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_5

文档序号:9923059阅读:来源:国知局
碳酸二乙醋:2%;
[0173] 碳酸二甲醋:10%;
[0174] 碳酸乙締醋:4%;
[0175] 抗氧化剂 B900:3%;
[0176] 氣表面活性剂(FS3100) :0.8%;
[0177] S 氧化二侣:2%;
[017引 四氨巧喃:10%;
[0179] 其它配方与步骤与实验组1中相同。
[0180] 实验组6:
[0181] 本实验组与实验组1的区别在于:
[0182] 液态混合液B的组分配比如下:
[0183] 碳酸丙締醋:6%;
[0184] 抗氧剂3114:3%;
[01化]簇甲基纤维素钢盐:0.8% ;
[01化]S氧化二侣:2%;
[0187] 四氨巧喃:20%;
[0188] 其它配方与步骤与实验组1中相同。
[0189] 实验组7:
[0190] 本实验组与实验组1的区别在于:
[0191] 电解液D的组分配比如下:
[0192] 碳酸甲乙醋:9%;
[0193] 四氨巧喃:10%;
[0194] 碳酸亚乙締醋:1.5%;
[0195] 全氣甲基横酸裡:7%;
[0196] 润湿剂化nviroGem360) :0.2% ;
[0197] 憐酸 S 下醋:0.5%;
[0198] 其它配方与步骤与实验组I中相同。
[0199] 实验组8:
[0200] 本实验组与实验组1的区别在于:
[0201] 电解液D的组分配比如下:
[0202] 碳酸二甲醋:3%;
[0203] 碳酸乙締醋:2%;
[0204] 四氨巧喃:10%;
[0205] 亚硝酸甲胺:1.5%;
[0206] S氣甲基横酸裡:2%;
[0207] 四氣棚酸裡:7%;
[020引六氣憐酸裡:2%;
[0209] 润湿剂化nviroGem360) :0.2% ;
[0210] 憐酸 S 下醋:0.5%;
[0211] 其它配方与步骤与实验组1中相同。 脚。实验组9:
[0213] 本实验组与实验组1的区别在于:
[0214] 所述混合液C涂覆于所述负极极片上后,置于真空烘箱中,溫度设置为30°C,真空 度为0.1 Mpa,时间为化。
[0215] 其它配方与步骤与实验组1中相同。 脚引实验组10:
[0217] 本实验组与实验组1的区别在于:
[0218] 所述混合液C涂覆于所述负极极片上后,置于真空烘箱中,溫度设置为12(TC,真空 度为-0.1 Mpa,时间为化。
[0219] 其它配方与步骤与实验组1中相同。
[0220] W下采用非本发明所列举的技术方案制备获得裡离子电池及其相应的电解质。 [0。1] 对比组1:
[0222] 本对比组与实验组1的区别在于:
[0223] 采用液态电解质替代本案中的凝胶电解质膜,其中,所述液态电解质由如下组分 混合而成:
[0224] 双S氣甲烧横酷亚胺裡:18%;
[0225] 碳酸二乙醋:8%;
[02%]碳酸乙締醋:5%;
[0227] 乙酸乙醋:5%;
[022引 S氧化二侣:1%;
[0229] 碳酸亚乙締醋:2%;
[0230] 憐酸S下醋:1%;
[0231] 加入四氨巧喃作为溶剂,其用量为所述液态电解质总质量的60%。
[0232] 其他的工艺步骤与本发明实验组1相同。 脚引对比组2:
[0234] 将锭盐、S氧化二侣纳米无机颗粒加入到丙酬(有机溶剂)中混合均匀,然后加入 偏氣乙締与六氣丙締的共聚物,将上述混合液在25°C下进行揽拌,得到均匀凝胶,静置去除 气泡,将凝胶均匀涂覆于玻璃板上,在50°C空气条件下挥发溶剂成膜的同时,锭盐分解产生 氨气、二氧化碳、水排挤膜液而形成孔隙,得到多孔性聚合物电解质薄膜。
[0235] 其中,在本对比组中,锭盐氧化二侣:偏氣乙締:六氣丙締共聚物:丙酬的质量 比为 10:5:15:15:55。
[0236] 其他的制备成凝胶聚合物裡电池的方法与本发明实验组1中相同。 脚7] 对比组3:
[0238] 凝胶聚合物裡离子电池的制备包括如下步骤:
[0239] (1)将偏氣乙締-六氣乙締共聚物溶于二甲基亚讽中,其中,偏氣乙締:六氣乙締: 二甲基亚讽的质量比为20:15:65; (2)将铁酸四下醋、乙二醇与乙酷丙酬混合揽拌,制成前 驱体溶液,其中,铁酸四下醋与乙酷丙酬的质量比为5:1; (3)将上述步骤(1)与步骤(2)获得 的溶液混合均匀,并进一步添加四氨巧喃和20%盐酸的混合溶液,揽拌均匀后陈化,制成偏 氣乙締-六氣乙締-二氧化娃混合溶液,其中,偏氣乙締-六氣乙締的质量浓度为15% ;将上 述的偏氣乙締-六氣乙締-二氧化娃混合溶液涂覆到电池正、负极片的活性物质表层,使溶 剂挥发,在基板上形成复合多孔膜后,制备成裸电忍后,在电忍内注入液态电解液,对电忍 进行加热红开,使复合多孔膜与电解液形成凝胶,再进行后续处理步骤,制备获得凝胶聚合 物电池。
[0240] 对上述实验组1~IOW及对比组1~3所制备获得电解质及裡离子电池进行更进一 步的性能测试:
[0241] 电解质的电导率测试
[0242] 实验对象:实验组1~10所制备获得的含驻液的凝胶电解质膜及对比组1~3中制 备获得的电解质膜;
