ti)。4. 根據權利要求1所述的一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質，其特征在于： 所述高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液由2~10g親水改性高嶺土和80~97g非離子水性 聚氨酯混合制得。5. 根據權利要求1所述的一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質，其特征在于： 所述親水改性高嶺土的制備操作步驟如下： (1) 將10g未經煅燒的高嶺土、0. 3g鈦酸酯偶聯劑分散于30g無水乙醇中， (2) 再經球磨機研磨lh、轉速1400r/min， (3) 研磨產物在50 °C烘箱中，干燥24h，制得親水改性高嶺土。 由上述步驟得到的親水改性高嶺土在水中的懸浮率為92%。6. 根據權利要求1所述的一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質的制備方法，其 特征在于具體操作步驟如下： (1) 將2~10g親水改性高嶺土和80~97g非離子水性聚氨酯混合，制得高嶺土復合 改性水性聚氨酯乳液； (2) 在82~99g高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液中加入1~10g高氯酸鋰，得到鋰摻 雜的高嶺土復合改性水性聚氨酯乳液，將乳液成膜烘干，既得高嶺土復合改性水性聚氨酯 固態電解質薄膜； 所述高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質薄膜外觀從透明到泛白，拉伸強度為 8. 7 ~17. 3MPa〇
【專利摘要】本發明涉及一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態電解質。所述固態電解質由非離子水性聚氨酯乳液、親水改性高嶺土和鋰鹽制成。采用非離子水性聚氨酯作為高分子基體，操作過程在水體系中進行，不使用有毒溶劑，解決了制備過程安全環保的問題，還解決了無機離子鹽在乳液中穩定性的問題。本發明將高嶺土進行親水改性，再共混偶聯到非離子水性聚氨酯結構中，解決了無機高嶺土在非離子水性聚氨酯中的穩定性問題。高嶺土的加入提高了聚氨酯的力學性能和離子電導率，解決了傳統聚氨酯電導率低的問題，90℃條件下離子電導率達2.61×10-3S/cm。
【IPC分類】H01M10/0565
【公開號】CN105304939
【申請號】CN201510606971
【發明人】鮑俊杰, 陶燦, 黃毅萍, 許戈文, 朱春柳, 陳虎, 王世洋, 余文軍
【申請人】安徽大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月22日