[發明專利]摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質及制備方法、應用

在審

• 申請號: 202310407841.3
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116231050A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 孔東波;邵俊華;宋東亮;王亞洲;韓飛;李渠成;張利娟;李海杰;施艷霞;司雅楠;郭飛;王郝為;閆國鋒
• 申請（專利權）人: 河南省法恩萊特新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 成都市鼎宏恒業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51248
• 代理人: 吳佳潔

本發明公開了一種摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質，包括有多孔聚合物網絡結構和半固態電解液基液；半固態電解液基液分布在多孔聚合物網絡結構的表面及部分空隙內；本發明摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質，孔的無機氧化物顆粒摻雜多，利用聚合物單體和氧化物的交聯，氧化物可以起到骨架的作用，使電解液在化學交聯過程中形成均勻的網絡結構。

技術領域

本發明涉及電解液技術領域，特別是一種摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質及制備方法、應用

背景技術目前廣泛使用的液態電解質產生的漏液、電解質氧化分解及熱失控等引起的燃燒、爆炸是電池的主要安全隱患。特別是在某些非常規工作條件下（如大功率充放電、過充過放等）產生大量熱會加速氣體的產生，導致電池內壓增高，氣體泄漏，甚至起火爆炸，因而存在嚴重的安全隱患。聚合物電解質鋰離子電池因具有安全、無泄漏、漏電流小等優點而被研究者們所重視，由于聚合物網絡的存在，部分電解液可以被吸收，電池中可流動的電解液組份降低，電解液泄露風險降低，電池安全性提升。同時，電池界面良好，電池電化學性能穩定。

現有技術中，聚合物在交聯過程中，無法均勻形成網絡結構，導致電解液分布不均，無法保證電芯的性能。另外，交聯過程中，需要使用造孔劑，利用造孔劑的揮發性能，在聚合反應過程中，通過干燥加熱等方式使得造孔劑的揮發從而產生具有孔隙網絡結構。例如中國公開專利CN101938013?A中，記載了一種聚合物電解質及其制備方法，其中，制備多孔母基質膜的方法為，：將第一聚合物溶液涂覆在所述多孔基體的至少一個表面上，所述第一聚合物溶液含有第一聚合物和第一溶劑；去除第一溶劑，從而形成附著在所述多孔基體上的多孔母基質膜；所述去除第一溶劑的方法可以為本領域技術人員所公知的方法。具體的，可以采用干燥的方法去除所述第一溶劑，所述干燥的溫度可以為20-200℃，優選為20-100℃?；所述干燥的時間可以根據溶劑的含量以及揮發性進行確定，一般可以為0.1-600分鐘，優選為10-300?分鐘。由此可見，現有技術中制備多孔網絡結構的方式，存在以下問題：

1、造孔過程中需要揮發造孔劑，從而浪費大量的造孔劑，且揮發過程中需要增加熱源，不僅增加生產成本還增加能源損耗，對工業生產性企業來說將極大地提高生產成本；

2、聚合物交聯先形成空隙網絡結構，再將氧化物負載在網絡結構中，無法形成均勻的網格結構；

3、聚合物電解質用于鋰離子電池，常溫循環800周以后容量保持率較低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質及制備方法、應用。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質，包括有多孔聚合物網絡結構和半固態電解液基液；半固態電解液基液分布在多孔聚合物網絡結構的表面及部分空隙內；

所述多孔聚合物網絡結構為，由聚合物單體和氧化物交聯形成的膜層結構；

所述聚合物單體為季戊四醇三丙烯酸酯；所述多孔氧化物為二氧化硅、二氧化鋯中的一種或兩種；

本發明還提供一種摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質，包括有如下步驟：

1）制備半固態電解液基液；

2）在步驟1）制備的半固態電解液基液中加入聚合物單體和多孔氧化物，攪拌10-20mim；

3）聚合物單體和多孔氧化物交聯形成多孔聚合物網絡結構，半固態電解液基液分布在多孔聚合物網絡結構的表面及部分空隙內；

所述步驟1）中，制備半固態電解液基液的步驟包括有：在室溫下，手套箱中，配置由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯組成的混合有機溶劑；將鋰鹽溶解到混合有機溶劑中，混合有機溶劑和鋰鹽的重量比為5～10：1；

所述步驟1）中，半固態電解液基液中還添加有功能添加劑，包括氟代碳酸乙烯酯和硫酸乙烯酯；

所述鋰鹽為雙氟磺酰胺鋰。

上述的摻雜氧化物多孔材料的半固態電解質用于軟包或方殼半固態鋰離子電池。

更進一步的技術方案是。