[發明專利]一種原位聚合聚合物固態電解質、電池和制備方法

在審

• 申請號: 202010412729.5
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN113675464A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 張斌;熊資峰;李超;李文俊
• 申請（專利權）人: 北京衛國創芯科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42;C08F220/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

1.一種原位聚合聚合物固態電解質，其特征在于，由高分子量化合物A和低分子量化合物B、電解液添加劑、鋰鹽和無機納米粒子制備而成；其中，所述高分子量化合物A是含有-R₁-O-R₂-、-R₁O-O-R₂-結構的取代化合物，所述低分子量化合物B是含有-R₁-O-R₂-、-R₁O-O-R₂-結構的取代化合物；所述R₁與R₂是碳原子、硼原子、氮原子、氟原子、鋁原子、硅原子、磷原子、硫原子、鈦原子中的一種或者幾種的組合，或者是含有雙鍵、三鍵、醚氧基團、酯類基團、氰基團、硼氧基團、硅氧基和磷氧基團中的一種或多種組合；而且所述高分子量化合物A和低分子量化合物B中含有一個或多個取代，所述取代的位置是在一個原子或者不同原子上。

2.根據權利要求1所述的原位聚合聚合物固態電解質，其特征在于，所述高分子量化合物A的分子量介于100與1000之間，且高分子量化合物A的結構特征為鏈狀、樹狀或環狀；所述低分子量化合物B的分子量介于50與500之間，且低分子量化合物B的結構特征為鏈狀、樹狀或環狀。

3.根據權利要求1所述的原位聚合聚合物固態電解質，其特征在于，所述電解液添加劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、亞硫酸丙烯脂、四氫呋喃、二甲基四氫呋喃、乙二醇二甲醚中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的原位聚合聚合物固態電解質，其特征在于，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、四氯鋁酸鋰中的一種或多種。

5.根據權利要求1所述的原位聚合聚合物固態電解質，其特征在于，所述無機納米粒子為二氧化鈦、三氧化二鋁、氧化鋯、氧化鎳、氮化硅、鈦酸鑭鋰、鋰鑭鋯氧、磷酸鈦鋰、二氧化硅中的一種或多種。

6.根據權利要求1至5中任一所述的原位聚合聚合物固態電解質，其特征在于，所述高分子量化合物A、低分子量化合物B、電解液添加劑、鋰鹽、無機納米粒子在原位聚合聚合物固態電解質中所占質量百分比為：高分子量化合物A為0.1-0.6％、低分子量化合物B為0.1-0.6％、電解液添加劑為0.1-0.8％、鋰鹽為0.05-0.4％、無機納米粒子0.01-0.2％。

7.一種電池，其特征在于，其正極和負極之間有權利要求1至6中任一所述的原位聚合聚合物固態電解質。

8.一種權利要求7所述的電池的制備方法，其特征在于，首先將高分子量化合物A、低分子量化合物B、電解液添加劑、鋰鹽、無機納米粒子混合，并經過攪拌、超聲分散、過濾工藝形成固態電解質前驅體溶液；然后將固態電解質前驅體溶液通過注液進入電池的正極和負極之間，并將電池放入真空箱抽真空后進行封口、靜置使得固態電解質前驅體溶液充分浸潤到電池中；接著對電池充電至正極材料的充電截止電壓后停止充電、靜置，再對電池進行放電至正極材料的放電終止電壓；最后將電池在化成階段引發聚合形成原位聚合聚合物固態電解質，制得原位聚合聚合物固態電解質電池。

9.根據權利要求8所述的電池的制備方法，其特征在于，將電池放入真空箱抽真空至-0.05Map，采用0.4mA/cm2電流密度對電池進行充電，采用1.6mA/cm2電流密度對電池進行放電。

10.根據權利要求8或9所述的電池的制備方法，其特征在于，所述正極的活性材料為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、富鋰材料中的一種或多種組合；所述負極的活性材料為金屬鋰、石墨、硬碳、硅氧材料、硅碳材料、石墨烯、鈦酸鋰中的一種。