CN104362003A - 一种制造凝胶聚合物电解质的方法 - Google Patents
一种制造凝胶聚合物电解质的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104362003A CN104362003A CN201410474756.XA CN201410474756A CN104362003A CN 104362003 A CN104362003 A CN 104362003A CN 201410474756 A CN201410474756 A CN 201410474756A CN 104362003 A CN104362003 A CN 104362003A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gel polymer
- matrix material
- solution
- polymer electrolyte
- mixed solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 13
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 claims description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TYOCDPIZUIQUSO-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-2,3-dimethyl-2h-imidazole Chemical compound CCCCN1C=CN(C)C1C TYOCDPIZUIQUSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 1-methyl-3-butyl imidazole hexafluorophosphoric acid Chemical compound 0.000 claims description 3
- QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 4-[1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(4-hydroxy-3-prop-2-enylphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical group C1=C(CC=C)C(O)=CC=C1C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C1=CC=C(O)C(CC=C)=C1 QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 3
- SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;prop-1-ene Chemical compound CC=C.OC(O)=O SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical group [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- PNGLEYLFMHGIQO-UHFFFAOYSA-M sodium;3-(n-ethyl-3-methoxyanilino)-2-hydroxypropane-1-sulfonate;dihydrate Chemical compound O.O.[Na+].[O-]S(=O)(=O)CC(O)CN(CC)C1=CC=CC(OC)=C1 PNGLEYLFMHGIQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000007984 tetrahydrofuranes Chemical group 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 5
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical group C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/56—Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明实施例公开了一种制造凝胶聚合物电解质的方法，包括：将电解质盐溶于增塑剂溶剂中，获得液体电解质溶液；将聚合物基质材料加入液体电解质溶液中，加入无机填料进行复合改性，并且加入有机溶剂后均匀混合，获得第一混合溶液；在第一混合溶液中加入离子液体，获得第二混合溶液；将第二混合溶液在模具中进行流延处理并干燥，获得凝胶聚合物电解质。本发明所提供的制造共混离子液体复合凝胶聚合物电解质的方法操作简单、生产成本低、安全性高且制备工艺易于掌控，可广泛应用于电解质的生产中。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料技术领域，尤其是涉及一种制造用于电容器的凝胶聚合物电解质的方法。
背景技术
超级电容器主要由极化电极、集电极、电解质、隔膜、引线和封装材料等几个部分组成，其中电解质需要有很高的导电性和足够的电化学稳定性，以保证超级电容器可以在尽可能高的电压下工作。凝胶聚合物电解质具有以上优良的特性且不漏液、使用温度范围宽，因此使用凝胶聚合物电解质来提高电容器性能的研究越来越多。
聚合物共混是制备新型凝胶聚合物电解质的一种有效方法,可以改善单一一种聚合物基质材料电导率低，机械性能差，电化学窗口窄等缺点。
在凝胶聚合物电解质中添加纳米无机填料形成复合凝胶聚合物电解质可以有效提高电解质的电导率。纳米无机填料的高比表面积能够抑制聚合物分子链的结晶行为，从而增加聚合物非晶区的比例，降低聚合物的结晶度及玻璃化转变温度，提高电解质的电导率。
