凝胶电解质电芯、凝胶聚合物锂离子电池及其制备方法，及电动车的制作方法
【专利说明】凝胶电解质电巧、凝胶聚合物裡离子电池及其制备方法，及电 动车 【技术领域】
[0001] 本发明设及裡离子电池技术领域，尤其设及一种凝胶电解质电忍、凝胶聚合物裡 离子电池及其制备方法、电动车。 【【背景技术】】
[0002] 进入21世纪，随着世界经济的发展，人民生活水品的提高，能源供给与能源需求之 间的矛盾日益尖锐。同时，燃烧煤、石油和天然气为代表的化石燃料带来的空气污染、溫室 效应等全球问题严重破坏了人类的生存环境。为了应对益严峻的"能源危机"和日益严格的 环境保护要求，各国政府纷纷出台新的能源政策，鼓励发展新型绿色能源。化学电源（电池） 作为一种可W便利快捷地存储化学能，并可将储存的化学能高效、无污染地转化为电能储 存。在众多化学电源中，裡离子电池具有能量密度高、输出电压高、输出功率大、自放电效应 小、工作溫度宽、无记忆效应和环境友等特点，已被广泛应用于移动电话、便携式计算机、摄 像机、照相机等便携式电子设备中。而随着科技社会的进一步发展与化石能源的快速衰减， 裡离子电池也作为目前受到广泛关注的电动汽车W及混合电动汽车所需的轻型高能动力 电源进行了系统深入的研发与商业化生产。
[0003] 裡离子电池有机液体电解质在电池滥用、内部短路及过热情况下容易发生漏液导 致电池着火爆炸事故的发生，安全性有待提高。作为一种特殊的物质形态，凝胶既不是液体 也不是固体，但是也可W反过来说其既是液体也是固体，运种二元性保证了凝胶既具有固 体的粘结性，也具有液体扩散传输物质的性质。由此发展起来的凝胶聚合物电解质电池能 显著提高液体电解质裡离子电池的安全性能，其凝胶电解质易于加工成各种形状的薄膜， 进而制成超薄、形状各异的电池，W适应电子产品微型化、薄型化、轻型化的发展。
[0004] 现有技术中公开了一种裡离子电池凝胶电解质及其含该凝胶电解质的裡离子电 池的制备方法。其所设及的凝胶电解质包括液态电解质、聚合物组分和引发剂，其凝胶电解 质须在使用前一个月加入引发剂制得，其电池组装包括凝胶电解质制备、裸电忍制备、入壳 封装、烘烤、注入凝胶电解质、封口、高溫引发聚合、化成、整形、除气等，得到凝胶电解质裡 离子电池。该方法的凝胶电解质制备周期长，采用热聚合工艺可能存在发生热胀、热鼓现象 而影响电池性能，而且热聚合反应通常不是很彻底，残留的单体反过来会影响整个电池的 电化学性能。现有技术中还公开了 WPAN(过氧乙SS硝酸，PeroxyAcetyl Nitrate)为骨架基 体的凝胶聚合物电解质，先将PAN做成微孔膜，再将其浸泡于自制的液态电解液中，5~ 60min，凝胶电解质制备完成，该工艺简单，先做微孔膜，再浸泡吸液，最后将吸液后的膜与 极片一起组装成电池，能够有效避免热聚合工艺的缺陷，但是微孔膜的吸液量W及凝胶电 解质膜与极片基体的界面相容性很难控制。 【
【发明内容】
】
[0005] 为克服目前凝胶电解质与极片界面相容性不佳的问题，本发明提供一种凝胶电解 质电忍、凝胶聚合物裡离子电池及其制备方法，及电动车。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一技术方案:一种凝胶电解质电忍的制备方法， 提供至少一正极极片及至少一负极极片，所述凝胶电解质电忍的制备方法包括:制备混合 液C与电解液D;利用所述混合液C在所述正极极片和/或所述负极极片的至少一表面上形成 凝胶膜;及所述凝胶膜吸收所述电解液D形成含驻液的凝胶电解质膜，将所述含驻液的凝胶 电解质膜进一步制成凝胶电解质电忍;其中，所述混合液C包括液态混合物A与液态混合物 B，所述液态混合物A包括高分子聚合物与有机溶剂，所述液态混合物B包括有机溶剂及混合 液添加剂;所述电解液D包括复合裡盐、增塑剂及电解液添加剂。
[0007] 优选地，W所述混合液C与所述电解液D的总质量为100%，所述混合液C包括如下 的组分:高分子聚合物：1 %~80%，有机溶剂：10%~99%及混合液添加剂:0%~50 % ;所 述电解液D包括如下的组分:复合裡盐:0.1 %~50% ;增塑剂:0.5%~89% ;及电解液添加 剂:0% ~50%。
[0008] 优选地，W所述混合液C与所述电解液D的总质量为100%，所述混合液C包括如下 的组分:高分子聚合物:0.1 %~20 %，有机溶剂:60%~90%及混合液添加剂:0%~10% ; 所述电解液D包括如下的组分:复合裡盐:0.1%~20%;增塑剂:5%~20%;电解液添加剂： 0% ~10%。
[0009] 优选地，在所述正极极片和/或所述负极极片的至少一表面上形成凝胶膜具体包 括:将所述混合液C涂覆于所述正极极片和/或所述负极极片至少一表面上;待所述混合液C 涂覆完成后，将涂覆有所述混合液C的所述正极极片和/或所述负极极片进行真空烘干操 作，烘干溫度为-10°C~120°C，压力为-5Mpa~5Mpa，烘干时间为30s~24h，烘干完成后形成 所需凝胶膜。
[0010] 优选地，在所述真空烘干操作过程中设置自动换气0~100次。
[0011] 优选地，将表面生长有凝胶膜的所述正极极片和/或所述负极极片浸入所述电解 液D中的浸泡时间为ls-24h，待所述凝胶膜吸收所述电解液D完全后，得到含驻液的凝胶电 解质膜。
[0012] 优选地，将所述负极极片和/或所述正极极片组装为未注液电忍；其中，至少一所 述负极极片或至少一所述正极极片上形成有所述凝胶膜，在所述未注液电忍中注入所述电 解液D，所述凝胶膜吸收所述电解液D。
[0013] 优选地，至少一所述负极极片与至少一所述正极极片W交替叠片设置。
[0014] 优选地，所述高分子聚合物包括聚氯乙締、氯化聚氯乙締、聚苯乙締、聚氧化乙締、 聚甲基丙締酸甲醋、聚偏氣乙締、聚丙締腊、偏氣乙締-六氣丙締共聚物、聚乙締、甲基丙締 酸甲醋或热塑性丙締酸树脂中的一种或几种;所述有机溶剂包括丙酬、N-甲基化咯烧酬、无 水乙醇、二甲基亚讽、二甲基甲酯胺、四氨巧喃或乙酸乙醋中的一种或几种;及所述裡盐包 括六氣憐酸裡、高氯酸裡、六氣神酸裡、四氣棚酸裡、四氯侣酸裡、双=氣甲烧横酷亚胺裡、 =氣甲基横酸裡、二草酸棚酸裡、氯代四氣棚酸裡、草酸二氣棚酸裡、全氣甲基横酸裡、氣化 裡、碳酸裡或氯化裡中的一种或几种。
[0015] 为解决上述技术问题，本发明提供又一技术方案:一种凝胶电解质电忍，其包括至 少一正极极片、至少一负极极片及至少一含驻液的凝胶电解质膜，所述含驻液的凝胶电解 质膜由混合液C在所述正极极片和/或所述负极极片的至少一表面上形成凝胶膜后吸收电 解液D形成；其中，所述混合液C包括液态混合物A与液态混合物B，所述液态混合物A包括高 分子聚合物与有机溶剂，所述液态混合物B包括有机溶剂及混合液添加剂;所述电解液D包 括复合裡盐、增塑剂及电解液添加剂。
[0016] 优选地，所述凝胶膜为多孔网状结构，所述凝胶膜的厚度为IOwii~200WI1。
[0017] 为解决上述技术问题，本发明提供又一技术方案：一种凝胶聚合物裡离子电池的 制备方法，提供至少一正极极片及至少一负极极片；制备混合液C与电解液D;利用所述混合 液C在所述正极极片和/或所述负极极片的至少一表面上形成凝胶膜;所述凝胶膜吸收所述 电解液D形成含驻液的凝胶电解质膜，将所述含驻液的凝胶电解质膜进一步制成凝胶电解 质电忍;及将所述凝胶电解质电忍制成所需的凝胶聚合物裡离子电池;其中，所述混合液C 包括液态混合物A与液态混合物B，所述液态混合物A包括高分子聚合物与有机溶剂，所述液 态混合物B包括有机溶剂及混合液添加剂;所述电解液D包括复合裡盐、增塑剂及电解液添 加剂。
[0018] 优选地，在所述正极极片和/或所述负极极片的至少一表面上形成凝胶膜之前，将 所述正极极片和/或所述负极极片进行裁切与预处理。
[0019] 为解决上述技术问题，本发明提供又一技术方案:一种凝胶聚合物裡离子电池，其 包括凝胶电解质电忍，所述凝胶电解质电忍包括至少一正极极片、至少一负极极片及至少 一含驻液的凝胶电解质膜，所述含驻液的凝胶电解质膜由混合液C在所述正极极片和/或所 述负极极片的至少一表面上形成凝胶膜后吸收电解液D形成;其中，所述混合液C包括液态 混合物A与液态混合物B，所述液态混合物A包括高分子聚合物与有机溶剂，所述液态混合物 B包括有机溶剂及混合液添加剂;所述电解液D包括复合裡盐、增塑剂及电解液添加剂。
[0020] 为解决上述技术问题，本发明提供又一技术方案:一种电动车，其包括如上所述凝 胶聚合物裡离子电池。
[0021] 相对于现有技术，本发明提供一种凝胶电解质电忍、凝胶聚合物裡离子电池及其 制备方法，及电动车，其中，所述凝胶电解质电忍、凝胶聚合物裡离子电池及电动车中包括 至少一凝胶膜，所述凝胶膜为多孔网状结构，所述凝胶膜对于电解液具有较高的驻液量，采 用本发明所提供的制备方法有利于增强凝胶聚合物中的液相离子传输机制，从而提高离子 电导率，凝胶电解质膜基体是原位生长于极片上，与极片界面的兼容性好，因此不存在现有 热引发聚合工艺存在的弊端，具有较低界面阻抗性。 【【具体实施方式】】
[0022] 为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施实例，对本发 明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不用 于限定本发明。
[0023] 本发明第一实施例提供一种凝胶电解质电忍的制备方法，提供至少一正极极片及 至少一负极极片，所述凝胶电解质电忍的制备方法包括如下的步骤：
[0024] 步骤Sl，制备混合液C与电解液D;
[0025] 步骤S2,利用所述混合液C在所述正极极片和/或所述负极极片的至少一表面上形 成凝胶膜;及
[0026] 步骤S3,所述凝胶膜吸收所述电解液D形成含驻液的凝胶电解质膜，将所述含驻液 的凝胶电解质膜进一步制成凝胶电解质电忍;其中，所述混合液C包括液态混合液A与液态 混合液B，所述液态混合液A包括高分子聚合物与有机溶剂，所述液态混合液B包括有机溶剂 及混合液添加剂;所述电解液D包括复合裡盐、增塑剂及电解液添加剂。
[0027]在本发明一些特别的实施例中，所述凝胶膜为干状态的凝胶膜，W获得更优的吸 液性能。
[00%]上述提供所述正极极片、所述负极极片的步骤及步骤Sl中制备混合液C、电解液D 的步骤之间无先后顺序限定，如在一些实施例中，可先制备混合液C、电解液D之后，再提供 所述正极极片与所述负极极片。
[0029] 具体地，上述步骤Sl中，W所述混合液C与所述电解液D的总质量为100%，其中，所 述混合液C包括如下的组分:高分子聚合物:0.1 %~80%，有机溶剂：10%~99%及混合液 添加剂:0 %~50 % ;所述电解液D包括如下的组分:复合裡盐:0.1 %~50 % ;增塑剂:0.5 % ~89% ;电解液添加剂:0%~50%。
[0030] 上述步骤Sl中具体步骤如下：
[0031] 步骤Pl，制备液态混合液A，按照如下组分比进行混合：高分子聚合物：0.1 %~ 80 % ;有机溶剂:5 %~55 % ;并分散处理配置成液态混合液A;
[0032] 步骤P2,制备液态混合液B，按照