水溶性高分子凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910374116.4
(22)申请日 2019.05.07
(71)申请人 南京工业大学
地址 210000 江苏省南京市新模范马路5号
(72)发明人 闫文其　梁士硕　马添翼　史一　
朱玉松　余能飞　吴宇平　
(74)专利代理机构 南京苏创专利代理事务所
(普通合伙) 32273
代理人 蒋真
(51)Int.Cl.
H01M 10/0525(2010.01)
H01M 10/0565(2010.01)
H01G 11/56(2013.01)
(54)发明名称
水溶性高分子凝胶聚合物电解质及其制备
方法与应用
(57)摘要
本发明属于高分子材料和电池领域，具体涉
及水溶性高分子材料凝胶聚合物电解质及其制
备，同时还包括此类凝胶聚合物电解质在一次或
二次电化学储能系统中的应用。

该类凝胶聚合物
电解质是由聚合物膜和液体电解质组成。

本发明
涉及一种凝胶聚合物电解质的制备方法，该方法
制备工艺简单，成本低廉，制备过程环保。

所制备
的凝胶聚合物电解质电导率高、电化学窗口宽、
锂离子迁移数高，且与电极材料相容性好，可有
效的抑制金属枝晶的生长，显著提升电池和电容
器的循环稳定性和倍率性能。

该凝胶聚合物电解
质可用于高能量密度、大容量、高安全性的一次
或二次电化学储能系统中。

权利要求书2页 说明书6页 附图7页CN 110299557 A 2019.10.01
C N 110299557
A
1.一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质，其特征在于：所述水溶性高分子凝胶聚合物电解质原料包括高分子或该高分子与无机填料的混合物；所述的高分子包括但不限于多糖，聚多元醇，聚合物盐及其他水溶性聚合物中的一种或多种；所述的无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的水溶性高分子凝胶聚合物电解质，其特征在于：所述多糖包括但不限于甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、壳聚糖、淀粉、海藻酸钠、琼脂中的一种或多种；所述聚多元醇包括但不限于聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)中的一种或多种；所述聚合物盐包括但不限于聚甲基丙烯酸盐、聚马来酸盐、聚磺酸盐中的一种或多种；其他水溶性聚合物包括但不限于聚丙烯酰胺(PAM)、水性聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种或多种；所述无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体中的一种或多种；无机快离子导体包括但不限于锂镧锆氧、碳酸钛锂、钛酸镧锂、硅铝酸锂中的一种或多种。

3.一种制备权利要求1或2所述的水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于：先将高分子或该高分子与无机填料混合物以一定比例溶于水中，然后经过冷冻干燥的方法得到三维网状结构的聚合物膜，将其辊压之后浸泡在有机液体电解质一段时间得到凝胶聚合物电解质。

4.根据权利要求3所述的一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述的冷冻干燥及加热辊压过程分别使用市售冷冻干燥机和辊压机。

5.根据权利要求3所述的一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将所述的高分子材料或该高分子与无机填料的混合物与水以1/1～1/100(w/w)比例混合，于20℃～80℃下搅拌溶解得到均一的混合物，并冷却至室温；
(2)将不同比例的液体混合物使用冷冻干燥机进行冷冻干燥，干燥温度为-60℃～0℃，得到网状多孔的聚合物膜；
(3)将上述聚合物膜通过辊压机，辊压温度为25℃～150℃，辊压1～100次，得到合适厚度的聚合物膜；
(4)将上述聚合物膜置于真空干燥箱中，在室温～120℃下真空干燥，去除痕量水；
(5)在无水无氧的环境中将上述干燥的聚合物膜浸泡在有机液体电解质中1min～48h，得到凝胶聚合物电解质。

6.根据权利要求5所述的一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的合适聚合物膜的厚度为10μm～100μm。

7.根据权利要求5所述的一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于步骤(5)所述的无水无氧环境指水氧含量都小于0.1ppm、气氛为氩气的手套箱。

8.根据权利要求5所述的一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于步骤(5)所述的液体电解质是有机溶剂或者离子液体与电池级电解质锂盐、钠盐、钾盐的溶液。

浓度在0.5mol L-1～2mol L-1之间。

9.根据权利要求8所述的一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丙酯、γ～丁内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯中的一种或多种。

10.如权利要求1-2所述的一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质在一次或二次电化学储能系统中的应用。

水溶性高分子凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用
技术领域
[0001]本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用。

