一种电池热失控智能自保护电解质及其制备方法

本发明涉及二次电池，具体涉及一种电池热失控智能自保护电解质及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池和钠离子电池等二次电池的电化学储能器件的能量密度、功率密度和循环寿命等多种性能近年来已经获得显著提高，但其安全问题尚未得到有效解决。在快速充放电和短路、过充等不当使用的情况下，电化学储能器件内部的温度和压强快速升高，存在着火甚至爆炸的危险。建立智能化过热保护机制和温度感知智能调控功能，是锂电池技术领域迫切的应用需要。

2、为实现电池对内外部环境温度变化的实时感知，以达到锂离子电池的温度智能化调控功能，需要从寻找合适的温度敏感智能材料入手。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电池热失控智能自保护电解质，具有可逆温敏特性，以实现电池可逆温度调控功能，有效防止电池热失控危险行为的发生。

2、本发明的目的通过如下技术方案达到：一种电池热失控智能自保护电解质，包括聚合物、有机溶剂、电解质盐和添加剂，所述聚合物的质量百分比含量为1-20％，所述电解质盐的浓度为0.1-5mol/l。

3、作为优选，所述聚合物选自聚丙烯酸酯类、聚烯烃类、聚(n-异丙基丙烯酰胺)、纤维素类中的一种或几种。

4、作为优选，所述聚丙烯酸酯类为聚甲基丙烯酸酯类。

5、作为优选，所述聚合物选自式i-式vi中的一种或几种：

6、

7、作为优选，所述有机溶剂为离子液体和/或长链状醚类。

8、作为优选，所述离子液体为阳离子或阴离子，所述阳离子的结构式如式vii所示，所述阴离子的结构式如式viii所示：

9、

10、作为优选，所述长链状醚类为三甘醇和/或四甘醇。

11、作为优选，所述聚合物的质量百分比为5～10％。

12、作为优选，所述电解质盐的浓度为0.5～1mol/l。

13、本发明的另一个目的在于提供一种电池热失控智能自保护电解质的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将聚合物和电解质盐在真空干燥后溶解于溶解液中，然后静置得到混合溶液；将有机溶剂、添加剂在真空下干燥后与得到的混合溶液混合，静置后在油浴中加热，最后在真空下干燥后得到电池热失控智能自保护电解质。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

15、1、本发明利用聚合物溶解在咪唑类离子液体等中形成的聚合物凝胶具有低临界溶解温度、相分离、可逆的温度响应行为，基于此类聚合物复合体系，制备得到可逆温敏特性的电解质，以实现电池可逆温度调控功能，有效防止电池热失控危险行为的发生；

16、2、本发明采用溶剂共溶-蒸发法制备得到电池热失控智能自保护电解质将其应用到电池中，当电池工作温度高于临界点时，电解质发生相分离，附着在电池内部各组分上，阻断电池反应，当冷却后电池性能恢复正常性能，实现对电池的智能化安全控制。

技术特征：

1.一种电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，包括聚合物、有机溶剂、电解质盐和添加剂，所述聚合物的质量百分比含量为1～20％，所述电解质盐的浓度为0.1～5mol/l。

2.如权利要求1所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述聚合物选自聚丙烯酸酯类、聚烯烃类、聚(n-异丙基丙烯酰胺)、纤维素类中的一种或几种。

3.如权利要求2所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述聚丙烯酸酯类为聚甲基丙烯酸酯类。

4.如权利要求1所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述聚合物选自式i-式vi中的一种或几种：

5.如权利要求1所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述有机溶剂为离子液体和/或长链状醚类。

6.如权利要求5所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述离子液体为阳离子或阴离子，所述阳离子的结构式如式vii所示，所述阴离子的结构式如式viii所示：

7.如权利要求5所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述长链状醚类为三甘醇和/或四甘醇。

8.如权利要求1所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述聚合物的质量百分比为5～10％。

9.如权利要求1所述的电池热失控智能自保护电解质，其特征在于，所述电解质盐的浓度为0.5～1mol/l。

10.一种如权利要求1-9任一所述的电池热失控智能自保护电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将聚合物和电解质盐在真空干燥后溶解于溶解液中，然后静置得到混合溶液；将有机溶剂、添加剂在真空下干燥后与得到的混合溶液混合，静置后在油浴中加热，最后在真空下干燥后得到电池热失控智能自保护电解质。

技术总结
本发明公开了一种电池热失控智能自保护电解质，包括聚合物、有机溶剂、电解质盐和添加剂，所述聚合物的质量百分比含量为1～20％，所述电解质盐的浓度为0.1～5mol/L。本发明还公开了电池热失控智能自保护电解质的制备方法，与现有技术相比，本发明利用聚合物溶解在咪唑类离子液体等中形成的聚合物凝胶具有低临界溶解温度、相分离、可逆的温度响应行为，基于此类聚合物复合体系，制备得到可逆温敏特性的电解质，以实现电池可逆温度调控功能，有效防止电池热失控危险行为的发生。

技术研发人员：卢抒忻,夏兰,刘悦,廖锦华,孙卫,虞倩
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14