[發明專利]一種凝膠聚合物電解質及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110383579.4
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113258131B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 閆建華;管夢昕;趙景;于暉
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 肖云

本發明公開了一種凝膠聚合物電解質及其制備方法與應用，該凝膠聚合物電解質，包括以下原料：嵌段共聚物PVDF?b?PTFE納米纖維膜、聚合單體、電解液和助劑。其制備方法包括以下步驟：S1、將所述聚合單體、電解液和助劑混合，制得前驅體溶液；S2、將所述嵌段共聚物PVDF?b?PTFE納米纖維膜添加至所述前驅體溶液中，在高于60℃下反應，即得所述凝膠聚合物電解質。本發明制備的凝膠聚合物電解質具有優異的離子電導率，而且具備了良好的空間尺寸穩定性及化學、電化學性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種凝膠聚合物電解質及其制備方法與應用。

背景技術

鋰離子電池(lithium ion battery，LIB)具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、環境友好且自放電小等優點，可以作為電動汽車、混合動力汽車，插電式混合動力汽車，工業及智能電網中便攜儲能設備，在日后的使用中擁有廣闊的應用前景。

電解質作為LIB中極為重要的組成部分之一，其對LIB的安全性和電化學性能都有極大的影響。傳統的電解質材料是以有機液體電解質為主，其他為輔，但是有機液態電解質極易發生漏液和氣脹等問題，從而引發一系列的安全問題。固體電解質的安全性好，但與電極接觸性較差導致界面阻抗高，且大多數固體電解質的室溫離子電導率較低，不能滿足鋰離子電池的需要。而凝膠聚合物電解質是基于全固態聚合物電解質添加相應增塑劑形成的電解質，它結合了聚合物基體的優異特性(如機械穩定性、柔韌性和不易泄漏等)與液態有機電解質的優異離子傳導性，這種組合既具有固體的內聚性，又具有液體的擴散性。它的好處也包括了沒有內部短路、電解液漏出以及液體電解質中存在的電極表面處的副反應產物。雖然凝膠聚合物電解質具有很多優異的性能，但其也存在機械強度低，難以抵抗在電池使用過程中鋰枝晶的破壞；成本較高，導致其產業化應用受阻等問題。

因此，需要開發一種凝膠聚合物電解質及其制備方法，該電解質機械強度高且電化學性能優異。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題為：提供一種凝膠聚合物電解質，該電解質機械強度高且電化學性能優異。

本發明要解決的第二個技術問題為：提供上述凝膠聚合物電解質的制備方法。

本發明要解決的第三個技術問題為：提供上述凝膠聚合物電解質的應用。

為解決上述第一個技術問題，本發明提供的技術方案為：一種凝膠聚合物電解質，包括以下原料：嵌段共聚物PVDF-b-PTFE納米纖維膜、聚合單體、電解液和助劑。

根據本發明的一些實施方式，所述助劑包括引發劑和電解液溶劑。

根據本發明的一些實施方式，所述聚合單體包括丙烯酸酯體系、不飽和離子液體體系和碳酸亞乙烯酯體系中的一種。

根據本發明的一些實施方式，所述丙烯酸體系包括甲基丙烯酸甲酯。

根據本發明的一些實施方式，所述引發劑包括偶氮類引發劑和過氧化物引發劑中的至少一種。

根據本發明的一些實施方式，所述偶氮類引發劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈和偶氮二異丁酸二甲酯中的至少一種。

根據本發明的一些實施方式，所述過氧化物引發劑包括過氧化苯甲酰。

根據本發明的一些實施方式，所述偶氮類引發劑包括偶氮二異丁腈。

根據本發明的一些實施方式，所述電解液溶劑包括碳酸酯。

根據本發明的一些實施方式，所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一種。

根據本發明的一些實施方式，所述電解液溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯。