凝胶电解质及其含有该电解质的锂离子电池的制备方法

凝胶电解质及其含有该电解质的锂离子电池的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种凝胶电解质及其含有该电解质的锂离 子电池制备方法。
【背景技术】
[0002] 自从1991年，碳材料创造性的运用于锂离子电池领域，并带来该领域革命性的变 化一一高效而安全的进行多次充放电后，其便被广泛的运用于移动电话、摄像机、笔记本电 脑以及其他便携式电器上。与传统的铅酸、Ni-Cd、MH-Ni电池相比，锂离子电池具有更高的 比体积能量密度、比重量能量密度、更好的环境友好性、更小的自放电以及更长的循环寿命 等，是二十一世纪理想的移动电器电源、电动汽车电源以及储电站用储电器。
[0003] 然而随着生活品味的提高，人们对移动用电器提出了更轻、更薄、更小、更持久、更 安全的新需求，相应的便对这些设备的供电器件提出了新的要求；能量密度更高、安全性更 好；而这其中供电器件即电池的安全性又与用户的生命材料安全息息相关，备受广大消费 者的关注。
[0004] 现阶段，解决电池安全问题的主要技术方案有陶瓷涂布或/和PVDF涂布以及聚合 物凝胶电解质。陶瓷涂布或/和PVDF涂布主要是在电极膜片或者隔离膜上涂覆一层厚度 为数微米的陶瓷或/和PVDF，陶瓷可以改善阴极活性物质氧化、提高电极膜片的刚度，从而 有效的提尚电芯的安全性能；而PVDF可以增加电极|旲片与隔尚|旲之间的粘接力，从而提尚 电芯的刚度，改善电芯滥用表现。但这些涂覆技术均要增加隔离膜厚度，并使用成本较高的 涂覆机器，且涂覆过程中经常出现坏品导致膜片或者隔离膜的浪费，从而大大增加了改技 术的实际运用成本。因此使用成本更为低廉、工艺更为简单的聚合物凝胶电解质解决以上 问题必将成为更为优越的方案。
[0005] 所谓聚合物凝胶电解质即是采用高分子量聚合物分散在液态锂离子电池电解质 中，通过高分子链段和液态电解质溶剂之间的相互作用（范德华力、氢键等）来包覆和锁定 液态电解质溶剂，形成一种高电导率的准固态电解质。但是传统的高分子量聚合物引入电 解质，往往会降低液态电解质原本的流动性、增加锂离子的扩散阻力，从而使得液态电解质 原本具有的电化学性能降低。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种凝胶电解质及其含有该电 解质的锂离子电池制备方法，该凝胶电解质具有优良的电化学性能及安全性；使用该电解 质的锂离子电池制备方法制备锂离子电池时，工艺简单、成本低廉，易于实现大批量生产。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 凝胶电解质，包括液态电解质、聚合物组分和引发剂，所述液态电解质包括溶剂、添加 剂和锂盐，其特征在于：所述聚合物组分包括由式（I)表示的单体聚合而成的聚合物：
【主权项】
1. 凝胶电解质，包括液态电解质、聚合物组分和引发剂，所述液态电解质包括溶剂、添 加剂和锂盐，其特征在于：所述聚合物组分包括由式（I)表示的单体聚合而成的聚合物：
2. 根据权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于：R1为直链烷基链、含有侧基的烷基 链或含有苯环的链段。
3. 根据权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于：R2为丙烯酸基或含有α -侧基的 丙烯酸酯基。
4. 根据权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于：所述式（I)表示的单体选自季壬 四醇四丙烯酸酯、季壬四醇四（α-甲基）丙烯酸酯、季壬四醇四（α-乙基）丙烯酸酯、季 戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四（α-甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（α-乙基）丙烯酸酯中 的至少一种。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的凝胶电解质，其特征在于：所述由式（I)表示的 单体聚合而成的聚合物占整个聚合物组分的比例为1〇%_1〇〇%。
6. 根据权利要求5所述的凝胶电解质，其特征在于：所述由式（I)表示的单体聚合而 成的聚合物占整个聚合物组分的比例为50%-100%。
7. 根据权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于：所述聚合物组分占凝胶电解质的 质量分数为〇. 1%_50%。
8. 根据权利要求7所述的凝胶电解质，其特征在于：所述聚合物组分占凝胶电解质的 质量分数为〇. 2%-10%。
9. 根据权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于：所述引发剂包括有机过氧化物引 发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂和氧化还原类引发剂中的至少一种；所述引发剂 的含量占凝胶电解质的质量分数为〇. 〇〇1%_5%。
10. 含有权利要求1至9中任一项所述的凝胶电解质的锂离子电池的制备方法，其特征 在于，包括以下步骤： 步骤一、将所述液态电解质与所述式（I)表示的单体混合均匀，得到混合物，然后向所 述混合物中加入所述引发剂制得凝胶电解质前驱体； 步骤二、将阴极极片、阳极极片以及隔离膜组装成裸电芯之后，入壳或袋，得到待注液 电芯； 步骤三、将步骤一中的凝胶电解质前驱体注入步骤二中的待注液电芯后封口，待膜片 充分浸润后，在引发环境下引发单体聚合； 步骤四、依次进行化成、整形、除气工序，制备得到成型后的电池。
【专利摘要】本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种凝胶电解质及其含有该电解质的锂离子电池制备方法，凝胶电解质包括液态电解质、聚合物组分和引发剂，液态电解质包括溶剂、添加剂和锂盐，聚合物组分包括以碳原子为中心，最大限度接枝丙烯酸酯基的高分子单体或高分子聚合物。与现有技术相比，本发明聚合物组分形成的凝胶电解质具有优良的电化学性能及安全性；同时，最大限度的接枝丙烯酸酯基，可以使得聚合反应发生后生成的聚合物具有最多的交联聚合点，形成的网络结构“网线”更加致密，因此具有更佳的锁定液态电解质的能力，使用该凝胶电解质制备的电芯具有更为优越的安全性能。
【IPC分类】H01M10-058, H01M10-0565, C08F220-14, C08F222-14, C08F122-14
【公开号】CN104733777
【申请号】CN201510088428
【发明人】杨玉洁
【申请人】广东烛光新能源科技有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月26日