[發(fā)明專(zhuān)利]一種原位聚合電解液、采用其制備原位全固態(tài)電池的方法及原位全固態(tài)電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010106667.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113299982A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何天賢;周萌;范偉貞;羅海英;高遠(yuǎn)鵬;趙經(jīng)緯;徐三善;徐金富
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州天賜高新材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0565
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0565;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明涉及全固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種原位聚合電解液、采用其制備原位全固態(tài)電池的方法及原位全固態(tài)電池。所述原位聚合電解液包括可聚合液晶、鋰鹽和聚合引發(fā)劑，所述可聚合液晶為含氰基的丙烯酸酯，所述原位聚合電解液的粘度為1～1000cps。采用所述原位聚合電解液制備原位全固態(tài)電池的方法包括：以所述原位聚合電解液作為預(yù)聚物注入到組裝所得電池的正極和負(fù)極之間，加熱固化使原位聚合電解液轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)聚合物電解質(zhì)。本發(fā)明的原位全固態(tài)電池制備方法可以與液體電解質(zhì)共享鋰離子電池生產(chǎn)線，新增設(shè)備投資低，可以極大地促進(jìn)固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種原位聚合電解液及其在全固態(tài)電池的用途，具體涉及一種原位聚合電解液、采用其制備原位全固態(tài)電池的方法及原位全固態(tài)電池。

背景技術(shù)

全固態(tài)電池是未來(lái)電池技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)，而固態(tài)電解質(zhì)作為全固態(tài)電池的核心材料就成為了兵家必爭(zhēng)之地。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，固態(tài)電解質(zhì)就是一種超離子導(dǎo)體，在全固態(tài)電池中代替了傳統(tǒng)鋰離子電池中電解液和隔膜的作用，承擔(dān)著傳導(dǎo)離子和連接正負(fù)極的功能性物質(zhì)。要實(shí)現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)在全固態(tài)電池中的應(yīng)用，首先要有好的固態(tài)電解質(zhì)，其次要解決固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極的匹配性問(wèn)題。離子電導(dǎo)率和界面問(wèn)題是固態(tài)電解質(zhì)的兩個(gè)最關(guān)鍵問(wèn)題，而尋找綜合性能良好的固態(tài)電解質(zhì)就成為了第一要?jiǎng)?wù)。

固態(tài)電解質(zhì)由于取代了現(xiàn)有鋰離子電池中的有機(jī)電解液，能夠徹底解決液體電解質(zhì)的易燃、易爆安全性隱患。但是，不是每一種物質(zhì)都能夠成為理想的固態(tài)電解質(zhì)，它是有一定條件的；多樣化的要求使得尋找固態(tài)電解質(zhì)是一個(gè)持續(xù)性的話題。從1957年開(kāi)始，人們就不斷尋找固態(tài)電解質(zhì)；但是至今為止，仍然沒(méi)有一種稱得上是完美的固態(tài)電解質(zhì)。目前的主流固態(tài)電解質(zhì)分別是聚合物、氧化物和硫化物，而聚合物被認(rèn)為是最容易實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的電解質(zhì)方案。

聚合物固態(tài)電解質(zhì)包括凝膠聚合物電解質(zhì)、固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜和原位聚合電解液。CN 108987800 A公開(kāi)了一種固態(tài)電解質(zhì)，由聚合物基體、鋰鹽和無(wú)機(jī)陶瓷電解質(zhì)粉體組成，所述聚合物基體為聚偏氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)與聚碳酸丙烯酯中的一種或幾種，所述鋰鹽為高氯酸鋰或雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰中的一種或幾種，所述無(wú)機(jī)陶瓷電解質(zhì)粉體為摻雜鋰鑭鋯氧基氧化物，其化學(xué)式為L(zhǎng)i_7-xLa₃Zr_2-xM_xO₁₂，其中M代表?yè)诫s陽(yáng)離子，為W、Ba、Sb中的一種，0x≤2。該固態(tài)電解質(zhì)具有良好的室溫離子電導(dǎo)率、機(jī)械性能及加工性能，可大大提升鋰離子電池的安全性，簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)，利用該固態(tài)電解質(zhì)制作的固態(tài)電池具備良好的電性能和安全性能，有效的降低了電池起火爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

CN 107251305A公開(kāi)了一種凝膠聚合物電解質(zhì)，其包含：多組分交聯(lián)聚合物基質(zhì)；可電離的鹽；及有機(jī)溶劑，所述多組分交聯(lián)聚合物基質(zhì)的含量為1wt％-50wt％，所述多組分交聯(lián)聚合物基質(zhì)的結(jié)構(gòu)是不同的三種以上可交聯(lián)的單體交聯(lián)鍵合而形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述可交聯(lián)的單體分別包含選自包含羧基、丙烯酸酯基、及氰基的群組中的至少兩種以上基團(tuán)。

在所有聚合物固態(tài)電解質(zhì)中，原位聚合電解液具有現(xiàn)有電池工藝兼容，便于推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為最有前景并可望實(shí)現(xiàn)的固態(tài)電池技術(shù)解決方案。

但是，現(xiàn)有的原位聚合電解液存在離子電導(dǎo)率低的缺陷，這嚴(yán)重影響了其在固態(tài)電池中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種原位聚合電解液及其在全固態(tài)電池的用途，尤其是提供一種原位聚合電解液、采用其制備原位全固態(tài)電池的方法及原位全固態(tài)電池。采用本發(fā)明的原位聚合電解液制備原位全固態(tài)電池，其中的聚合物電解質(zhì)由于采用原位共聚方法制備，使固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極電極之間具有良好的接觸，減少了固態(tài)電池界面潤(rùn)濕和修飾的環(huán)節(jié)，極大的提高了固態(tài)電池的界面相容性，從而提高了固態(tài)電池的性能，降低了固態(tài)電池的制造成本，利于大規(guī)模制備和推廣應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：