室温离子液体具有以下特点：（1）几乎没有蒸汽压，具有非挥发特性；(2)导电性良好；(3)电化学窗口较宽；(4)具有较宽的稳定温度范围。因此在凝胶聚合物电解质中引入离子液体，得到离子液体-凝胶聚合物电解质能够将离子液体与凝胶聚合物电解质的优点完美地结合在一起。
目前现有的制备聚合物电解质的方法多为共混、复合、引入离子液体。但是，单纯地采用共混、复合或引入离子液体一种方法制备的聚合物电解质不能很好地满足电解质所要求的高电导率、电化学窗口宽、使用温度范围宽、电化学稳定性和优良机械性能的要求。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种制造凝胶聚合物电解质的方法，根据该方法制造的凝胶聚合物电解质具有高电导率和较宽的电化学窗口，并且热稳定性、电化学稳定性和机械性能均较优良。
本发明公开的技术方案包括：
提供了一种制造凝胶聚合物电解质的方法，其特征在于，包括：将电解质盐溶于增塑剂溶剂中，获得液体电解质溶液；将聚合物基质材料加入所述液体电解质溶液中，加入无机填料进行复合改性，并且加入有机溶剂后均匀混合，获得第一混合溶液；在所述第一混合溶液中加入离子液体，获得第二混合溶液；将所述第二混合溶液在模具中进行流延处理并干燥，获得凝胶聚合物电解质。
本发明的一个实施例中，所述电解质盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂或者六氟磷酸四乙基胺。
本发明的一个实施例中，所述增塑剂溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯中的一种或者多种。
本发明的一个实施例中，在所述液体电解质溶液中，所述电解质盐的浓度为0.6摩尔/升至1.5摩尔/升。
本发明的一个实施例中，所述聚合物基质材料为聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯，并且所述聚甲基丙烯酸甲酯与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的质量比为1:10至1:4；以及：所述聚合物基质材料与所述电解质盐的质量比为1.8:1至2.6:1。
本发明的一个实施例中，所述无机填料为纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米氧化镁或者纳米二氧化钛，并且所述无机填料与所述聚合物基质材料的质量比为1:9至1:10.5。
本发明的一个实施例中，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或者1-甲基-2-吡咯烷酮，并且所述有机溶剂与所述聚合物基质材料的体积质量比为5:1至10:1。
本发明的一个实施例中，所述离子液体为1,2-二甲基-3-N-丁基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸或者1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸，并且所述离子液体与聚合物基质材料的质量比为1.5:1至2.2:1。
本发明的实施例中所提供的制造共混离子液体复合凝胶聚合物电解质的方法操作简单、生产成本低、安全性高且制备工艺易于掌控，可广泛应用于电解质的生产中。
附图说明
图1是本发明一个实施例的制造凝胶聚合物电解质的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例的制造凝胶聚合物电解质的方法的具体步骤。
图1为本发明一个实施例的制造凝胶聚合物电解质的方法的流程示意图。下面结合具体的实施例对该方法的各个步骤进行详细说明。
步骤10：制备液体电解质溶液。
如图1所示，在步骤10中，可以将电解质盐溶于增塑剂溶剂中，获得液体电解质溶液。
一个实施例中，这里的电解质盐可以为高氯酸锂（LiClO4）、六氟磷酸锂（LiPF6）或者六氟磷酸四乙基胺（（C2H5)4NPF6）等等。
一个实施例中，这里的增塑剂溶剂可以为碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）和碳酸乙烯酯（EC）中的一种或多种，并且该增塑剂溶剂中各组分的体积分数可以相同。
一个实施例中，步骤10中获得的液体电解质溶液中，电解质盐的浓度可以为0.6摩尔/升（mol/L）至1.5摩尔/升（mol/L）。
步骤12：制备第一混合溶液。
获得了液体电解质溶液之后，在步骤12中，可以将聚合物基质材料加入该电解质溶液中，并加入无机填料进行复合改性，同时加入有机溶剂后均匀混合，从而获得第一混合溶液。
一个实施例中，这里的聚合物基质材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP），并且在该聚合物基质材料中，PMMA与PVDF-HFP的质量比可以为1：10～1:4。而且，一个实施例中，总的聚合物基质材料（即PMMA和PVDF-HFP）与前述的电解质盐的质量比可以为1.8:1～2.6:1。
一个实施例中，这里的无机填料可以为纳米二氧化硅(SiO2)、纳米三氧化二铝(Al2O3)、纳米氧化镁(MgO)或者纳米二氧化钛(TiO2)等等，并且该无机填料与前述的聚合物基质材料的质量比可以为1:9～1:10.5。
一个实施例中，这里的有机溶剂可以为四氢呋喃(THF)、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或者1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等等，并且该有机溶剂与前述的聚合物基质材料的体积质量比可以为5:1～10:1。
本发明的一个实施例中，在步骤12中，可以将前述的各组分混合后在磁力搅拌器上搅拌12至15小时，使得各组分充分混合，从而获得前述的第一混合溶液。
步骤14：制备第二混合溶液。
在步骤12中制备了第一混合物溶液之后，在步骤14中，可以在该第一混合物溶液中加入离子液体，从而获得第二混合物溶液。
一个实施例中，这里的离子液体可以为1,2-二甲基-3-N-丁基咪唑(DMBITFSI)、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸(EMIBF4)或者1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸(BMIPF6)等等，并且该离子液体与前述的聚合物基质材料的质量比可以为1.5:1～2.2:1。