背景技术
[0002]锂离子电池是当前重要的电化学储能装置，具有能量密度高、环境友好，无记忆效应等优点，商业化以来已对现代生活产生了深远影响，已成为3C产品、电动汽车(EV)及小型智能电网等首选储能设备。

然而，当下锂离子电池受自身条件所限，需大量使用有机液体电解液。

有机液体电解液在电池滥用、内部过热或微短路的情况下极易燃烧，引起电池安全事故。

为提高电池的安全性，固态电解质成为研究人员关注的焦点。

固态电解质可分为无机快离子导体和凝胶聚合物电解质(gel polymer electrolytes，GPEs)，前者由于与电极相容性较差，产生较大的界面电阻，故凝胶聚合物电解质被认为是较为合适的固态电解质系统。

凝胶是一个被溶胀的聚合物网络体系，其特殊的网络结构同时具有液体的分散传导性和固体的粘聚性，与电极反应性低，相容性好，避免了液体电解质易燃易爆及无机快离子导体与电极相容性差等缺点。

另外，凝胶聚合物电解质具有与传统有机液体电解液相当的电导率，且热稳定性好、电化学窗口宽，已成为固态电解质的研究热点。

现阶段凝胶聚合物电解质的制备过程中耗费大量有机溶剂，造成严重的环境污染，同时制备工艺复杂、成本高昂，因此，有必要开发水溶性聚合物为原料的聚合物电解质体系。

[0003]水溶性高分子，如多糖(甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、壳聚糖、淀粉、海藻酸钠、琼脂等)、聚多元醇(聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)等)、聚合物盐(聚(甲基)丙烯酸盐、聚马来酸盐、聚磺酸盐等)及其他水溶性聚合物(聚丙烯酰胺(PAM)、水性聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等)等。

制备工艺简单，成本较低，广泛应用于食品、医疗、服装、美容、建筑、电子电气、办公设备、航空航天等诸多行业。

[0004]真空冷冻干燥法(冷冻干燥法)是利用冰晶升华的原理，在低温(-10℃～-70℃)、低压(1.3～20Pa)条件下，将已结冻的样品经过冰直接升华为蒸汽使得样品干燥的一种方法。

与普通加热干燥方法不同，物料中的水是以固态冰的形式直接升华干燥，物料保持原来冰架子的形状，因此所得样品体积不变，疏松多孔。

通过该种方法制备的高分子膜孔隙率高，吸液率高。

另外，网状结构能有效防止电池循环过程中金属锂的不均匀沉积，对金属枝晶生长有良好抑制作用，在锂金属二次电池中显示了较好的应用前景。

发明内容
[0005]本发明的目的在于采用冷冻干燥和热压法制备一种凝胶聚合物电解质，制备工艺简单、环境友好且成本低廉。

制备的凝胶聚合物电解质具有电导率高、机械性能良好、离子迁移数大、电化学窗口宽等特点，可大幅提升电化学储能系统的循环稳定性和倍率性能。

[0006]本发明的目的还在于制备的凝胶聚合物电解质与电化学储能系统的电极材料黏附力强，能够有效避免微短路，克服现有电解质易燃、易爆等引起的安全问题。

[0007]为达成上述目的，本发明解决方案如下：
[0008]一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质，其特征在于：所述水溶性高分子凝胶聚合物电解质的原料包括高分子或该高分子与无机填料的混合物；所述的高分子包括但不限于多糖，聚多元醇，聚合物盐及其他水溶性聚合物中的一种或多种；所述的无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体中的一种或多种。

[0009]所述多糖包括但不限于甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、壳聚糖、淀粉、海藻酸钠、琼脂中的一种或多种；所述聚多元醇包括但不限于聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)中的一种或多种；所述聚合物盐包括但不限于聚甲基丙烯酸盐、聚马来酸盐、聚磺酸盐中的一种或多种；其他水溶性聚合物包括但不限于聚丙烯酰胺(PAM)、水性聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种或多种；所述无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体中的一种或多种；无机快离子导体包括但不限于锂镧锆氧、碳酸钛锂、钛酸镧锂、硅铝酸锂中的一种或多种。

[0010]一种制备所述的水溶性高分子凝胶聚合物电解质的方法，其特征在于：先将高分子或该高分子与无机填料混合物以一定比例溶于水中，然后经过冷冻干燥的方法得到三维网状结构的聚合物膜，将其辊压之后浸泡在有机液体电解质一段时间得到凝胶聚合物电解质。

