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一种纤维布基聚合物电解质及其制备方法和应用与流程

2022-08-17 19:30:17 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及锂离子电池技术领域,具体涉及一种纤维布基聚合物电解质及其制备方法和应用。


背景技术:

2.近几十年来,随着化石燃料的持续消耗、环境污染和温室效应的加剧,高效储能和转换系统得到了迅速发展,而液态锂电池因其高能量密度和成熟的加工技术而被认为是最具潜力的储能系统之一,然而,由于使用了大量的液体电解质,这些液态锂电池容易受到严重的热影响,存在一定的安全隐患。有研究表明,不存在大量液体溶剂的固体聚合物电解质(spe)或无机固体电解质(ise)可以显著改善锂电池的安全特性。尽管一些离子交换电极在室温下表现出较高的离子导电性,但其固有的脆弱性和极差的电极/电解液接触极大地阻碍了其实际应用。
3.目前,人们致力于柔性spe的研究,例如具有顺序极性基团的环氧乙烷(peo)、聚碳酸丙烯酯(ppc)和聚碳酸乙烯酯(pec),仍然存在固态锂电池中电极/电解液界面接触不良的问题。为了在spe和电极之间获得紧密的界面接触,现有技术通过采用在中高温下加热组装好的固态锂电池,但聚合过程中使用的大多数引发剂都会引起一些不希望发生的寄生反应,导致不良的固体电解质界面(sei)层的形成,从而恶化固体电解质的循环性能。可见,目前还没有能很好的满足固态锂离子电池的使用需求的固体电解质。因此,需要开发新型的固体聚合物电解质,能够解决电极/电解液界面接触不良问题,在室温下有较高的离子电导率,同时又不影响固体电解质的循环性能,这对于固态锂离子电池的发展具有重要意义。


技术实现要素:

4.为了克服上述现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种纤维布基聚合物电解质,的制备方法,工艺简单,通过本发明方法制得的纤维布基聚合物电解质,室温离子电导率高,电化学稳定窗口宽,且能够有效抑制锂枝晶的生长,提高高倍率(0.5~10c)循环稳定性,特别适用于固态锂离子电池。
5.本发明是通过以下技术方案实现的:一种纤维布基聚合物电解质的制备方法,包括以下步骤:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将以聚丙烯为岛组分、以聚对苯二甲酸乙二醇酯为海组分的copet/pp海岛型纤维布用碱溶液浸泡除去其中的海组分copet,烘干,制得超细旦丙纶纤维布基;s2. 电解质前驱体的制备:在惰性气氛条件下,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应容器中,搅拌均匀并加热至40-80℃恒温反应1-4h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和锂盐混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,加热至40-150℃,进一
步聚合反应至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
6.本发明以超细旦丙纶纤维布基为支撑层,通过hclso3催化剂先引发对二氧环己酮(pdo)单体初步聚合,再加入锂盐制备电解质前驱体;将该电解质前驱体浸润到超细旦丙纶纤维布基中进一步聚合反应,使聚合物聚对二氧环己酮(ppdo)与纤维布基紧密接触,能够很好的承载于纤维布基上,从而得到室温离子电导率高、电化学稳定窗口宽的固体聚合物电解质。
7.本发明所述的copet/pp海岛型纤维布,是由海岛型超细旦纤维经纬交叉编织而成。所述的海岛型超细旦纤维是将聚丙烯(pp)分散于聚对苯二甲酸乙二醇酯(copet)中的复合纤维,从纤维的横截面看是pp以细微而分散的状态被copet包围着,即pp呈“岛”状态,copet呈“海”状态,其岛组分和海组分在纤维轴向上是连续、密集、均匀分布的,若用溶剂把海组分去除,则可以得到集束状的超细旦丙纶纤维束。
8.聚对苯二甲酸乙二醇酯为碱溶性聚酯,本发明采用碱溶液去除纤维布中的海组分copet。优选的,步骤s1中采用80-100℃碱溶液浸泡copet/pp海岛型纤维布10-30min;所述碱溶液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的任意一种;所述碱溶液浓度为15-30g/l。
9.通过去除copet/pp海岛型纤维布中的海组分结构后,留下岛组分超细旦丙纶纤维布,纤维之间存有一定的空隙,使纤维布具有分散多孔结构,从而能够在纤维表面和空隙内承载聚合物电解质,增加其贴合性。海组分的占比不同会影响最终超细旦丙纶纤维布基的纤维间空隙大小和分布,从而影响对聚合物电解质的承载效果,优选的,本发明所述的copet/pp海岛型纤维布中的岛组分占比60~70wt%,海组分占比30~40wt%。
10.所述聚对二氧环己酮的结构为,其中,n=10-200。
11.所述聚对二氧环己酮的hslso3催化开环聚合反应机理如下:
hclso3离解出氢离子,引发对二氧环己酮单体,引发反应中生成活性中心,和反应离子形成离子对,对二氧环己酮单体不断插入到活性中心和反离子中间而链增长,因而反离子有足够的亲核性,增长的活性中心和反离子结合,形成共价键而终止。
12.而由于锂盐的存在,在高温下,未反应的活性中心能够和锂盐中的阴离子进行配位,进一步提高对二氧环己酮的转化率,且无寄生反应发生,有效提高锂离子迁移数。
13.优选的,所述的对二氧环己酮单体和hclso3的摩尔比为(2000-2500):1。
14.优选的,所述的对二氧环己酮单体和锂盐的摩尔比为(1-15):1;更优选的,所述的对二氧环己酮单体和锂盐的摩尔比为(3-12):1;再优选的,所述的对二氧环己酮单体和锂盐的摩尔比为(5-9):1。
15.优选的,所述锂盐选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂或双草酸硼酸锂中的任意一种或几种。
16.优选的,所述步骤s3中加热反应时间为6-24h。
17.本发明还提供一种纤维布基聚合物电解质,通过上述纤维布基聚合物电解质的制备方法制得。
18.本发明还提供上述纤维布基聚合物电解质在固态锂离子电池中的应用。
19.本发明还提供一种固态锂离子电池,包括正极、负极和本发明所述的纤维布基聚合物电解质。
20.优选地,所述正极的材料选自钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂或镍酸锰锂中的任意一种或几种。
21.优选地,所述负极的材料选自金属锂、金属锂合金、天然石墨或纳米硅材料的任意一种或几种。
22.本发明具有如下有益效果:本发明将copet/pp海岛型纤维布,用碱溶液去除海组分copet,得到超细旦丙纶纤维布作为支撑层,其力学性能优异,能够提供良好的支撑结构;同时通过hclso3催化剂先引发对二氧环己酮单体初步聚合,再加入锂盐制备电解质前驱体;将该电解质前驱体浸润到超细旦丙纶纤维布基中进一步聚合反应,在高温下,未反应的活性中心能够和锂盐中的阴离子进行配位,进一步提高对二氧环己酮的转化率,反应生成聚对二氧环己酮,由于超细旦丙纶纤维布基具有分散多孔结构,电解质前驱体和锂盐能够很好的浸润到纤维布基中进行反应,从而实现在纤维表面和空隙内承载聚合物电解质,使聚合物电解质和纤维布基紧密接触,增加其贴合性;而聚对二氧环己酮能够溶解li盐并作为li