一个实施例中，在第一混合溶液中加入了前述的离子液体之后，还可以在磁力搅拌器上在室温条件下搅拌1～2小时后静置5分钟去除气泡，从而获得第二混合物溶液。
步骤16：将第二混合溶液进行流延处理并干燥，获得凝胶聚合物电解质。
在步骤14中获得了第二混合物溶液之后，在步骤16中，可以将第二混合物溶液置于模具中流延，然后置入干燥箱中，在60至120摄氏度的温度下干燥40至50小时。
这样，经过前述的各个步骤，即可获得所需要的凝胶聚合物电解质。
下面详细说明本发明的几个具体的实例。
实例1：
称取0.6g LiClO4溶于9.43ml PC与DEC的混合溶液中（其中PC与DEC的体积比为1:1），充分溶解配制成0.6mol/L的液体电解质；另称取0.098g PMMA与0.982g PVDF-HFP的混合聚合物基质，0.108g Al2O3加入到上述液体电解质中，另加10ml NMP混合，室温下磁力搅拌12h得到溶液A；取1.62g EMIBF4加入溶液A中，室温下搅拌1h，静置5分钟去除气泡，得到溶液B；将溶液B倒于聚四氟乙烯模具中流延，移于80℃干燥箱中，烘干40h后揭下，便得到共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜。
将所得到的共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜与不锈钢电极组成阻塞电池在电化学工作站测试，电导率为3.5mS/cm,电化学工作窗口为4.2V。
实例2：
称取0.8g LiClO4溶于9.43ml PC与DEC的混合溶液中（其中PC与DEC的体积比为1:1），充分溶解配制成0.8mol/L的液体电解质；另称取0.13g PMMA与1.31g PVDF-HFP的混合聚合物基质，0.137g Al2O3加入到上述液体电解质中，另加10ml NMP混合，室温下磁力搅拌12h得到溶液A；取2.2g EMIBF4加入溶液A中，室温下搅拌1h，静置5分钟去除气泡，得到溶液B；将溶液B倒于聚四氟乙烯模具中流延，移于80℃干燥箱中，烘干40h后揭下，便得到共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜。
将所得到的共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜与不锈钢电极组成阻塞电池在电化学工作站测试，电导率为5.22mS/cm,电化学工作窗口为4.1V。
实例3：
称取1g LiClO4溶于9.43ml PC与DEC的混合溶液中（其中PC与DEC的体积比为1:1），充分溶解配制成1mol/L的液体电解质；另称取0.182g PMMA与1.818g PVDF-HFP的混合聚合物基质，0.2g Al2O3加入到上述液体电解质中，另加10ml NMP混合，室温下磁力搅拌12h得到溶液A；取3g EMIBF4加入溶液A中，室温下搅拌1h，静置5分钟去除气泡，得到溶液B；将溶液B倒于聚四氟乙烯模具中流延，移于80℃干燥箱中，烘干40h后揭下，便得到共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜。
将所得到的共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜与不锈钢电极组成阻塞电池在电化学工作站测试，电导率为7.36mS/cm,电化学工作窗口为4.5V。
实例4：
称取1.2g LiClO4溶于9.43ml PC与DEC的混合溶液中（其中PC与DEC的体积比为1:1），充分溶解配制成1.2mol/L的液体电解质；另称取0.4g PMMA与2g PVDF-HFP的混合聚合物基质，0.24g Al2O3加入到上述液体电解质中，另加10ml NMP混合，室温下磁力搅拌12h得到溶液A；取3.6g EMIBF4加入溶液A中，室温下搅拌1h，静置5分钟去除气泡，得到溶液B；将溶液B倒于聚四氟乙烯模具中流延，移于80℃干燥箱中，烘干40h后揭下，便得到共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜。
将所得到的共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜与不锈钢电极组成阻塞电池在电化学工作站测试，电导率为4.3mS/cm,电化学工作窗口为4.05V。
实例5：
称取1.5g LiClO4溶于9.43ml PC与DEC的混合溶液中（其中PC与DEC的体积比为1:1），充分溶解配制成1.5mol/L的液体电解质；另称取0.5g PMMA与2.5g PVDF-HFP的混合聚合物基质，0.3g Al2O3加入到上述液体电解质中，另加10ml NMP混合，室温下磁力搅拌12h得到溶液A；取4.5g EMIBF4加入溶液A中，室温下搅拌1h，静置5分钟去除气泡，得到溶液B；将溶液B倒于聚四氟乙烯模具中流延，移于80℃干燥箱中，烘干40h后揭下，便得到共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜。
将所得到的共混离子液体复合凝胶聚合物电解质膜与不锈钢电极组成阻塞电池在电化学工作站测试，电导率为3.4mS/cm,电化学工作窗口为4.1V。
本发明的实施例中，针对传统凝胶聚合物电解质不能同时具备热稳定性、高电导率及较宽的电化学窗口等优点，提出通过共混和复合的方法对凝胶聚合物电解质进行改性，并且引入室温离子液体来制备共混离子液体复合凝胶聚合物电解质。通过本发明实施例的方法制备出的电解质电导率较高，热稳定性好、电化学窗口较宽、机械性能良好且能与电极材料很好的相容等，可以满足超级电容器和锂离子电池等的使用要求。
本发明的实施例中所提供的制造共混离子液体复合凝胶聚合物电解质的方法操作简单、生产成本低、安全性高且制备工艺易于掌控，可广泛应用于电解质的生产中。
以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
Claims (8)
1.一种制造凝胶聚合物电解质的方法，其特征在于，包括：
将电解质盐溶于增塑剂溶剂中，获得液体电解质溶液；
