一种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着储能电源和电动车电源的发展，钠离子电池因其原料储量丰富、价格便宜、环境友好等特点，被认为是下一代储能和动力电池的理想选择。
[0003]钠离子电池大部分采用的是液态电解质，液态钠离子电池有一些不足之处:
[0004](1)液态钠离子电池中使用的液态有机电解液质在放电过程中容易分解产生气体，形成过大的蒸汽压，而且存在漏液的可能。
[0005](2)由于液态钠离子电池对内压积累不敏感，在滥用条件下极易发生燃烧、爆炸等危险。
[0006]因此在液态钠离子电池的基础上，开发了新一代钠离子电池:聚合物钠离子电池，由于它采用全固态结构，克服了液态钠离子电池可能出现的漏液造成的不安全性等问题。另外，由于电池采用软性材料封装，允许弯曲，折叠，外形设计可更加灵活、方便。
【发明内容】
[0007]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法。
[0008]本发明的目的是提供一种具有工艺简单，操作方便，经济实用，在降低电解液及该电解液电池的制备成本的同时，提高使用该电解液制备的电池性能等特点的钠离子电池用凝胶电解液的制备方法。
[0009]本发明所涉及的电解液制备方法包含基础电解液配制，电解液交联聚合以及使用前引发等三大步骤:
[0010]1.基础电解液配制
[0011]将电解质锂盐，复合有机溶剂加入到反应釜中，控制温度在0-90°C，优选为45°C，时间为1-20小时，优选为10小时，
[0012]所述电解质锂盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠的一种或两种组合，优选为六氟磷酸钠和高氯酸钠按20-32:1 (摩尔比)混合，电解质总浓度为1.15-1.2mol/L(以钠计)，优选浓度为 1.17mol/L，；
[0013]所述有机溶剂体系为碳酸酯类有机溶剂，这些碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)，有机溶剂比例为EC:DEC:EMC = 1-9:1-10:2-20(体积比)，优选为5:5:16
[0014]2.交联聚合
[0015]待完全溶解以后，配制聚合单体、交联剂和溶剂混合液，加入到电解液中；
[0016]所述聚合单体，为甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯腈(AN)、环氧乙烷(E0)、四氟乙烯(VDF)四种之中的一种，优选为VDF，加入量在10-20% (重量比)之间，优选为15%;所选交联剂为正己基丙烯酸酯加入量在22-34% (重量比)之间，优选为27% ;
[0017]3.使用前引发
[0018]配制引发剂溶液在装电池前混合均匀，然后在15-45°C下引发聚合，聚合时间为2-6小时，得到最终聚合物钠离子电池用凝胶电解液。
[0019]所选择的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸异丙酯中的一种或两种以上，优选为过氧化二苯甲酰，加入量为聚合单体和交联剂总质量的1.2% -2.2%，优选为 1.5%。
[0020]本发明钠离子电池用凝胶电解液的制备方法所采取的技术方案是:
[0021]—种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，其特点是:钠离子电池用凝胶电解液的制备过程包括以下步骤:
[0022](1)基础电解液配制
[0023]将电解质锂盐、复合有机溶剂，在温度0_90°C，时间1-20小时条件下配制电解液；电解质锂盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠的一种或两种组合，电解质总浓度以钠计为1.15-1.2mol/L ;复合有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂，包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯，体积比为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯=1-9:1-10:2-20 ;
[0024](2)交联聚合
[0025]配制聚合单体、交联剂和溶剂混合液，加入到电解液中；
[0026]聚合单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、环氧乙烷或四氟乙烯，加入量的重量比为10-20% ;交联剂为正己基丙烯酸酯，加入量的重量比为22-34% ;溶剂为碳酸二乙酯；
[0027](3)使用前引发
[0028]配制引发剂溶液在装电池前混合均匀，然后在15-65°C下引发聚合，聚合时间为
2-6小时，得到聚合物钠离子电池用凝胶电解液；
[0029]引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸异丙酯中的一种或几种，加入量为聚合单体和交联剂总质量的1.2% -2.2%。
[0030]本发明钠离子电池用凝胶电解液的制备方法还可以采用如下技术方案:
[0031]所述的钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，其特点是:电解质锂盐为按20-32:1摩尔比混合的六氟磷酸钠和高氯酸钠。
[0032]所述的钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，其特点是:引发剂溶液的溶剂为碳酸二乙酯，溶液质量百分比浓度为30 - 35%。
[0033]本发明具有的优点和积极效果是:
[0034]钠离子电池用凝胶电解液的制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有工艺简单，操作方便，经济实用，在降低电解液及该电解液电池的制备成本的同时，提尚使用该电解液制备的电池性能等优点。
【附图说明】
[0035]图1是各种电解液在常温下循环的循环性能曲线。
【具体实施方式】
[0036]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0037]参阅附图1。
[0038]实施例1