[0011]所述的冷冻干燥及加热辊压过程分别使用市售冷冻干燥机和辊压机。

[0012]一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：[0013](1)将所述的高分子材料或该高分子与无机填料的混合物与水以1/1～1/100(w/ w)比例混合，于20℃～80℃下搅拌溶解得到均一的混合物，并冷却至室温；
[0014](2)将不同比例的液体混合物使用冷冻干燥机进行冷冻干燥，干燥温度为-60℃～0℃，得到网状多孔的聚合物膜；
[0015](3)将上述聚合物膜通过辊压机，辊压温度为25℃～150℃，辊压1～100次，得到合适厚度的聚合物膜；
[0016](4)将上述聚合物膜置于真空干燥箱中，在室温～120℃下真空干燥，去除痕量水；[0017](5)在无水无氧的环境中将上述干燥的聚合物膜浸泡在有机液体电解质中1min～48h，得到凝胶聚合物电解质。

[0018]步骤(3)所述的合适聚合物膜的厚度为10μm～100μm。

[0019]步骤(5)所述的无水无氧环境指水氧含量都小于0.1ppm、气氛为氩气的手套箱。

[0020]步骤(5)所述的液体电解质是有机溶剂或者离子液体与电池级电解质锂盐、钠盐、钾盐的溶液。

浓度在0.5mol L-1～2mol L-1之间。

[0021]所述有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丙酯、γ～丁内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯中的一种或多种。

[0022]一种水溶性高分子凝胶聚合物电解质在一次或二次电化学储能系统中的应用。

[0023]所述的水溶性高分子包括但不限于多糖(甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、壳聚糖、淀粉、海藻酸钠、琼脂等)、聚多元醇(聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)等)、聚合物盐(聚(甲基)丙烯酸盐、聚马来酸盐、聚磺酸盐等)及其他水溶性聚合物(聚丙烯酰胺(PAM)、水性聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等)中的一种或多种。

涉及的无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体(锂镧锆氧、碳酸钛锂、
钛酸镧锂、硅铝酸锂等)的一种或多种。

[0024]上述有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、、碳酸二乙酯、碳酸亚丙酯、γ～丁内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯中的一种或几种；电解质锂盐包括但不限于六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、双草酸硼酸锂(LiBOB)；钠盐包括但不限于高氯酸钠(NaClO4)、六氟磷酸锂(NaPF6)、双草酸硼酸钠(NaBOB)、四氟硼酸钠(NaBF4)、六氟砷酸钠(NaAsF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺钠(NaTFSI)、二(三氟甲基磺酰)亚胺钠(NaN(CF3SO2)2)；钾盐包括但不限于高氯酸钾(KClO4)、六氟磷酸钾(KPF6)、双草酸硼酸钾(KBOB)、四氟硼酸钾(KBF4)、六氟砷酸钾(KAsF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺钾(KTFSI)、二(三氟甲基磺酰)亚胺钾(KN(CF3SO2)2)。

[0025]本发明使用水作为溶剂，避免了常规聚合物电解质使用有机溶剂带来的环境污染，并且高分子原料来源广泛，制备工艺简单，成本低廉。

所制备的凝胶聚合物电解质与电极有很好的粘附性，能有效抑制金属枝晶的生长，预防微短路，同时具有离子迁移数高、电化学窗口宽、电导率高等优点，有利于储能系统长循环和倍率性能的提升，此方法制的凝胶聚合物电解质产品可广泛应用于锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池或超级电容器等电化学储能装置中中。

[0026]本发明属于高分子材料和电池领域，具体涉及水溶性高分子材料凝胶聚合物电解质及其制备，同时还包括此类凝胶聚合物电解质在一次或二次电化学储能系统中的应用。

该类凝胶聚合物电解质是由聚合物膜和液体电解质组成。

制备此类聚合物膜的原料是一些水溶性高分子(或水溶性高分子与无机填料的复合物)，涉及的高分子包括但不限于多糖(甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、壳聚糖、淀粉、海藻酸钠、琼脂等)、聚多元醇(聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)等)、聚合物盐(聚(甲基)丙烯酸盐、聚马来酸盐、聚磺酸盐等)及其他水溶性高分子材料(聚丙烯酰胺(PAM)、水性聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP))中的一种或多种。

涉及的无机填料包括但不限于氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、无机快离子导体(锂镧锆氧、碳酸钛锂、钛酸镧锂、硅铝酸锂等)的一种或多种。