将聚合物基质材料加入所述液体电解质溶液中，加入无机填料进行复合改性，并且加入有机溶剂后均匀混合，获得第一混合溶液；
在所述第一混合溶液中加入离子液体，获得第二混合溶液；
将所述第二混合溶液在模具中进行流延处理并干燥，获得凝胶聚合物电解质。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电解质盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂或者六氟磷酸四乙基胺。
3.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于：所述增塑剂溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯中的一种或者多种。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：在所述液体电解质溶液中，所述电解质盐的浓度为0.6摩尔/升至1.5摩尔/升。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：所述聚合物基质材料为聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯，并且所述聚甲基丙烯酸甲酯与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的质量比为1:10至1:4；以及：所述聚合物基质材料与所述电解质盐的质量比为1.8:1至2.6:1。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无机填料为纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米氧化镁或者纳米二氧化钛，并且所述无机填料与所述聚合物基质材料的质量比为1:9至1:10.5。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或者1-甲基-2-吡咯烷酮，并且所述有机溶剂与所述聚合物基质材料的体积质量比为5:1至10:1。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述离子液体为1,2-二甲基-3-N-丁基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸或者1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸，并且所述离子液体与聚合物基质材料的质量比为1.5:1至2.2:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410474756.XA CN104362003A (zh) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | 一种制造凝胶聚合物电解质的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410474756.XA CN104362003A (zh) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | 一种制造凝胶聚合物电解质的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104362003A true CN104362003A (zh) | 2015-02-18 |
Family
ID=52529258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410474756.XA Pending CN104362003A (zh) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | 一种制造凝胶聚合物电解质的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104362003A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107039680A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 三星电子株式会社 | 固体电解质和包括所述固体电解质的锂电池 |
| CN110783114A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-11 | 西安合容新能源科技有限公司 | 一种耐高压水系电解液及其在高电压超级电容器中的应用 |
| CN113035587A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 西安交通大学 | 一种低温固态电解质的制备方法及其在低温固态超级电容器中的应用 |
| TWI760922B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-04-11 | 國立成功大學 | 電解質及其製作方法，以及鋰電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101740813A (zh) * | 2009-12-16 | 2010-06-16 | 北京理工大学 | 一种离子液体复合电解质材料 |
| CN102130364A (zh) * | 2011-02-12 | 2011-07-20 | 中南大学 | 一种锂硫二次电池体系用凝胶型聚合物电解质及制备方法 |
-
2014
- 2014-09-18 CN CN201410474756.XA patent/CN104362003A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101740813A (zh) * | 2009-12-16 | 2010-06-16 | 北京理工大学 | 一种离子液体复合电解质材料 |
