紫外交联法制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法
【专利说明】紫外交联法制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法
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技术领域
[0002]本发明涉及一种制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法。
【背景技术】
[0003]日益消耗的能源问题是当前世界最关注的焦点之一，而现有的能源来源即化石正日趋枯竭，此外，化石能源产生的温室气体及不完全燃烧产生的浪费都是对人类发展的巨大挑战。因此，风能，太阳能，核能，生物能，电能等清洁可替代的能源的开发与利用正日益发展。锂离子电池是一种有高能量密度，高库伦效率，长循环寿命，充放电稳定的高能绿色电源，随着科技的发展和探索的加深，锂离子电池各个组成部分都有了突飞猛进的发展，其中以电解质为甚。
[0004]电解质已由液体电解质向更安全，力学性能更好，热力学更稳定的方向发展。聚合物电解质因离子液体的加入具有了和液体电解质相当的高电导率及和电极良好接触的润湿性，又因固化成膜后无流动态液体引发安全隐患成为了研究的热点。故而离子液体的选择是影响整个电解质体系重要因素。制备一种有良好的离子导电性、电化学、热力学稳定性以及较高的机械性能的聚合物电解质膜是提高聚合物锂离子电池的关键
采用紫外交联法以丙烯酸甲酯为单体原料，加入适量的光引发剂，用紫外光照射，通过光引发剂吸收特定波长的紫外光引发产生甲基丙烯酸甲酯自由基，从而发生一系列快速聚合反应，生产具有网状结构的聚甲基丙烯酸甲酯，经过交联的聚酯材料具有优良耐高温型，抗溶剂性，优异的电化学性能和显著增强的力学性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了找到一种简便易行的制备高效锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法，本发明提供一种紫外交联法制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法。
[0006]本发明的紫外交联法制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法，
它包括如下步骤:
步骤一:使用前将过氧化二苯甲酰(BPO)，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)，干燥处理。
[0007]步骤二:将甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体，BPO按照一定质量比混合后，剧烈搅拌20-30min，直至搅拌均勾。
[0008]步骤三:将聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，离子液体二乙基甲醚基甲铵双三氟甲磺酰亚胺(DEEYTFSI)，EDMA和锂盐按一定的质量比混合加热60°C?70°C，剧烈搅拌lh，直至搅拌均匀。
[0009]步骤四:将步骤二和步骤三得到的液体混合，加入适量溶剂N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，剧烈搅拌20-25 min,得到均一透明的液体。
[0010]步骤五:将混合均匀的溶液浇注到洁净的玻璃板上，利用紫外固化灯照射6-8min，得到DEEYTFSI/PUA/PMMA型离子液体聚合物电解质膜，。
[0011 ]步骤六:将聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺(Pyi3TFSI)，EDMA和锂盐按一定的质量比混合加热60°C?70°C，剧烈搅拌lh，直至搅拌均匀。
[0012]步骤七:将步骤二和步骤六得到的液体混合，加入适量溶剂N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，剧烈搅拌20-25 min,得到均一透明的液体。
[0013]步骤八:重复步骤五，得到Py13TFSI/PUA/PMMA型离子液体聚合物电解质膜。
[0014]步骤九:用圆孔铳子将制备的隔膜铳成直径为16_的圆片。
[0015]本发明的优点在于，采用紫外交联固化工艺制备锂离子聚合物电解质薄膜，利用紫外瞬间能高温，使MMA在交联剂的作用下成为PMMA，未交联的MMA单体因其易挥发性可以起到造孔的作用，减少MMA单体在操作过程中的挥发。同时操作简便，成本较低，制备的薄膜柔韧性良好，对于DEEYTFSI/PUA/PMMA型离子液体聚合物电解质膜室温电导率可达2.76 X10—4 S.cm—S得到的表观活化能Ea*9.174 KJ.mol—1 ;Py13TFSI/PUA/PMMA型离子液体聚合物电解质膜室温电导率可达1.37X 10—3KJ.mol'
【附图说明】
【附图说明】
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图1是DEEYTFSI/PUA/PMMA薄膜宏观图；
图2是DEEYTFSI/PUA/PMMA电池的循环伏安图；
图3是DEEYTFSI/PUA/PMMA电池的阻抗图；
图4是DEEYTFSI/PUA/PMMA薄膜的活化能；
图5是DEEYTFSI/PUA/PMMA电池的循环性能；
图6是Pyi3TFSI/PUA/PMMA薄膜宏观图；
图7是Pyi3TFSI/PUA/PMMA电池的循环伏安图；
图8是Pyi3TFSI/PUA/PMMA电池的阻抗图；
图9是Py13TFSI/PUA/PMMA薄膜的活化能；
图10是Pyi3TFSI/PUA/PMMA电池的充放电图；
图11是Pyi3TFSI/PUA/PMMA电池的循环性能图。
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【具体实施方式】
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【具体实施方式】一:本实施方式所述的紫外交联法制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法。
[0028]它包括如下步骤:
步骤一:使用前将BPO，EDMA，干燥处理。
[0029]步骤二:将甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体，ΒΡ0按照一定质量比混合后，剧烈搅拌20-30min，直至搅拌均勾。
[0030]步骤三:将聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，离子液体，EDMA和锂盐按一定的质量比混合加热60°C?70°C，剧烈搅拌lh，直至搅拌均匀。
[0031]步骤四:将步骤二和步骤三得到的液体混合，加入适量溶剂N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，剧烈搅拌20-25 min,得到均一透明的液体。
[0032]步骤五:将混合均匀的溶液浇注到洁净的玻璃板上，利用紫外固化灯照射6-8min成膜，得到DEEYTFSI/PUA/PMMA型离子液体聚合物电解质膜。
[0033]步骤六:将聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺(Pyi3TFSI)，EDMA和锂盐按一定的质量比混合加热60°C?70°C，剧烈搅拌lh，直至搅拌均匀。
[0034]步骤七:将步骤二和步骤六得到的液体混合，加入适量溶剂N，N_二甲基甲酰胺(DMF)，剧烈搅拌20-25 min,得到均一透明的液体。
[0035]步骤八:重复步骤五，得到Py13TFSI/PUA/PMMA型离子液体聚合物电解质膜。步骤九:用圆孔铳子将制备的隔膜铳成直径为16_的圆片。
[0036]本实施方式的所有搅拌操作在称量瓶中进行，防止落入灰尘等杂质影响实验效果;
本实施方式中采用步骤六的薄膜装成的电池电化学性质稳定，