本发明专利技术公开了一种具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：S01、将PMMA混合物加入有机溶剂中，搅拌均匀，得到共混溶液；以所述共混溶液的质量为100％计，所述PMMA混合物的质量百分比为10％～20％；S02、将步骤S01的共混溶液进行冷冻干燥，得到聚合物薄膜；S03、将步骤S02的聚合物薄膜浸泡于电解液中活化0.5h～2h，得到具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质。本发明专利技术还提供一种具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质。本申请通过控制冷冻温度的高低实现对聚合物网络大小及结构有序性的调控，能够实现离子的快速运输和传导。制得的聚合物凝胶电解质离子电导率高，机械性能优异。机械性能优异。机械性能优异。
【技术实现步骤摘要】
一种具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质及其制备方法
[0001]本申请属于锂离子电池
，特别是涉及一种具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质及其制备方法。
技术介绍
[0002]近年来，锂离子电池(LIB)储能系统的快速发展为可再生能源电站的高效运行提供了重要的支持。然而，目前传统的锂离子电池一般使用液态电解质，在使用过程中容易发生漏液，在过充、针刺和挤压等安全型测试中存在易燃易爆的危险，而且其负极SEI膜的不断生长使得锂电池内部活性锂不断损失，最终使的锂电池的循环性能无法满足现阶段发展需求。全固态电解质虽然不存在漏液风险，但是其存在室温电导率低等缺陷，远远不能达到实际应用的需求。相比之下，聚合物凝胶电解质不仅拥有液态电解质的高离子电导率，而且高分子聚合物凝胶骨架可以把液态电解质束缚在其中，减少了游离态溶剂，从而降低了电解液泄漏的风险，降低了电池系统燃烧爆炸的可能性，提高电池的安全性能。
[0003]目前，对聚合物凝胶电解质的研究主要集中在如何提高其在室温下的电导率和机械强度。专利CN111129583B公开了一种凝胶电解质及含有该电解质的锂离子电池的制备方法，该方法含有的凝胶电解质主要通过原位聚合法制得，制作过程相对简单，但凝胶聚合物电解质的制备过程可控性较差，极片与极片之间的凝胶电解质均一性较差，并且所制得的聚合物网络结构有序性较差，从而使得其离子导电率提高幅度很小。专利申请CN115558059A公开了一种极性聚合物网络凝胶电解质及其制备方法，由该方法所制得的聚合物凝胶电解质可有效地降低电解质中游离碳酸酯分子反应活性，形成稳定的SEI层，但是，制备得到的聚合物网络结构仍存在有序性差和可控性差的问题。
技术实现思路
[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质及其制备方法，解决现有的聚合物凝胶电解质存在网络结构各向异性差、离子电导率差以及可控性差等技术问题。本申请的聚合物凝胶电解质能够实现锂离子在正负极之间的通畅传导，并具备较好的机械性能。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供一种具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S01、将PMMA混合物加入有机溶剂中，搅拌均匀，得到共混溶液；以所述共混溶液的质量为100％计，所述PMMA混合物的质量百分比为10％～20％；
[0007]S02、将步骤S01的共混溶液进行冷冻干燥，得到聚合物薄膜；
[0008]S03、将步骤S02的聚合物薄膜浸泡于电解液中活化0.5h～2h，得到具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质。
[0009]作为优选的实施方式，步骤S01中，
[0010]所述PMMA混合物为含有PMMA的混合物。
[0011]所述PMMA混合物为PMMA/PVC/SiO2混合物、PMMA/SiO2混合物、PMMA/PVC/PVDF混合物、PMMA/PVC混合物、PMMA/PVDF混合物和PMMA/PVC/TiO2混合物中的一种。
[0012]优选的，所述PMMA混合物为PMMA/PVC/SiO2混合物。
[0013]所述PMMA/PVC/SiO2混合物中，所述PMMA、所述PVC和所述SiO2的质量比为(1～7):(1～5):(1～6)。
[0014]所述PMMA/SiO2混合物中，所述PMMA和所述SiO2的质量比为(3～8):(1～4)。
[0015]所述PMMA/PVC/PVDF混合物中，所述PMMA、所述PVC和所述PVDF的质量比为(4～7):(1～4):(2～6)。
[0016]所述PMMA/PVC混合物中，所述PMMA和所述PVC的质量比为(3～9):(1～7)。
[0017]所述PMMA/PVDF混合物中，所述PMMA和所述PVDF的质量比为(4～9):(1～6)。
[0018]所述PMMA/PVC/TiO2混合物中，所述PMMA、所述PVC和所述TiO2的质量比为(5～9):(3～6):(1～4)。
