凝胶聚合物电解质二次电池的制造方法及由此得到的凝胶聚合物电解质二次电池与流程

本申请要求于2021年10月12日在韩国提交的韩国专利申请10-2021-0135234的优先权。本公开涉及一种制造包括凝胶聚合物电解质的锂二次电池的方法和由此获得的凝胶聚合物电解质二次电池。

背景技术：

1、近来，储能技术越来越受到关注。随着储能技术的应用已经扩展到手机、摄像机和笔记本电脑的能源、甚至电动汽车的能源，对电化学装置的研究和开发也越来越多。在这种情况下，电化学装置备受关注。在这样的电化学装置中，可再充电的二次电池成为焦点。

2、在市售的二次电池中，1990年代初开发的锂二次电池受到关注，因为与诸如ni-mh、ni-cd和硫酸-铅电池等使用水性电解质的传统电池相比，它们具有更高的工作电压和显著更高的能量密度。

3、这种锂二次电池可分为使用液体电解质的锂离子电池和使用聚合物电解质的锂聚合物电池，这取决于专门用于其的电解质。

4、锂离子电池具有高容量的优势，但由于使用含锂盐的液态电解质，存在电解液泄漏和爆炸的风险。因此，锂离子电池的缺点在于它们需要复杂的电池设计以克服这种缺点。

5、另一方面，锂聚合物电池使用固体聚合物电解质或含有电解质的凝胶聚合物电解质，因此表现出更高的安全性并且可以具有柔韧性。因此，锂聚合物电池可以开发成各种类型，例如紧凑型电池或薄膜型电池。取决于制备方法，凝胶聚合物电解质可分为涂布型凝胶聚合物电解质和注入型凝胶聚合物电解质。注入型凝胶聚合物电解质可通过将包含可交联单体的液体电解质注入电池、用液体电解质润湿电极组件并进行交联过程来制备。在交联过程中，电解质形成基质并转化为没有流动性的凝胶状电解质。

6、同时，在注入液态电解质然后使电池内部被电解质充分润湿之后，需要进行交联工艺。这是因为当电解质在达到均匀润湿状态之前凝胶化时，凝胶聚合物电解质可能在电池内部不均匀分布。在制造液体电解质电池时，执行将电解质注入电池并使电池在真空条件下放置预定时间的老化工艺，使得电池的内部可以被电解质均匀润湿。然而，当在凝胶聚合物电解质电池的制造中使用这种真空老化工艺时，由于低浓度氧而引发交联。因此，电解质可能在达到均匀润湿状态之前凝胶化。因此，老化工艺的应用受到限制，从而难以确保与液体电解质电池相同水平的润湿。因此，需要开发一种凝胶聚合物电解质电池的制造方法，以确保凝胶聚合物电解质对电池的均匀润湿。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本公开旨在解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种制造二次电池的有效方法，所述二次电池包括凝胶聚合物电解质并且通过用凝胶聚合物电解质均匀润湿而使凝胶聚合物电解质在电池中具有均匀分布。此外，本发明旨在提供一种具有均匀分布的凝胶聚合物电解质的二次电池。容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中所示的手段及其组合来实现。

3、[技术方案]

4、根据本发明的第一实施方式，提供了一种二次电池的制造方法，其包括以下步骤：

5、(s1)将电极组件以及含有有机溶剂和可聚合化合物的第一电解质引入电池壳中，以获得预备电池；

6、(s2)将预备电池放置预定时间；

7、(s3)将含有有机溶剂和交联剂的第二电解质注入预备电池中；和

8、(s4)将步骤(s3)的所得产物在50至80℃的温度下放置预定时间，其中第一电解质不含交联剂。

9、根据本公开的第二实施方式，提供了第一实施方式所限定的二次电池的制造方法，其中，所述可聚合化合物包括选自可聚合的单体、低聚物和共聚物中的至少一种。

10、根据本发明的第三实施方式，提供了第一或第二实施方式所限定的二次电池的制造方法，其中，第一电解质和/或第二电解质进一步包含锂盐。

11、根据本公开的第四实施方式，提供了第一至第三实施方式中任一项所限定的二次电池的制造方法，其中，第二电解质进一步包括可聚合化合物。

12、根据本公开的第五实施方式，提供了第一至第四实施例中任一项所限定的二次电池的制造方法，其中，步骤(s2)在室温下进行。

13、根据本公开的第六实施方式，提供了第一至第五实施方式中任一项所限定的二次电池的制造方法，其中，步骤(s3)在室温或从室温至100℃的电池内部温度下进行。

14、根据本发明的第七实施方式，提供了第一至第六实施方式中任一项所限定的二次电池的制造方法，其中，步骤(s3)在真空条件下或减压条件下进行。

15、根据本发明的第八实施方式，提供了第一至第七实施方式中任一项所限定的二次电池的制造方法，其中，所述交联剂为选自偶氮类化合物、过氧化物类化合物和氧化还原类化合物中的至少一种。

16、根据本发明的第九实施方式，提供了一种二次电池的制造方法，其包括以下步骤：

17、(s1)将电极组件以及含有有机溶剂和可聚合化合物的第一电解质引入电池壳中，以获得预备电池；

18、(s2)将预备电池放置预定时间；

19、(s3)将含有有机溶剂和交联剂的第二电解质注入预备电池中；和

20、(s4)将步骤(s3)的所得产物在50至80℃的温度下放置预定时间。

21、根据本公开的第十实施方式，提供了第九实施方式所限定的二次电池的制造方法，其中，第一电解质和第二电解质中的至少一个包含锂盐。

22、[有益效果]

23、在本公开的二次电池的制造方法中，电池的内部用液体电解质均匀润湿，然后使电解质凝胶化。因此，通过用凝胶聚合物电解质均匀润湿，可以获得在电池中具有均匀分布的凝胶聚合物电解质的二次电池。此外，与使用液体电解质的电池相比，通过本公开的二次电池制造方法获得的凝胶聚合物电解质二次电池不会引起电解质泄漏，具有优异的耐热性和安全性以及高耐久性，并通过电池内部电解质的均匀分布，在整个电池中显示出均匀的电化学性能。

技术特征：

1.一种二次电池的制造方法，其包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述可聚合化合物包含选自可聚合的单体、低聚物和共聚物中的至少一种。

3.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，第一电解质和/或第二电解质进一步包含锂盐。

4.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，第二电解质进一步包含可聚合化合物。

5.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，步骤(s2)在室温下进行。

6.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，步骤(s3)在室温或室温至100℃的电池内部温度下进行。

7.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，步骤(s3)在真空条件下或减压条件下进行。

8.如权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，所述交联剂是选自偶氮类化合物、过氧化物类化合物和氧化还原类化合物中的至少一种。

9.一种二次电池的制造方法，其包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的二次电池的制造方法，其中，第一电解质和第二电解质中的至少一个包含锂盐。

技术总结
公开了一种二次电池的制造方法，其中，电池的内部被液体电解质均匀润湿，然后使电解质凝胶化。因此，通过用凝胶聚合物电解质均匀润湿，可以获得在电池中具有均匀分布的凝胶聚合物电解质的二次电池。此外，与使用液体电解质的电池相比，通过本公开的制造二次电池的方法获得的凝胶聚合物电解质二次电池不会引起电解质泄漏，具有优异的耐热性和安全性和高耐久性，并通过电池内部电解质的均匀分布，在整个电池中显示出均匀的电化学性能。

技术研发人员：尹汝敏,金东规,柳志勋,林太燮
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15