凝胶聚合物电解质用聚合物及其制备方法和凝胶聚合物电解质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明锂离子电池技术领域，尤其涉及一种凝胶聚合物电解质用聚合物及其制备 方法，以及使用该聚合物的凝胶聚合物电解质及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在可充放电的电池中，锂离子电池作为一种新型化学电源，具有高比能量、高电 压、体积小、重量轻、循环寿命长、无记忆、环境友好等优点，比其它可充放电的电池有更广 泛的应用。近年来，其也是混合动力电动汽车（HE V )、插电式混合动力电动汽车（P HE V )、纯 电动汽车（EV)及小型智能电网的理想储能设备之一。
[0003] 液态锂离子电池由于含对水分敏感、易燃、易引起爆炸的有机电解液而使其应用 的安全性问题受到质疑。然而固态锂离子电池的电导率偏低，远未达到实际应用的水平，制 约着锂离子电池产业的进一步发展。在液态锂离子电池和固态锂离子电池过渡态上逐渐发 展起来的一种新型锂离子电池一凝胶聚合物锂离子电池。凝胶聚合物电解质（GPE)是使 用聚合物基体将液体有机溶剂转化为凝胶，能有效地避免电池产生气胀漏液、爆炸起火等 事故，使得聚合物锂离子电池不仅比传统的液态电解质锂离子电池具有更高的安全性，而 且比固态电解质锂离子电池具有更高的电导率，且其在形状上可以灵活多变，既可以保证 电池内部的充分接触，又可以大大提高电池造型设计的灵活性，增强美观性。因此凝胶聚合 物电解质一直以来被科研工作者深入探究，关于在安全性要求较高的电动车、电动工具、军 事和航天器等领域的应用。
[0004] 传统方法制得的凝胶聚合物电解质薄膜在室温下的离子导电率虽然达到 2. sgxu^s.cnT1，但其界面稳定性不好，在室温下，不能同时满足离子电导率、与金属锂的 界面稳定性及电化学窗口等性能需要，这些问题直接制约着GPE的进一步应用。
【发明内容】
[0005] 鉴于此，有必要提供一种能够有效地改善凝胶聚合物电解质的性能的聚合物及其 制备方法，以及使用该聚合物的凝胶聚合物电解质及其制备方法。
[0006] -种凝胶聚合物电解质用聚合物，具有如下结构式：
[0007]
【主权项】
1. 一种凝胶聚合物电解质用聚合物，其特征在于，具有如下结构式：
其中，8000Sn< 12000。
2. -种凝胶聚合物电解质用聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 在保护气体的气氛及搅拌的条件下，将1?3重量份的乳化剂加入到60?72重量份 的去离子水中溶解，接着加入丙烯酸丁酯单体、苯乙烯单体、甲基丙烯酸甲酯单体和丙烯腈 单体，升温至50?65°C搅拌保温反应0. 3?0. 5小时，在50?65°C保温的条件下，加入 0. 1?0. 5重量份的引发剂，搅拌保温反应5?8小时，得到聚合物乳液，其中，所述丙烯酸 丁酯单体、苯乙烯单体、甲基丙烯酸甲酯单体和丙烯腈单体的总重量份为25?38份；及 将所述聚合物乳液加入破乳液中搅拌破乳，经抽滤、洗涤及干燥，得到凝胶聚合物电解 质用聚合物，所述凝胶聚合物电解质用聚合物具有如下结构式：
其中，8000Sn< 12000。
3. 根据权利要求2所述的凝胶聚合物电解质用聚合物的制备方法，其特征在于，所述 乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵或十二烷基硫酸钾；所述引发剂为过硫酸钠、过 硫酸钾或过硫酸铵；所述引发剂的加入方式为滴加，且滴加的速率为1?2滴/秒。
4. 根据权利要求2所述的凝胶聚合物电解质用聚合物的制备方法，其特征在于，所述 丙烯酸丁酯单体、苯乙烯单体、甲基丙烯酸甲酯单体和丙烯腈单体的质量比为1?2:1? 2:1 ?4:1 ?4。
5. 根据权利要求2所述的凝胶聚合物电解质用聚合物的制备方法，其特征在于，所述 破乳液为质量百分浓度为2%?5%的硫酸铝的水溶液；且所述硫酸铝的水溶液的体积为所 述聚合物乳液的体积的1?2倍。
6. 根据权利要求2所述的凝胶聚合物电解质用聚合物的制备方法，其特征在于，所述 洗涤的步骤为：将抽滤得到的滤渣依次使用30?45°C的去离子水、常温下的无水乙醇和去 离子水洗涤，得到洗涤产物； 所述干燥的步骤为：将所述洗涤产物在40?50°C下干燥2?3小时，然后在55?60°C下真空干燥12?24小时。
7. -种凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括凝胶聚合膜及吸附在所述凝胶聚合物膜 上的电解液，所述凝胶聚合物膜的材料为具有如下结构式的聚合物：
其中，8000Sn< 12000。
8. 根据权利要求7所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述凝胶聚合物膜的厚度 为70?100微米；所述电解液的溶质为LiPF6、LiBF4、LiN(S02CF3)2或LiN(S02F)2 ;所述电 解液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及乙腈中的至少一种。
9. 一种凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 按照权利要求2制备凝胶聚合物电解质用聚合物，所述凝胶聚合物用聚合物具有如下 结构式：
其中，8000彡n彡12000 ; 在30?75°C下，将2?12重量份的所述凝胶聚合物电解质用聚合物搅拌溶解于88? 98重量份的溶剂中，得到粘稠溶液； 提供支撑体，将所述粘稠溶液涂布在所述支撑体上，干燥后得到凝胶聚合物膜；及 在无氧条件下，将所述凝胶聚合物膜浸泡于电解液中30?60分钟，得到凝胶聚合物电 解质。
10. 根据权利要求9所述的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述支撑体的 材料为聚烯烃；所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、丙酮或四氢呋喃。
【专利摘要】其中，8000≤n≤12000。上述凝胶聚合物电解质用聚合物能够有效地改善凝胶聚合物电解质的性能。此外，还提供凝胶聚合物电解质用聚合物的制备方法，以及凝胶聚合物电解质及其制备方法。
【IPC分类】C08F2-26, C08F220-18, C08F220-44, C08F212-08, C08F220-14, H01M10-0565
【公开号】CN104558390
【申请号】CN201310476395
【发明人】谢惠丽, 廖友好, 孙娉, 李伟善, 冯岸柏, 冯洪亮, 傅昭, 严艳明, 杨禹超, 冯艺丰
【申请人】深圳华粤宝电池有限公司, 华南师范大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月12日