[發明專利]一種凝膠電解質及含有該電解質的鋰離子電池的制備方法

有效

• 申請號: 201911331264.4
• 申請日: 2019-12-21
• 公開（公告）號: CN111129583B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 楊書廷;王偉民;岳紅云;李娟
• 申請（專利權）人: 河南電池研究院有限公司;河南師范大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 葉樹明

本發明公開了一種凝膠電解質，包括非水電解液、聚合物單體和引發劑，所述聚合物單體為無機含氧酸與烯醇酯化而成的酯。本發明還公開了含有上述凝膠電解質的鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：步驟一：聚合物單體合成：將無機含氧酸加入烯醇中酯化得到酯；步驟二：凝膠電解質的配制：將步驟一得到的酯溶解到非水電解液中，加入引發劑溶解；步驟三：將所述凝膠電解質注入電芯中，封口，擱置，化成，50?90℃下聚合，除氣，得鋰離子電池。本發明的凝膠電解質，使用無機含氧酸與烯醇酯化而成的酯為聚合物單體，單體中的雜原子打破了凝膠電解質的界面封閉，形成了鋰離子傳輸的均勻孔洞通道，提高了電池中鋰離子的傳導能力，提高了鋰離子電池的電性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種凝膠電解質及含有該電解質的鋰離子電池的制備方法。

背景技術

在日常生活中，鋰離子電池已經成為越來越重要的能量存儲器件。在智能手機、電動汽車、電動自行車和航天航空等領域已獲得市場的主導地位。鋰離子電池所用電解液一般分為液態、固態和凝膠態。目前，商業化鋰離子電池大部分采用液態電解液。由于采用流動性較好的液態電解液，導致鋰離子電池一旦發生泄漏，就會腐蝕電子電器，嚴重者可引起鋰離子電池燃燒或者爆炸。存在較大的安全隱患，這也是制約鋰離子電池大面積推廣使用的一個重要原因。然而，全固態電解質還存在室溫電導率低等缺陷，遠遠不能達到實際應用的需求。相比之下，凝膠電解液不僅擁有液體電解液的高離子電導率，而且高分子凝膠骨架可以把液態電解液束縛在其中，減少了游離態溶劑，進而降低了電解液泄漏的風險，降低了電池系統燃燒爆炸的可能性，提高電池的安全性能。

近年來，人們投入大量的精力來研究開發凝膠電解液，概括起來主要有原位聚合法和涂布熱壓法兩種。其中原位聚合由于簡單易行而被多數凝膠電池企業選用，所謂原位聚合，是將高分子聚合物單體溶解在液態電解液中，通過一般注液的方式注入電池中，之后在電芯中通過熱聚合形成凝膠電池。但是，原位聚合存在自身的缺點。在原位聚合過程中，由于想獲得較為理想的外觀及尺寸，一般都會選用熱壓聚合。現有技術中的凝膠電解質在聚合后會出現凝膠電解質界面封閉的現象，導致離子傳導困難、凝膠電解質與正負極之間的界面活性差，由此使得電池的電導率低，電化學性能差。

發明內容

本發明的目的是提供一種凝膠電解質，該凝膠電解質在聚合后不會出現界面封閉，電導率高。

本發明的技術方案如下：

一種凝膠電解質，包括非水電解液、聚合物單體和引發劑，所述聚合物單體為無機含氧酸與烯醇酯化而成的酯。

本發明的聚合物單體采用無機含氧酸與烯醇酯化而成的酯，在其分子結構中引入了碳氫以外的雜元素，從而使得聚合物凝膠中引入雜元素，這些雜元素的原子半徑與碳的原子半徑不同，且均勻地分散在聚合物的骨架中，從而使得凝膠電解質在聚合時電解質界面封閉被打破，為離子的傳輸提供更多的孔洞通道，進而提高了鋰離子的傳導能力，增強電解質離子電導率。另外，在本發明中雜原子是在酸中以與烯醇酯化而成酯的形式存在，所以，雜原子在凝膠電解質中分布時，由于酯能在與非水電解液中的有機相充分相溶，可以使雜原子在電解液中的分散更加均勻，提高凝膠電解質的機械強度，增強電池的抗形變能力。

優選地，所述無機含氧酸為鉬酸、鎢酸、磷酸、硅酸或硼酸中的一種或多種。