[發明專利]一種多級結構的鋰離子電池凝膠電解液及其制備方法

有效

• 申請號: 201410750614.1
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104393337A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張海源
• 申請（專利權）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/058
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 仝林葉

1.一種多級結構的鋰電子電池凝膠電解液，其特征是，其包括聚合物網絡交聯骨架和存在于網絡骨架中的液態電解液，其中聚合物網絡物理交聯骨架為凝膠電解液的一級結構，是由聚偏氟乙烯靜電紡絲的納米纖維構成，交聯骨架吸附于基膜PE膜的兩側；聚合物交聯主體為聚偏氟乙烯與六氟丙烯共聚的重均分子量10-100萬的高分子，其吸附于一級結構之間，作為凝膠聚合物二級結構；三級結構為以二級結構的聚偏氟乙烯與六氟丙烯共聚高分子交聯網絡為支點的聚甲基丙烯酸甲酯原位聚合高分子凝膠網絡。

2.一種如權利要求1所述的多級結構的鋰電子電池凝膠電解液的制備方法，其特征是，按照以下步驟進行：

(1)配制靜電紡絲溶液：

將要進行靜電紡絲的聚合物在溫度為40～80℃下溶于相應的有機溶劑中，攪拌5.5-6.5小時使其混合均勻，制得聚合物靜電紡絲溶液；聚合物在靜電紡絲溶液中的體積濃度為10％～30％；

(2)靜電紡絲制備一級骨架結構：

將步驟(1)配好的靜電紡絲溶液裝入溫度為40～80℃的靜電紡絲設備的儲液裝置中，儲液裝置的活塞與注射器泵相連，儲液裝置通過聚四氟乙烯管與噴絲頭相連，調整靜電紡絲溶液的供料速率為5～300μL/min；靜電紡絲設備的噴絲頭與接地的收集器之間的距離為5～25cm；環境溫度為35～80℃；環境的空氣流速為0～8.5m³/h；將鋰電池隔膜置于收集器上，開啟高壓電源，開啟注射器泵，將靜電紡絲溶液噴射流噴射到鋰電池隔膜上，在隔膜上得到聚合物靜電紡絲納米纖維膜層，從而在形成聚合物靜電紡絲納米纖維一級結構；

(3)聚合物涂覆制備二級骨架結構：

在上述含有聚合物靜電紡絲納米纖維的隔膜上涂覆分子量為50～500萬的高分子量聚偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物，涂覆后烘干，得到穿插于聚合物納米纖維間的聚偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物二級骨架；涂覆的混合漿料濃度為20％～50％，涂覆的速度控制位0.5m/min～15m/min，烘干的風速5000～1800rpm，溫度50℃～200℃；

(4)電池卷繞：

將含有納米纖維及PVDF-HFP的隔膜清洗，干燥，抽真空儲存，并卷繞于電池中；

(5)電解液預聚體注液：

在常規電解液中加入聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的高分子預聚體，加入引發劑過氧化二苯甲酰，交聯劑三乙胺，與電解液常溫攪拌12h后注入電池中；

(6)高溫原位聚合，制備PMMA凝膠聚合物三級骨架結構：

將注液后的電池在50℃～150℃下靜置，靜置時間為5min～12h，使其原位聚合，得到納米纖維上PVDF-HFP二級骨架間穿插交聯的PMMA三級聚合物交聯網絡結構。

3.根據權利要求2所述的多級結構的鋰電子電池凝膠電解液的制備方法，其特征是，所述步驟(1)聚合物在靜電紡絲溶液中的體積濃度為15％。

4.根據權利要求2所述的多級結構的鋰電子電池凝膠電解液的制備方法，其特征是，所述步驟(2)中調整靜電紡絲溶液的供料速率為20～150μL/min。

5.根據權利要求2所述的多級結構的鋰電子電池凝膠電解液的制備方法，其特征是，所述步驟(2)中靜電紡絲設備的噴絲頭與接地的收集器之間的距離為7～20cm。

6.根據權利要求2所述的多級結構的鋰電子電池凝膠電解液的制備方法，其特征是，所述步驟(2)中環境溫度為40～60℃；環境的空氣流速為0.5～5m³/h。

7.根據權利要求2所述的多級結構的鋰電子電池凝膠電解液的制備方法，其特征是，所述步驟(3)中涂覆用水性涂覆或用油性涂覆，水性涂覆溶劑選取水性溶劑去離子水；油性涂覆溶劑選取油性溶劑丙酮或二甲基甲酰胺。