[發(fā)明專利]一種原位聚合電解液及其使用方法和用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010106669.4
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN113299988A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何天賢;羅海英;周萌;范偉貞;高遠(yuǎn)鵬;趙經(jīng)緯;徐三善;徐金富
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州天賜高新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0568;H01M10/0565
• 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)明涉及一種原位聚合電解液及其使用方法和用途，所述原位聚合電解液中包含含氮液晶小分子和鋰鹽，將所述原位聚合電解液注入電池內(nèi)，之后在加熱條件下發(fā)生原位聚合反應(yīng)固化生成與電池電極片緊密接觸的一體化固態(tài)電解質(zhì)，從而明顯改善固態(tài)電池內(nèi)固?固界面的相容性，改善電池的使用性能；且其與現(xiàn)有的電池制備工藝具有兼容性，在電池的制備過程中，將原位聚合電解液經(jīng)注液進(jìn)入電池內(nèi)部，之后加熱固化即可得到一體化固態(tài)電解質(zhì)，便于推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固態(tài)聚合物電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種原位聚合電解液及其使用方法和用途。

背景技術(shù)

全固態(tài)電池是未來電池技術(shù)的必然發(fā)展趨勢，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研究重點(diǎn)。簡單來說，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)極的作用。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)極的匹配性問題。離子電導(dǎo)率和界面問題是固態(tài)電解質(zhì)的兩個最關(guān)鍵問題，而尋找綜合性能良好的固態(tài)電解質(zhì)就成為了第一要務(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、易爆的安全性隱患。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)是一個持續(xù)性的話題。從1957年開始，人們就不斷尋找固態(tài)電解質(zhì)；但是至今為止，仍然沒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。

CN107069081A公開了一種聚合物固態(tài)電解質(zhì)材料及其制備方法，其中該聚合物固態(tài)電解質(zhì)材料是由包括表面接枝巰基的二氧化硅納米粒子和雙鍵封端的聚乙二醇在內(nèi)的反應(yīng)原料經(jīng)紫外光輻照進(jìn)行交聯(lián)得到的有機(jī)-無機(jī)雜化交聯(lián)的聚合物固態(tài)電解質(zhì)材料；表面接枝巰基的二氧化硅納米粒子與雙鍵封端的聚乙二醇兩者的質(zhì)量比為1/2～1/20，此外，表面接枝巰基的二氧化硅納米粒子中巰基組分的含量為1wt.％～50wt.％；此方案所述固態(tài)電解質(zhì)的制備過程復(fù)雜，不易操作，與現(xiàn)有電池制備工藝的兼容性不足。

CN110690495A公開了一種復(fù)合凝膠聚合物固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：配制包括鋁鹽、鈉鹽以及第一高分子聚合物的紡絲液；靜電紡絲所述紡絲液，得到前驅(qū)體薄膜；煅燒所述前驅(qū)體薄膜，得到纖維薄膜；提供包括第二高分子聚合物的浸漬液；涂覆所述浸漬液于所述纖維薄膜內(nèi)，得到包含所述第二高分子聚合物的纖維/聚合物復(fù)合薄膜；以及將所述纖維/聚合物復(fù)合薄膜置于一有機(jī)電解液中，所述有機(jī)電解液吸附于所述纖維/聚合物復(fù)合薄膜內(nèi)，得到所述復(fù)合凝膠聚合物固態(tài)電解質(zhì)，此方案所述固態(tài)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且制備過程成本高，不利于批量制備。

因此，開發(fā)一種與現(xiàn)有的電池制備工藝具有兼容性且能明顯改善固態(tài)電池內(nèi)固-固界面相容性的原位聚合電解液仍具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種原位聚合電解液及其使用方法和用途，所述原位聚合電解液中包含含氮液晶小分子和鋰鹽，將所述原位聚合電解液注入電池內(nèi)，之后在加熱條件下發(fā)生原位聚合反應(yīng)固化生成與電池電極片緊密接觸的一體化固態(tài)電解質(zhì)，從而明顯改善固態(tài)電池內(nèi)固-固界面的相容性，改善電池的使用性能；且其與現(xiàn)有的電池制備工藝具有兼容性，在電池的制備過程中，將原位聚合電解液經(jīng)注液進(jìn)入電池內(nèi)部，之后加熱固化即可得到一體化固態(tài)電解質(zhì)，便于推廣應(yīng)用。

為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種原位聚合電解液，所述原位聚合電解液中包含含氮液晶小分子和鋰鹽。

本發(fā)明所述原位聚合電解液采用上述組成，將其注入電池內(nèi)正負(fù)極片之間，在加熱條件下，其能由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，得到固態(tài)電解質(zhì)，從而形成與正負(fù)極片之間的良好接觸，有效增強(qiáng)固態(tài)電池內(nèi)部固-固界面的相容性，進(jìn)而提高電池性能。