运输通道,可以有效提高室温离子电导率。通过本发明方法制得的纤维布基聚合物电解质,室温离子电导率高,电化学稳定窗口宽,且能够有效抑制锂枝晶的生长,提高高倍率(0.5~10c)循环稳定性,特别适用于固态锂离子电池。
23.本发明的纤维布基聚合物电解质在制备过程中,引发剂残留量很小,无寄生反应发生,能够有效提高锂离子迁移数,有助于在锂金属阳极上形成稳定的sei层,具有良好的循环性能。
附图说明
24.图1 为实施例3聚对二氧环己酮的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
26.本发明实施例和对比例所用的试剂均来源于市购,但不限于这些材料。
27.实施例1:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
28.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为1:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
29.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
30.实施例2:
s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
31.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为3:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
32.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
33.实施例3:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
34.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为5:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
35.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
36.实施例4:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
37.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为7:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
38.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
39.实施例5:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
40.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己
烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为9:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
41.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
42.实施例6:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
43.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为12:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
44.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
45.实施例7:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
46.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为15:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
47.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
48.实施例8:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
49.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为15:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
50.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在100℃烘箱进一步聚合反应24h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
51.实施例9:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为
70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
52.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为5:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
53.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在40℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
54.实施例10:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
55.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为5:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
56.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在150℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
57.实施例11:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
58.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至80℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为5:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
59.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
60.实施例12:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
61.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至60℃并搅拌均匀,恒温反应1h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和四氟硼酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和四氟硼酸锂的摩尔比为8:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2000:1。
62.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在100℃烘箱进一步聚合反应24h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
63.对比例1:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
64.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,在25℃恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和六氟磷酸锂混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和六氟磷酸锂的摩尔比为5:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
65.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
66.对比例2:s1. 超细旦丙纶纤维布基的制备:将海组分copet占比为30wt%、岛组分pp占比为70wt%的copet/pp海岛型纤维布在15g/l氢氧化钠溶液、温度100℃浸泡15min,除去其中的海组分copet,用去离子水清洗后,在70℃烘箱烘干,制得超细旦丙纶纤维布基。
67.s2. 电解质前驱体的制备:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,为电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
68.s3. 纤维布基聚合物电解质的制备:将步骤s2制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂布于步骤s1制得的超细旦丙纶纤维布基上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得纤维布基聚合物电解质。
69.对比例3:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和锂盐混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和锂盐的摩尔比为5:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
70.将制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂于日本nkk tf4530纤维素膜(有机体系超电隔膜)上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得聚合物电解质。
71.对比例4:在充满氩气的手套箱中,将对二氧环己酮单体和hclso3催化剂溶液加入聚合反应瓶中,加热至40℃并搅拌均匀,恒温反应2h后得到初步聚合产物,将初步聚合产物和锂盐混合搅拌均匀,得到电解质前驱体;其中对二氧环己烷单体和锂盐的摩尔比为5:1;对二氧环己烷单体和hclso3的摩尔比为2500:1。
72.将制得的电解质前驱体通过浸涂机均匀涂于商用pp膜(深圳星源)上,使电解质前驱体浸润到纤维布基中,在90℃烘箱进一步聚合反应6h,至电解质完全聚合成固体,制得聚
合物电解质。
73.相关性能测试如下:(1)通过核磁共振氢谱对各实施例纤维布基聚合物电解质中的聚对二氧环己酮进行表征。图1为实施例3的核磁共振氢谱图,其化学位移分别在4.33(2h,t),4.16(2h,t),3.78(2h,t)ppm,可见引发剂残留量很小。其余实施例的表征结果与实施例3相同。
74.(2)将实施例和对比例制得的聚合物电解质组装电池,进行以下测试:

室温离子电导率:组装不锈钢片/聚合物电解质/不锈钢片型扣式电池,使用vmp3b-10电化学工作站(bio-logic science instruments)的电化学阻抗谱(eis)模式测试本体电阻,其中,扰动电压振幅5mv,频率10mhz~1mhz。本体电阻与离子电导率计算关系如下式:其中δ是聚合物电解质的离子电导率(s/cm);l0是隔膜厚度(cm);rb是聚合物电解质的本体电阻(ω);s是聚合物电解质与不锈钢片的有效接触面积(cm2)。
75.②
电化学稳点窗口:对组装完成的不锈钢片/纤维布基聚合物电解质/锂片型扣式电池,采用vmp3型电化学工作站进行循环伏安法扫描记录电化学稳定窗口。
76.③
高循环容量保持率:5c下100次循环容量保持率。
77.表1:实施例和对比例的聚合物电解质的相关性能测试结果 室温离子电导率/s
·
cm-1
电化学稳点窗口/v高循环容量保持率实施例14.23
×
10-4
5.0591%实施例25.71
×
10-4
5.2192%实施例37.28
×
10-4
5.0992%实施例46.53
×
10-4
5.1292%实施例56.17
×
10-4
5.1593%实施例66.07
×
10-4
5.1592%实施例75.82
×
10-4
5.0891%实施例86.07
×
10-4
5.1191%实施例95.15
×
10-4
4.9589%实施例105.52
×
10-4
5.0790%实施例114.78
×
10-4
4.9689%实施例125.66
×
10-4
4.9288%对比例13.24
×
10-5
4.7186%对比例22.52
×
10-5
4.7584%对比例33.12
×
10-4
4.8388%对比例43.17
×
10-4
4.7788%上述结果看出,通过本发明方法制得的纤维布基聚合物电解质,室温离子电导率高,电化学稳定窗口宽,且具有高倍率循环稳定性。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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