| CN102130364A (zh) * | 2011-02-12 | 2011-07-20 | 中南大学 | 一种锂硫二次电池体系用凝胶型聚合物电解质及制备方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107039680A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 三星电子株式会社 | 固体电解质和包括所述固体电解质的锂电池 |
| CN110783114A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-11 | 西安合容新能源科技有限公司 | 一种耐高压水系电解液及其在高电压超级电容器中的应用 |
| CN110783114B (zh) * | 2019-11-20 | 2021-10-22 | 西安合容新能源科技有限公司 | 一种耐高压水系电解液及其在高电压超级电容器中的应用 |
| TWI760922B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-04-11 | 國立成功大學 | 電解質及其製作方法，以及鋰電池 |
| CN113035587A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 西安交通大学 | 一种低温固态电解质的制备方法及其在低温固态超级电容器中的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Karuppasamy et al. | Ionic liquid-based electrolytes for energy storage devices: A brief review on their limits and applications | |
| Liu et al. | Composition modulation and structure design of inorganic‐in‐polymer composite solid electrolytes for advanced lithium batteries | |
| Li et al. | Electrolytes in organic batteries | |
| Hoang Huy et al. | Inorganic fillers in composite gel polymer electrolytes for high-performance lithium and non-lithium polymer batteries | |
| Huo et al. | Challenges of polymer electrolyte with wide electrochemical window for high energy solid‐state lithium batteries | |
| CN105428719B (zh) | 高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用 | |
| CN103094610B (zh) | 一种锂离子电池用离子液体混合电解质 | |
| CN105374980A (zh) | 界面浸润的准固态碱金属电池、电池电极及电池制备方法 | |
| US11777142B2 (en) | Gelable system containing ether compounds, preparation method therefor and use thereof | |
| CN105914405A (zh) | 一种由环氧化合物原位开环聚合制备全固态聚合物电解质的制备方法以及在全固态锂电池中应用 | |
| CN103985900A (zh) | 一种改性聚合物电解质、其制备方法及其在锂电池中的应用 | |
| CN103545548B (zh) | 一种三维多孔聚合物电解质膜的制备方法 | |
| CN103682434B (zh) | 一种凝胶型离子液体/聚合物电解质的制备方法 | |
| Zhai et al. | Composite hybrid quasi-solid electrolyte for high-energy lithium metal batteries | |
| CN103840198A (zh) | 一种锂离子电池凝胶聚合物电解质及其制备方法 | |
| CN104362003A (zh) | 一种制造凝胶聚合物电解质的方法 | |
| CN104282939B (zh) | 一种锂离子电池高压电解液 | |
| Badi et al. | The impact of polymer electrolyte properties on lithium-ion batteries | |
| CN104681302A (zh) | 一种宽温高电压型超级电容器有机电解液及其制备方法 | |
| Austin Suthanthiraraj et al. | Nanocomposite polymer electrolytes | |
| Lu et al. | Polymer‐Based Solid‐State Electrolytes for High‐Energy‐Density Lithium‐Ion Batteries–Review | |
| Maia et al. | Designing versatile polymers for lithium-ion battery applications: a review | |
| CN103928707A (zh) | 一种高电压锂离子电池功能电解液及制备方法与应用 | |
| CN104241572B (zh) | 一种碱性固体聚合物电解质纤维膜的制备方法、膜和电池 | |
| Taneja et al. | Advancements in liquid and solid electrolytes for their utilization in electrochemical systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150218 |