[0039]—种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，包含基础电解液配制，电解液交联聚合以及使用前引发等三大步骤:
[0040]将电解质钠盐(六氟磷酸钠和高氯酸钠按摩尔比20:1混合)，复合有机溶剂EC:DEC:EMC = 1:1:2(体积比)，加入到反应釜中，控制温度在25°C，时间为5小时，待完全溶解以后，配制聚合单体(MMA，15% )、交联剂(正己基丙烯酸酯，27% )和溶剂混合液，加入到电解液中，配制引发剂(偶氮二异丁腈，加入量为聚合单体和交联剂总质量的1.5%，溶液在装电池前混合均匀，然后在45-65°C下引发聚合，得到最终聚合物钠离子电池用凝胶电解液。
[0041]实施例2
[0042]—种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，包含基础电解液配制，电解液交联聚合以及使用前引发等三大步骤:
[0043]将电解质钠盐(六氟磷酸钠和高氯酸钠按摩尔比32:1混合)，复合有机溶剂EC:DEC:EMC = 9:10:20(体积比)，加入到反应釜中，控制温度在55°C，时间为4小时，待完全溶解以后，配制聚合单体(VDF，20% )、交联剂(正己基丙烯酸酯，34% )和溶剂混合液，加入到电解液中，配制引发剂(过氧化二苯甲酰，加入量为聚合单体和交联剂总质量的2%，溶液在装电池前混合均匀，然后在45-65°C下引发聚合，得到最终聚合物钠离子电池用凝胶电解液。
[0044]实施例3
[0045]—种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，包含基础电解液配制，电解液交联聚合以及使用前引发等三大步骤:
[0046]将电解质钠盐(六氟磷酸钠和高氯酸钠按摩尔比28:1混合)，复合有机溶剂EC:DEC:EMC = 2:2:19(体积比)，加入到反应釜中，控制温度在65°C，时间为3小时，待完全溶解以后，配制聚合单体(E0，15%)、交联剂(正己基丙烯酸酯，29%)和溶剂混合液，加入到电解液中，配制引发剂(过氧化二苯甲酰，加入量为聚合单体和交联剂总质量的1.8%，溶液在装电池前混合均匀，然后在45-65°C下引发聚合，得到最终聚合物钠离子电池用凝胶电解液。
[0047]对比例1
[0048]电解质钠盐为六氟磷酸钠，浓度为1.lmol/L,有机溶剂复配比例为EC:DEC:EMC=3:6:1 (重量比)，添加剂为VC和PS加入量为1%和2% (重量比)，配制成液态电解液。
[0049]对比例2
[0050]电解质钠盐为六氟磷酸钠，浓度为1.lmol/L,有机溶剂复配比例为EC:FEC:EMC=25:10:65 (W)，添加剂为PS和VEC，加入量为2%和1% (重量比)。
[0051 ] 本实施例钠离子电池用凝胶电解液的制备方法具有工艺简单，操作方便，经济实用，在降低电解液及该电解液电池的制备成本的同时，提高使用该电解液制备的电池性能等积极效果。
【主权项】
1.一种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，其特征是:钠离子电池用凝胶电解液的制备过程包括以下步骤: (1)基础电解液配制 将电解质锂盐、复合有机溶剂，在温度0-90°C，时间1-20小时条件下配制电解液；电解质锂盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠的一种或两种组合，电解质总浓度以钠计为1.15-1.2mol/L ;复合有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂，包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯，体积比为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯=1-9:1-10:2-20 ; (2)交联聚合 配制聚合单体、交联剂和溶剂混合液，加入到电解液中； 聚合单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、环氧乙烷或四氟乙烯，加入量的重量比为10-20% ;交联剂为正己基丙烯酸酯，加入量的重量比为22-34% ;溶剂为碳酸二乙酯； (3)使用前引发 配制引发剂溶液在装电池前混合均匀，然后在15-65°C下引发聚合，聚合时间为2-6小时，得到聚合物钠离子电池用凝胶电解液； 引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸异丙酯中的一种或几种，加入量为聚合单体和交联剂总质量的1.2% -2.2%。2.根据权利要求1所述的钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，其特征是:电解质锂盐为按20-32:1摩尔比混合的六氟磷酸钠和高氯酸钠。3.根据权利要求1所述的钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，其特征是:引发剂溶液的溶剂为碳酸二乙酯，溶液质量百分比浓度为30 - 35%。
【专利摘要】本发明涉及一种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法。本发明属于锂离子电池技术领域。一种钠离子电池用凝胶电解液的制备方法，包括以下步骤：(1)基础电解液配制：将电解质锂盐、复合有机溶剂，在温度0-90℃，时间1-20小时条件下配制电解液；(2)交联聚合：配制聚合单体、交联剂和溶剂混合液，加入到电解液中；聚合单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、环氧乙烷或四氟乙烯,交联剂为正己基丙烯酸酯；(3)使用前引发：配制引发剂溶液在装电池前混合均匀，然后在15-65℃下引发聚合，聚合时间为2-6小时，得到聚合物钠离子电池用凝胶电解液。本发明具有工艺简单，操作方便，经济实用，在降低制备成本的同时，提高使用该电解液制备的电池性能等优点。
【IPC分类】H01M10/058, H01M10/0565
【公开号】CN105355973
【申请号】CN201510658758
【发明人】许寒, 丁飞, 刘兴江, 李伟, 任丽彬
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月13日