[發明專利]鋰離子電池凝膠電解質及其用單體以及其制備方法以及鋰離子電池的制備方法

有效

• 申請號: 201310317067.3
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103441299A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 修倩;游從輝;江輝;孫成棟;鄭義;張新枝
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨;劉春成

技術領域

本發明涉及鋰離子電池電解質領域，尤其涉及一種鋰離子電池凝膠電解質用單體及其制備方法、鋰離子電池凝膠電解質及其制備方法、以及鋰離子電池的制備方法。?

背景技術

1991年日本索尼公司創造性的采用碳材料作為鋰離子電池的負極活性材料，為鋰離子電池領域帶來了革命性的變化。從此，鋰離子電池技術迅猛發展，廣泛應用于移動電話、攝像機、筆記本電腦及其它便攜式電器上。鋰離子電池具有諸多優點，例如電壓高、體積小、質量輕、比能力高、無記憶效應、無污染、自放電小、循環壽命長等，是目前理想的移動電器電源與儲電站用的儲電器。然而，動力電池與儲能電池使用的單電芯鋰電池具有更高容量和更大體積，一旦發熱、著火燃燒會產生嚴重的后果，因而需要具有更高的安全性能。目前解決電芯安全性問題的主要途徑有：設計安全性能更可靠的電芯結構、在電極膜片或隔膜上涂覆陶瓷層以及采用聚合物電解質代替傳統的液態電解質等。?

目前已經產業化的聚合物凝膠電解質實現方法有多孔凝膠干膜法、原位凝膠法以及涂布熱壓法三種。原位凝膠法是將高分子單體溶解在液態電解質中，通過灌注的方式將其加入電芯，在電芯內部發生熱聚合形成凝膠電解質。這種方法與其它類型的方法相比具有很強的可操作性。?

由于凝膠電解質體系中不存在或存在少量游離態的溶劑，因而不容易產生漏液現象，可以大大降低體系的燃燒性，但是在強氧化狀態的充電過程中，仍然存在著火、爆炸等安全隱患。為了解決這個問題，一般在電解質中添加阻燃劑。其中由于有機磷化合物具有高含磷量、高介電常數、高沸點和低熔?點，相對于其他類型的阻燃劑能夠更有效地抑制燃燒。但是這類有機磷化合物與石墨的兼容性差，加入后會影響電芯的性能。國內外文獻及專利都有報道關于有機磷化合物在鋰離子電池的電解質的阻燃劑領域中的應用。于2005年8月2日授權公告的美國專利US6,924,061B1公開了一種不可燃非水電解質以及一種包含所述不可燃非水電解質的非水電解質電池，其中磷酸酯作為電解質的添加劑可以減低電解質的可燃性。于2011年1月5日公布的中國專利申請公布號CN101938008A公開了一種鋰離子電池電解液阻燃劑及其制備方法，其中采用了含炔基的磷酸酯的阻燃劑，但與石墨碳負極的兼容性仍有待提高。于2012年3月21日公布的中國專利申請公開號CN102386441A公開了一種雙功能性鋰電池電解液添加劑及其制備方法，其采用烯基磷酸酯。于2012年7月18日公布的中國專利申請公開號CN102593516A公開了一種阻燃型鋰離子電池電解液及其制備方法，其采用了烯基酰胺類化合物作為阻燃劑。?

發明內容

鑒于現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種鋰離子電池凝膠電解質用單體及其制備方法、鋰離子電池凝膠電解質及其制備方法、以及鋰離子電池的制備方法，其能降低鋰離子電池在強氧化狀態下著火、爆炸的安全風險。?

本發明的另一目的在于提供一種鋰離子電池凝膠電解質用單體及其制備方法、鋰離子電池凝膠電解質及其制備方法以及鋰離子電池的制備方法，其具有良好的可操作性，易于大批量生產。?

為了實現上述目的，在本發明第一方面，本發明提供了一種鋰離子電池凝膠電解質用單體，所述單體的通式為：?

其中，R為二元醇的烷基基團、二元環氧的烷基基團或者二縮水甘油醚的烷基基團；A1、A2、A3、A4為碳原子數1-10的烷基；Z1、Z2、Z3、Z4為碳原子數1-10且含有烯基的有機酯類。?

在本發明的第二方面，本發明提供了一種鋰離子電池凝膠電解質用單體的制備方法，其制備根據本發明第一方面所述的鋰離子電池凝膠電解質用單體，包括步驟：將三氯氧磷溶解到有機溶劑中；將二元醇、二元環氧或二縮水甘油醚中的至少一種加入；可選擇地加入在選定二元環氧時對應的催化劑三苯基膦；加入烯基酯類與縛酸劑三乙胺，在所述有機溶劑的回流狀態下反應，得到所述鋰離子電池凝膠電解質用單體。?

在本發明的第三方面，本發明提供了一種鋰離子電池凝膠電解質，其包括非水溶劑、鋰鹽以及單體，其中所述單體為根據本發明第一方面所述的鋰離子電池凝膠電解質用單體。?

在本發明的第四方面，本發明提供了一種鋰離子電池凝膠電解質的制備方法，其包括步驟：將非水溶劑與鋰鹽混合得到液態電解質；將根據本發明第一方面所述的鋰離子電池凝膠電解質用單體加入到液態電解質中；以及將引發劑加入到已加入有所述單體的液態電解質中。?