一种凝胶电解质及其制备方法、应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115954540A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310004936.0(22)申请日2023.01.03(71)申请人上海电气集团股份有限公司地址200336上海市长宁区兴义路8号30层(72)发明人苏秀丽陈婧晗李旺(74)专利代理机构上海弼兴律师事务所31283专利代理师刘奉丽(51)Int.Cl.H01M10/0565(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/42(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种凝胶电解质及其制备方法、应用(57)摘要本发明公开了一种凝胶电解质及其制备方法、应用。该凝胶电解质的制备方法包括下述步骤：S1：将埃洛石纳米管HNTs、聚偏二氟乙烯PVDF或聚偏氟乙烯‑六氟丙烯PVDF‑HFP、N‑甲基吡咯烷酮NMP的混合溶液涂覆在基质上，制得膜前体；混合溶液中，HNTs的含量为1～9％；PVDF或PVDF‑HFP的含量为9～10％；S2：将涂覆有膜前体的基质从底部进行冷却，再移至凝固浴中即可制得PVDF@HNTs复合膜或PVDF‑HFP@HNTs复合膜；冷却的条件为在5s内降温至‑80～‑60℃；S3：将PVDF@HNTs复合膜或PVDF‑HFP@HNTs复合膜浸入电解液中，干燥即可。本发明提供的凝胶电解质呈蜂窝状结构，且其具有稳定性高、机械性能和电化学性能优异的效果。CN115954540ACN115954540A权利要求书1/2页1.一种凝胶电解质的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：S1：将埃洛石纳米管HNTs、聚偏二氟乙烯PVDF或聚偏氟乙烯‑六氟丙烯PVDF‑HFP、N‑甲基吡咯烷酮NMP的混合溶液涂覆在基质上，制得膜前体；所述混合溶液中，所述HNTs的含量为1～9％，％是指HNTs占混合溶液的质量百分比；所述PVDF或所述PVDF‑HFP的含量为9～10％，％是指PVDF或PVDF‑HFP占混合溶液的质量百分比；S2：将涂覆有膜前体的基质从底部进行冷却，再移至凝固浴中即可制得PVDF@HNTs复合膜或PVDF‑HFP@HNTs复合膜；所述冷却的条件为在5s内降温至‑80～‑60℃；S3：将所述PVDF@HNTs复合膜或所述PVDF‑HFP@HNTs复合膜浸入电解液中，干燥即可。2.如权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，S1中，所述HNTs的含量为1％、2％、3％或4％；和/或，S1中，所述PVDF或所述PVDF‑HFP的含量为6％、7％、8％或9％；和/或，S1中，所述混合溶液中，固含量为8～15％，优选为6～10％，例如10％；和/或，S1中，所述混合溶液通过先将所述HNTs溶解于所述NMP中，再加入所述PVDF或所述PVDF‑HFP制得；和/或，S1中，所述涂覆的方式为刮刀涂布；和/或，S1中，所述基质为PTFE基板；和/或，S1中，所述膜前体的厚度为50～300μm，例如100μm。3.如权利要求2所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，S1中，所述溶解的方式为超声分散；所述超声分散的时间优选为10min；和/或，S1中，所述PVDF或所述PVDF‑HFP加入后，通过加热搅拌的方式溶解；所述加热的温度优选为50℃。4.如权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，S2中，所述冷却采用液氮处理或冷阱处理；和/或，S2中，所述凝固浴的温度为‑20～0℃；和/或，S2中，所述凝固浴的溶剂为去离子水或有机溶剂；和/或，S2中，凝固浴处理后，还进行干燥的操作。5.如权利要求4所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，当采用液氮处理时，将所述基质的底部与液氮接触即可；当采用冷阱处理时，温度达到能够冷冻膜前体即可；和/或，S2中，所述有机溶剂的种类为聚合物PVDF或PVDF‑HFP的不良溶剂，优选为异丙醇；和/或，S2中，所述干燥的操作可不采用冷冻干燥；和/或，所述干燥为先于烘箱中60℃烘干1～2h，再于80℃真空干燥12h。6.如权利要求1所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，S3中，所述PVDF@HNTs复合膜或所述PVDF‑HFP@HNTs复合膜在浸入前还包括裁切的操作；和/或，S3中，所述电解液为超高浓度电解液SCE；优选地，所述超高浓度电解液SCE包括：锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI，溶剂为氟代碳酸乙烯酯FEC和碳酸二甲酯DMC混合溶液；和/或，S3中，所述干燥为真空干燥；所述真空干燥的时间优选为1h；2CN115954540A权利要求书2/2页和/或，S3中，所述干燥后还可包括静置的操作；所述静置的时间优选为6h。7.如权利要求6所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述锂盐的浓度为2～5M，例如3M；和/