[發(fā)明專利]一種凝膠電解質(zhì)電池及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110911740B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李崢;馮玉川;何泓材;楊帆;南策文
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州清陶新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/052;H01M10/058
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明涉及一種凝膠電解質(zhì)電池及其制備方法。所述凝膠電解質(zhì)電池的制備方法包括如下步驟：(1)將負極極片浸入酯類電解液中進行浸泡，得到含有碳酸酯類有機層的負極極片；(2)將所述含有碳酸酯類有機層的負極極片組裝成電池，注入凝膠電解液，加熱，得到凝膠電解質(zhì)電池。本發(fā)明所述凝膠電解質(zhì)電池中的凝膠電解質(zhì)材料具有較高的電導(dǎo)率；能夠減少電解質(zhì)與負極的副反應(yīng)，使得電池具有好的循環(huán)性能；而且能夠阻止金屬鋰進一步跟電解液反應(yīng)，很好地抑制鋰枝晶的生長，同時減少產(chǎn)氣量；除此之外，所述凝膠電解質(zhì)電池具有較高的首效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凝膠電解質(zhì)電池及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的不斷消耗以及環(huán)境污染問題的日益加劇，新型可再生能源的開發(fā)和有效利用成為人類的重要課題。近年來，純電動汽車、混合動力汽車以及無人機等進入了快速發(fā)展和普及的階段，研究和開發(fā)出相應(yīng)的能夠相匹配的高安全性儲能設(shè)備成為亟需攻克的技術(shù)難題之一。全固態(tài)鋰電池以及鋰硫電池、鋰空氣電池等都有望提供更優(yōu)質(zhì)的能量儲存解決方案，而這些電池的一個共同特點是都利用了鋰金屬負極的高能量密度(3800mAh/g)的特性。

然而，和傳統(tǒng)的石墨負極相比，鋰金屬負極也有明顯的缺點，例如鋰金屬負極具有非常高的反應(yīng)活性，會和電解液以及電解液中的組分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生損耗；同時，鋰金屬負極由于其不穩(wěn)定的SEI膜，還會產(chǎn)生粉化和死鋰現(xiàn)象，同樣也導(dǎo)致了鋰金屬的損耗。針對鋰金屬負極枝晶生長，電池循環(huán)過程中效率較低，造成的電池短路，人們提出使用新型電解質(zhì)體系解決這一問題。目前，研究的電解質(zhì)體系主要包括固態(tài)電解質(zhì)，凝膠態(tài)電解質(zhì)，電解質(zhì)添加劑等。固態(tài)電解質(zhì)制備復(fù)雜，抑制鋰枝晶明顯，鋰化效率低，但是固體電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率較低，極大限制了其在鋰電池中的應(yīng)用發(fā)展。

因此，如何對電池中的電解質(zhì)進行選擇，使得到的電池兼顧液態(tài)電池的高電導(dǎo)率又能抑制鋰枝晶的增長，是目前的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前來說，在金屬鋰表面施加保護層，以避免金屬鋰與電解液或電解質(zhì)反應(yīng)是已知的。

CN103456991B公開了一種鋰離子電池及其凝膠電解質(zhì)以及其制備方法。所述鋰離子電池凝膠電解質(zhì)，用于間隔在正極極片和負極極片之間，包括：正極凝膠電解質(zhì)層，一側(cè)鄰接正極極片，所述正極極片具有高電位正極活性材料，正極凝膠電解質(zhì)層的氧化電位在4.5V(vs Li/Li⁺)以上；負極凝膠電解質(zhì)層，一側(cè)鄰接負極極片而另一側(cè)另接正極凝膠電解質(zhì)層的另一側(cè)，負極極片具有低電位負極活性材料，所述負極凝膠電解質(zhì)層的還原電位在0.2V(vs Li/Li⁺)以下。但所述方法得到的凝膠電解質(zhì)電化學(xué)性能較差。

CN102903953B公開了一種鋰離子電池凝膠電解質(zhì)及含有該凝膠電解質(zhì)的鋰離子電池的制備方法，所述凝膠電解質(zhì)包括液態(tài)電解質(zhì)、聚合物組分和引發(fā)劑，所述聚合物組分同時含有A、B、C三類分子，其中A類分子為高液態(tài)電解質(zhì)吸附能力聚合物，B類分子為含有一個或兩個反應(yīng)活性官能團的單體，C類分子為含三個以上反應(yīng)活性官能團的單體。但所述方法得到的凝膠電解質(zhì)電化學(xué)性能較差。

因此，本領(lǐng)域需要開發(fā)出一種新型電池，所述電池能夠很好地抑制負極鋰枝晶的生長，同時減少產(chǎn)氣量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種凝膠電解質(zhì)電池及其制備方法。所述凝膠電解質(zhì)電池為金屬鋰電池，其在循環(huán)過程中可以有效的解決鋰枝晶生長刺穿隔膜的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種凝膠電解質(zhì)電池的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)將負極極片浸入酯類電解液中進行浸泡，得到含有碳酸酯類有機層的負極極片；

(2)將所述含有碳酸酯類有機層的負極極片組裝成電池，注入凝膠電解液，加熱，得到凝膠電解質(zhì)電池。