[0243] 实验方法:按照SS(不诱钢片)I阳(凝胶电解质)Iss(不诱钢片)的结构组装成纽扣 电池,用普林斯顿电化学工作站进行测试,测试的溫度为25°C,测试的频率设置为1~ lOOOOOHz,对在不同的频率下进行测试获得的电导率进行记录。
[0244] 实验结果:实验组1~10及对比组1~3所获得的电解质电导率测试结果如表1中所 /J、- O
[0245] 表1,实验组1~10及对比组1~3的电导率列表
[0248] 实验结果分析:从表1中可W看出,采用本发明实验组I~10所提供的方法制备获 得的凝胶电解质膜的电导率均优于所述对比组1~3中的电解质或电解质膜的电导率。
[0249] 电解质的电化学窗口测试
[0250] 实验对象:实验组1~10所制备获得的含驻液的凝胶电解质膜及对比组1~3中制 备获得的电解质;
[0251] 实验方法:按照Li(金属裡)I阳(凝胶电解质)Iss(不诱钢片)的结构组装成不对称 纽扣电池,用普林斯顿电化学工作站进行测试,RT = 25°C,进行线性扫描测试,扫描速度为 5mV/s,对扫描获得的电化学窗口进行记录。
[0252] 实验结果:实验组1~10与对比组1~3的凝胶电解质膜的电化学窗口测试结果如 表2中所示。
[0253] 表2,实验组1~10及对比组1~3的电化学窗口测试列表
[0255] 实验结果分析:从表2中可知,实验组I~10中的所述凝胶电解质膜的电化学窗口 均大于对比组1~3的电解质或电解质膜电化学窗口。
[0256] 为了对本发明实验组1~10所制备获得的凝胶聚合物裡离子电池与对比组1~3所 制备获得的裡离子电池的循环性能进行比较,特对上述实验组1~10及对比组1~3进行裡 离子电池容量保持率及库伦效率测试:
[0巧7] 裡离子电池容量保持率测试:
[0258] 实验对象:实验组1~10中获得的凝胶聚合物裡离子电池及对比组1~3中获得的 裡离子电池;
[0259] 实验方法:1) Wo . 2C充电,截止电压4.2V; 2) W恒压充电4.2V,截止电流0.05C; 3) WO. 2C放电,截止电压3V;重复上述步骤1)~3),记录下循环次数W及其对应的容量保持 率。
[0260] 实验结果:实验组1~10及对比组1~3中所获得的裡离子电池的容量保持率比较 如表3中所示:
[0261] 表3,实验组1~10及对比组1~3中所获得的裡离子电池的容量保持率比较表
[0263] 实验结果分析:
[0264] 从上述表3可W看出,对实验组1~10及对比组1~3中所制备获得的凝胶聚合物裡 离子电池的容量保持率进行检测,可获知实验组1~10的所获得的凝胶聚合物裡离子电池 的容量保持率均优于对比组1~3的裡离子电池容量保持率。
[0265] 凝胶聚合物裡离子电池首周库伦效率测试:
[0266] 实验对象:实验组1~2;
[0267] 实验方法:对上述获得的凝胶聚合物裡离子电池进行首周库伦效率测试,对所获 得的凝胶聚合物裡离子的电池进行充电测试,记录充电容量,再对电池进行放电,记录放电 容量,根据库伦效率的计算公式:库伦效率=首周充电容量/首周放电容量X100%,可计算 出实验组1~2的首周库伦效率。
[0268] 实验结果及分析:
[0269] 实验组1中所获得的凝胶聚合物裡离子电池的首周库伦效率大于90%。
[0270] 实验组2中所获得的凝胶聚合物裡离子电池的首周库伦率大于90%。
[0271] 裡离子电池损坏后电化学性能测试:
[0272 ] 实验对象:实验组1~10及对比组1~3;
[0273] 实验方法:用剪刀将充满电的上述实验组1~10与对比组1~3的电池中从中间剪 开,观察并记录电池的状态;进一步将W小风扇连接与所述被剪开的电池上,记录其工作状 态;
[0274] 实验结果:实验结果如表4中所示。
[02巧]表4,实验组1~10及对比组1~3裡离子电池损坏后电化学性能测试
[0277] 实验结果分析:
[0278] 从上述表4中可W看出,本发明所提供的实验组1~10中,当所述凝胶聚合物裡离 子电池被从中间剪开后,所述凝胶聚合物裡离子电池不起火、不冒烟且无液体流出,具有较 优的安全性能,将被就从中间剪开的聚合物裡离子电池连接于小风扇上时,小风扇仍能继 续工作。
[0279] 在对比组1~3中,裡离子电池从中间剪开后,会出现起火及冒烟的现象且被剪开 后均无法继续工作。其中,对比组1中还会有液体漏出,给裡离子电池的使用带来了极大的 安全隐患。
[0280] 如在实验组1与实验组2中,当所述凝胶聚合物裡离子电池被从中间剪开后,所述 凝胶聚合物裡离子电池的容量为2Ah,所述小风扇的功率为5W,小风扇链接被剪开的实验组 1与实验组2的所述凝胶聚合物裡离子电池之后,所述小风扇仍能保持正常运作过程。可见, 采用本发明所提供的方法制备获得的凝胶聚合物裡离子电池具有较高的安全性能级使用 性能。
[0281] 与现有技术相比,本发明中所提供的凝胶电解质电忍、凝胶聚合物裡离子电池及 其制备方法、电动车具有如下的优点:
[0282] (1)本发明所提供的凝胶电解质电忍的制备方法中,先分别混合制备获得混合液C 与电解液D,其中,混合液C用于在所述正极极片和/或所述负极极片的至少一表面且生长形 成
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