[0019]所述有机溶剂为DMF或/和THF。
[0020]所述搅拌的条件为于25℃～40℃搅拌4h～5h。
[0021]所述共混溶液的粘度为18000Pa.s～50000mPa.s。
[0022]作为优选的实施方式，步骤S02中，
[0023]以单个长10cm*宽10cm*高3cm的玻璃器皿计，每个所述玻璃器皿中均匀放置4g～5g所述共混溶液。
[0024]所述冷冻干燥通过如下方式实现：将所述共混溶液进行预冷冻后再进行长期冷冻干燥。
[0025]所述预冷冻为于
‑
10℃～
‑
60℃冷冻5min～30min；所述长期冷冻干燥为于
‑
40℃～
‑
60℃冷冻干燥1h～6h。
[0026]所述预冷冻在冷冻平台上进行；所述长期冷冻干燥在冷冻干燥机中进行。
[0027]作为优选的实施方式，步骤S03中，
[0028]所述浸泡在含水量小于0.1ppm、且含氧量小于0.1ppm的封闭器中进行浸泡。
[0029]所述封闭器为手套箱。
[0030]所述电解液包括锂盐、电解溶剂和负极成膜添加剂；以所述电解液的体积计，所述锂盐的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L；以所述电解液的重量为100％计，所述负极成膜添加剂的重量百分比为1％～5％。
[0031]所述锂盐为LiPF6、LiClO4和LiFSI中的一种。
[0032]所述电解溶剂为EC/DMC/EMC混合溶剂或EC/PC/EMC混合溶剂。
[0033]所述EC/DMC/EMC混合溶剂中，所述EC、所述DMC和所述EMC的质量比为(15～45):(10～50):(20～60)。
[0034]所述EC/PC/EMC混合溶剂中，所述EC、所述PC和所述EMC的质量比为(15～45):(10～50):(20～60)。
[0035]所述负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯。
[0036]另一方面，本专利技术实施例还提供由上述制备方法得到的具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质。
[0037]本申请采用PMMA混合物、通过控制冷冻温度的高低实现对聚合物网络大小及结构
有序性的调控，并通过冷冻干燥实现聚合物网络结构的各向异性，从而实现离子在正负极之间的快速运输和传导，进而有效提高聚合物凝胶电解质的离子电导率。所采用的PMMA混合物能够进一步提高聚合物电解质的离子电导率，并实现网络结构的优异机械性能。制备得到的聚合物凝胶电解质具有高离子电导率、优异的机械性能和较高的生产一致性，具有很强的使用加工能力，能够根据实际使用需要制定聚合物凝胶电解质薄膜的厚度。
附图说明
[0038]通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S01、将PMMA混合物加入有机溶剂中，搅拌均匀，得到共混溶液；以所述共混溶液的质量为100％计，所述PMMA混合物的质量百分比为10％～20％；S02、将步骤S01的共混溶液进行冷冻干燥，得到聚合物薄膜；S03、将步骤S02的聚合物薄膜浸泡于电解液中活化0.5h～2h，得到具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质。2.根据权利要求1所述的具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述PMMA混合物为PMMA/PVC/SiO2混合物、PMMA/SiO2混合物、PMMA/PVC/PVDF混合物、PMMA/PVC混合物、PMMA/PVDF混合物和PMMA/PVC/TiO2混合物中的一种。3.根据权利要求2所述的具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述PMMA/PVC/SiO2混合物中，所述PMMA、所述PVC和所述SiO2的质量比为(1～7):(1～5):(1～6)；所述PMMA/SiO2混合物中，所述PMMA和所述SiO2的质量比为(3～8):(1～4)；所述PMMA/PVC/PVDF混合物中，所述PMMA、所述PVC和所述PVDF的质量比为(4～7):(1～4):(2～6)；所述PMMA/PVC混合物中，所述PMMA和所述PVC的质量比为(3～9):(1～7)；所述PMMA/PVDF混合物中，所述PMMA和所述PVDF的质量比为(4～9):(1～6)；所述PMMA/PVC/TiO2混合物中，所述PMMA、所述PVC和所述TiO2的质量比为(5～9):(3～6):(1～4)。4.根据权利要求1所述的具有运输网络结构的聚合物凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述有机溶剂为DMF或/和THF；所述搅拌的条件为于25℃～40℃搅拌4h～5h；所述共混溶液的粘度为18000Pa.s～5...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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