本发明涉及一种凝胶聚合物电解质的制备方法，该方法制备工艺简单，成本低廉，制备过程环保。

所制备的凝胶聚合物电解质电导率高、电化学窗口宽、锂离子迁移数高，且与电极材料相容性好，可有效的抑制金属枝晶的生长，显著提升电池和电容器的循环稳定性和倍率性能。

该凝胶聚合物电解质可用于高能量密度、大容量、高安全性的一次或二次电化学储能系统中。

附图说明
[0027]图1a是本发明实施例聚合物膜(MC-membrane)表面扫描电镜图。

[0028]图1b是本发明实施例聚合物膜(MC-membrane)截面扫描电镜图。

[0029]图2a是本发明实施例聚合物膜(MC-membrane)及对比例1所用的Celgard 2730隔膜的TG图。

[0030]图2b是本发明实施例聚合物膜(MC-membrane)及对比例1所用的Celgard 2730隔膜的DSC图。

[0031]图3a是本发明实施例聚合物膜(MC-membrane)及对比例1所用的Celgard 2730隔
膜的热收缩测试图，比较常温(25℃)保温两小时的变化照片。

[0032]图3b是本发明实施例聚合物膜(MC-membrane)及对比例1所用的Celgard 2730隔膜的热收缩测试图，比较120℃保温两小时的变化照片。

[0033]图3c是本发明实施例聚合物膜(MC-membrane)及对比例1所用的Celgard 2730隔膜的热收缩测试图，比较150℃保温两小时的变化照片。

[0034]图4a是本发明实施例凝胶聚合物电解质(MC-GPE)及对比例1所得1molL-1LiPF6电解液饱和的Celgard 2730隔膜的TG图。

[0035]图4b是本发明实施例凝胶聚合物电解质(MC-GPE)及对比例1所得1molL-1LiPF6电解液饱和的Celgard 2730隔膜的DSC图。

[0036]图5是本发明实施例1凝胶聚合物电解质(MC-GPE)及对比例1所得1molL-1LiPF6电解液饱和的Celgard 2730隔膜的循环伏安曲线。

[0037]图6是本发明实施例凝胶聚合物电解质(MC-GPE)及对比例1所得1molL-1LiPF6电解液饱和的Celgard 2730隔膜的循环性能图(Li/LFP电池，1C倍率)。

[0038]图7是本发明实施例凝胶聚合物电解质(MC-GPE)及对比例1所得1mol L-1LiPF6电解液饱和的Celgard 2730隔膜的倍率性能(Li/LFP电池)。

[0039]图8a是本发明实施例1的Li/LFP电池在1C倍率循环200周前金属锂负极的表面SEM 图。

[0040]图8b是本发明实施例1的Li/LFP电池在1C倍率循环200周后，通过SEM观察凝胶聚合物电解质(MC-GPE)对锂枝晶的抑制能力图。

[0041]图8c是本发明对比例的Li/LFP电池在1C倍率循环200周后，通过SEM观察Celgard 2730隔膜对锂枝晶的抑制能力图。

具体实施方案
[0042]下面结合附图对发明做进一步说明。

[0043]如图1至图8，实施例1
[0044](1)将甲基纤维素(MC)与水按1/400(w/w)的混合，在常温下搅拌6个小时得到澄清均一的水溶液。

[0045](2)将水溶液倒入冷冻干燥机储物容器中，冷阱温度-60℃，真空度10Pa下进行冷冻干燥。

[0046](3)将干燥好的产品，通过80℃加热辊压，辊压30次，得到35μm厚的聚合物膜。

[0047](4)将制得的聚合物膜剪裁成适当尺寸后，置于真空干燥箱中，80℃干燥24小时以去除痕量水，真空状态下冷却到室温，转移进手套箱里保存。

将其浸泡在1molL-1LiPF6电解液(购自张家港国泰华容新材料有限公司)中12小时，即得甲基纤维素凝胶聚合物电解质(MC-GPE)。

[0048]实施例2
[0049](1)将羧甲基纤维素钠(CMC)、锂镧锆氧固态电解质和水按照1/1/200(w/w/w)的比例混合，在常温下搅拌6个小时得到分散好的水溶液。

[0050](2)将水溶液倒入冷冻干燥机储物容器中，冷阱温度-60℃，真空度10Pa下进行冷冻干燥。

[0051](3)将干燥好的产品，通过80℃加热辊压，辊压50次，得到35μm的聚合物膜。

[0052](4)将制得的电解质膜剪裁成适当尺寸后，置于真空干燥箱中，80℃干燥24小时以去除痕量水，真空状态下冷却到室温转移进手套箱里保存。

将其浸泡在1molL-1LiPF6电解液(购自张家港国泰华容新材料有限公司)中12小时即得羧甲基纤维素凝胶聚合物电解质(CMC-GPE)。

[0053]实施例3
[0054](1)将聚乙烯醇(PVA)和聚环氧乙烷(PEO)与水按照1/1/100(w/w/w)的比例混合，在常温下搅拌6个小时得到澄清均一的溶液。

