System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种无枝晶凝胶电解质的制备方法及其应用技术_技高网

一种无枝晶凝胶电解质的制备方法及其应用技术

技术编号:41446484 阅读:6 留言:0更新日期:2024-05-28 20:37
本发明专利技术公开了一种无枝晶凝胶电解质的制备方法及其应用,包括卟啉基共价有机骨架(PPCOF)的合成;凝胶前驱体溶液的配制;原位聚合PMMA基凝胶电解质的制备。该电解质具有制备方法简单、原材料便宜易得、与电极界面接触好(原位聚合)等特点,有望解决PMMA基GPE电极接触不良、锂离子迁移数低及锂枝晶易于生长等问题,为无枝晶固态锂金属电池的发展提供了指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固态电解质制备,具体涉及一种无枝晶凝胶电解质的制备方法及其应用


技术介绍

1、传统的锂离子电池面临着与安全性和能量密度相关的挑战,这是由于液体电解质易于泄漏和爆炸。固态锂电池由于其阴极和阳极由固体电解质物理隔离,使其安全性得到大幅提高,因此成为锂电池的一种有前途的未来技术。聚合物电解质由于其良好的性能,包括良好的安全性和稳定性,以及高的机械灵活性,近年来研究广泛。为了获得优良的电池性能,要求聚合物电解质具有较高的离子电导率、锂离子迁移数、机械强度以及良好的电化学和热力学稳定性等性能。聚合物电解质可分为两类,一类是干态聚合物电解质(dpe),它的室温离子电导率较低(10-4~10-5s/cm),仍难于在电池中使用;另一类就是凝胶聚合物电解质(gpe),它是由聚合物、增塑剂和锂盐通过一定的方法形成具有合适微结构的聚合物网络,利用固定在微结构中的液态电解质分子实现离子传导。

2、虽然pmma基gpe具有优点,但是其锂离子迁移数偏低(锂离子迁移数一般不超过0.5),且难以与电极充分接触,影响了其进一步应用。理想的电解质体系锂离子迁移数应接近于1,且电解质应具有较高的锂离子迁移数才能减少充放电过程中的浓度极化,降低电池中的电位损失,促进锂的均匀传输,减缓锂枝晶生长,进而有效提升固态锂电池的长循环稳定性。


技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。

2、作为本专利技术其中一个方面,本专利技术提供一种无枝晶凝胶电解质的制备方法,其包括,

3、(1)将468.6mg对苯二甲醛溶解在150ml丙酸溶剂中,搅拌30min;加入484.8ul吡咯,100ul三氟乙酸,1ml硝基苯室温搅拌30min;

4、(2)将所得混合物升温至130℃,连续反应12h,过滤后用去离子水和乙醇洗涤3次,抽滤得到滤饼;

5、(3)在60℃真空干燥12h后,得到卟啉基共价有机骨架(ppcof)。

6、(4)量取1ml 1m lidfob电解液,溶剂为ec和dmc且二者体积比为1∶1(le);加入总质量为0.1g且摩尔比为5∶1的甲基丙烯酸甲酯(mma)和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(etpta,交联剂),混合搅拌5h;

7、(5)将0.005g ppcof加入到上述混合溶液中,搅拌5h;称取1wt%偶氮二异丁腈(aibn,引发剂)加入到上述混合溶液中,搅拌20min,得到前驱体溶液;

8、(6)pp隔膜两侧各滴加30ul上述前驱体混合溶液,组装li//li、li//lfp电池(cr2032);

9、(7)置于60℃烘箱中加热12h完成原位聚合,得到无枝晶凝胶电解质(e1m5f0.5)。

10、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(1)中,所述对苯二甲醛与吡咯的摩尔比为1∶2。

11、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(1)中,所述三氟乙酸作为酸催化剂,硝基苯作为氧化剂。

12、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(2)中,反应温度为130℃,反应时长为12h。

13、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(3)中,所述干燥,包括在60℃下烘干样品。

14、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(4)中,所述etpta作为交联剂,且与mma摩尔比为1∶5。

15、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(5)中,所述ppcof的重量占比为0.5wt%。

16、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(6)中,所述pp隔膜两侧各滴加30ul前驱体混合溶液。

17、作为本专利技术所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法的一种优选方案:步骤(7)中,所述原位热聚合温度为60℃,聚合时间为12h。

18、本专利技术的有益效果:本专利技术提供了一种无枝晶凝胶电解质的制备方法。本专利技术首先合成了卟啉基共价有机骨架(ppcof)作为电解质填料,实验结果表明,ppcof在制备的电解质中提供了快速的、连续的离子通道,加快锂离子在电解质中的传输,提高了离子电导率;同时,ppcof可以有效固载阴离子,进而提升凝胶电解质的锂离子迁移数,调控锂离子传输,均匀锂通量,从而有效减缓锂枝晶生长,提升固态锂电池寿命。其中该凝胶电解质在室温下具有高达1.01ms/cm的电导率和>5v的电化学窗口,组装的li//li的电池可以在0.5ma的电流下稳定循环近万小时,表现出极好的对锂稳定性;温度范围宽;而且组装的li//lfp全电池也具有良好的倍率及长循环性能。该电解质具有制备方法简单、原材料便宜易得、与电极界面接触好(原位聚合)等特点,有望解决pmma基gpe电极接触不良、锂离子迁移数低及锂枝晶易于生长等问题,为固态锂金属电池的发展提供一定思路。

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【技术保护点】

1.一种无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:包括,

2.根据权利要求1所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述对苯二甲醛与吡咯的摩尔比为1∶2。

3.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,反应温度为130℃,反应时长为12h。

4.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述干燥,包括在60℃下烘干样品。

5.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,甲基丙烯酸甲酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯摩尔比为5∶1。

6.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(5)中,所述卟啉基共价有机骨架在混合溶液中的重量占比为0.5wt%。

7.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:所述LiDFOB电解液的溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按照体积比1∶1混合。

8.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(6)中,所述PP隔膜两侧各滴加30uL所述前驱体混合溶液。

9.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述溶剂包括丙酸。

10.权利要求1所述的制备方法制备得到的无枝晶凝胶电解质在电池中的应用,其特征在于:所述电池包括锂电池。

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【技术特征摘要】

1.一种无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:包括,

2.根据权利要求1所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述对苯二甲醛与吡咯的摩尔比为1∶2。

3.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,反应温度为130℃,反应时长为12h。

4.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述干燥,包括在60℃下烘干样品。

5.根据权利要求1或2所述的无枝晶凝胶电解质的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,甲基丙烯酸甲酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯摩尔比为5∶1。

6.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:李忠涛任文婕林艳孔德斌赵青山吴明铂智林杰
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:发明
国别省市:

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