[發明專利]一種新型具有互穿網絡結構凝膠聚合物電解質及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110423180.0
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102522589A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 黃水壽;梅銅簡;郭加義;陳傳福
• 申請（專利權）人: 浙江大東南集團有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;C08F290/06;C08F283/06;C08F259/04;C08F259/08;C08F283/00;C08F271/02;C08F291/12;C08F291/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

1.一種新型具有互穿網絡結構凝膠電解質，其特征在于：所述凝膠電解質中各個組份的質量百分含量為：

不飽和酯類單體：0～10％；

交聯劑：2～8％；

聚合物基質：0～10％；

熱引發劑：0.5％～1％；

鋰鹽電解液：80％～90％；

其中，所述不飽和酯類單體和聚合物基質的含量不同時為0。

2.如權利要求1所述的新型具有互穿網絡結構凝膠電解質，其特征在于：所述鋰鹽電解液中，鋰鹽濃度為0.5～2.0mol·L^-1。

3.如權利要求1或2所述的新型具有互穿網絡結構凝膠電解質，其特征在于：所述不飽和雙鍵酯類單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯中的一種或幾種。

4.如權利要求1或2所述的新型具有互穿網絡結構凝膠電解質，其特征在于：所述交聯劑為聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。

5.如權利要求1或2所述的新型具有互穿網絡結構凝膠電解質，其特征在于：所述聚合物基質包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚乙烯基吡啶、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一種或幾種。

6.如權利要求1或2所述的新型具有互穿網絡結構凝膠電解質，其特征在于：所述熱引發劑是過氧化苯甲酰或者是偶氮二異丁腈。

7.如權利要求1或2所述的新型具有互穿網絡結構凝膠電解質，其特征在于：所述鋰鹽電解液中的液態有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亞乙酯、碳酸二丙酯、碳酸亞丁酯等一種或是它們的混合物；所述鹽電解液中的鋰鹽為LiPF₆、LiClO₄、LiN(CF₃SO₂)₂、LiBF₄或LiCF₃SO₃。

8.一種新型具有互穿網絡結構凝膠電解質的制備方法，其特征在于：所述凝膠電解質中各個組份的質量百分含量為：

不飽和酯類單體：0～10％；

交聯劑：2～8％；

聚合物基質：0～10％；

熱引發劑：0.5％～1％；

鋰鹽電解液：80％～90％；

其中，所述不飽和酯類單體和聚合物基質的含量不同時為0；

在充有氬氣的手套箱中將不飽和酯類單體、交聯劑和聚合物基質溶于0.5～2.0mol.L^-1鋰鹽電解液，在磁力攪拌下混合均勻，用熱引發劑引發自由基聚合，先逐漸升溫到55～65℃預聚合0.8～1.2h，然后繼續升溫至75～90℃使混合液熱聚合0.2～0.75h，制得具有互穿網絡結構凝膠電解質。

9.一種新型具有互穿網絡結構凝膠電解質的應用，其特征在于：將所述凝膠電解質應用于聚合物鋰離子電池的制備，所述聚合物鋰離子電池的制備方法包括：

a)制備正極活性材料漿體，將該正極活性材料漿體涂布在鋁箔上，在真空烘箱干燥，輥壓，再切成預定大小制得鋰離子電池的正極；

b)制備負極活性材料漿體，將該負極活性材料漿體涂布在銅箔上，在真空烘箱干燥，輥壓，再切成預定大小制得鋰離子電池的負極；

c)利用刮板將正極活性材料漿體涂覆銅箔上，進行烘干和層疊，并切割成預定尺寸的正極板；

d)將裁剪好的正負極片焊上極耳，隔膜疊層成電芯；

e)將電芯裝入鋁塑膜中，抽真空，熱壓頂封和邊封，留出注液口；

f)注入凝膠電解質前驅溶液，前驅溶液的各個組份的百分含量為：

不飽和酯類單體：0～10％；

交聯劑：2～8％；

聚合物基質：0～10％；

熱引發劑：0.5％～1％；

鋰鹽電解液：80％～90％；

其中，所述不飽和酯類單體和聚合物基質的含量不同時為0；

g)抽真空預封口后進行熱聚合：先逐漸升溫到50～60℃預聚合0.8～1.2h，然后繼續升溫至75～90℃使混合液熱聚合0.2～0.75h；

h)進行抽真空排氣封口化成，分容，制得鋰離子電池。

10.如權利要求9所述的新型具有互穿網絡結構凝膠電解質的應用，其特征在于：所述步驟a)由鈷酸鋰構成的正極活性物質、由乙炔黑構成的導電劑和由聚偏氟乙烯構成的粘結劑溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中，其中，三種組份的質量百分含量為：正極活性物質92％、導電劑5％、粘結劑3％；得到正極活性材料漿體；

所述步驟b)中，由石墨構成的負極活性物質、由乙炔黑構成的導電劑和由聚偏氟乙烯構成的粘結劑溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中，其中，三種組份的質量百分含量為：負極活性物質94％、導電劑5％、粘結劑1％；得到負極活性材料漿體；

所述步驟c)中，利用420um開口的刮板將正極活性材料組合物涂覆在178um厚和5.1cm寬的銅箔上。