[0055](2)将水溶液倒入冷冻干燥机储物容器中，冷阱温度-60℃，真空度10Pa下进行冷冻干燥。

[0056](3)将干燥好的产品，通过60℃加热辊压，辊压30次，辊压50次，得到20μm的聚合物膜。

[0057](4)将制得的电解质膜剪裁成适当尺寸后，置于真空干燥箱中，80℃干燥24小时以去除痕量水，真空状态下冷却到室温转移进手套箱里保存。

将其浸泡在1molL-1LiTFSI电解液(购自张家港国泰华容新材料有限公司)中12小时即得聚乙烯醇-据环氧乙烷凝胶聚合物电解质(PVA-PEO-GPE)。

[0058](5)活性炭作为负极，四氧化三钴为正极和聚乙烯醇-据环氧乙烷凝胶聚合物电解质组装成超级电容器。

[0059]对比例1
[0060]使用商用的锂离子电池隔膜(聚乙烯隔膜)(Celgard 2730)剪裁成适当的尺寸，然后置于80℃的真空干燥箱24个小时，真空下冷却后转至手套箱内保存。

电化学测试前需将其浸泡在1molL-1LiPF6电解液(购自张家港国泰华容新材料有限公司)中12小时。

[0061]对上述例1方法获得的甲基纤维素凝胶聚合物膜(MC-membrane)及对比例中Celgard 2730隔膜进行了红外光谱、扫描电镜显微镜、TG-DSC、吸液率、孔隙率及热收缩表征；对甲基纤维素凝胶聚合物电解质(MC-GPE)及吸收饱和液体电解液的Celgard 2730隔膜进行了TG-DSC、电导率、锂离子迁移数、CV及充放电测试。

[0062]孔隙率的计算先将所制备的电解质膜(MC-membrane)与Celgard 2730隔膜浸泡在正丁醇中4个小时之后，将公式(2)得到：
[0063]
[0064]其中，p是孔隙率，W0和W t分别代表原样品和吸饱正丁醇前和后膜的质量。

ρ和V分别是正丁醇的密度和膜的表观体积。

实施例1方法获得的聚合物膜(MC-membrane)孔隙率为52.5％，对比例中Celgard2730隔膜的孔隙率为37.8％。

所制备的高分子膜(MC-membrane)与Celgard 2730隔膜的吸液率通过将两种样品浸泡在电解液12小时后，根据公式(1)计算得到：
[0065]η＝(W t–W0)/W0×100％ (2)
[0066]其中，W0和W t分别代表原干膜和吸饱电解液后膜的质量。

实施例1方法获得的聚合物膜(MC-membrane)吸液率为148.2％，对比例中Celgard2730隔膜的吸液率为90.5％。

[0067]电导率的计算根据公式(3)得到：
[0068]σ＝l/(R b A)(S cm-1) (3)
[0069]其中，σ是电导率，l是膜的厚度，R b和A分别是膜的电阻和电极的面积。

实施例1方法获得甲基纤维素凝胶膜(MC-GPE)的室温电导率为0.7mS cm-1，对比例中Celgard 2730隔膜的电导率为0.43mS cm-1。

[0070]锂离子迁移数由公式(4)计算得到：
[0071]t Li+＝I SS/I0 (4)
[0072]其中，I0和I SS分别是通过计时流量法得到的初始态电流值和稳态电流值。

实施例1方法获得甲基纤维素凝胶膜(MC-GPE)的锂离子迁移数为0.48，对比例中Celgard 2730隔膜的锂离子迁移数为0.27。

[0073]从实施例和对比例的比较来看，基于简单的冷冻干燥方法制得的纤维素的凝胶聚合物电解质具有良好的热稳定性，价格低廉，高温下高安全性等特点，并且与电池电极具有较好的粘附性，能够有效预防电池的微短路。

相比传统商业隔膜，实施例所制备的凝胶聚合物电解质具有更高的电导率、锂离子迁移数和电化学性质，对大功率、高能量密度电动汽车及大型储能设备的发展具有重要意义。

图1a
图1b
图2a
图2b
图3a
图3b
图3c
图4a
图4b
图5
图6
图7
图8a
图8b
图8c。