凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法。凝胶电解质膜的制备方法包括提供电池极片；制备不同粘度的凝胶电解质前驱体；利用所述不同粘度的凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成凝胶电解质膜，测试不同粘度下的凝胶电解质前驱体制备的凝胶电解质膜的机械强度制成对应的粘度‑机械强度标准曲线，根据目标凝胶电解质膜的预定机械强度对应该标准曲线选用不同粘度的凝胶电解质前驱体来进行制备得到目标凝胶电解质膜。本发明专利技术还涉及采用上述方法制备凝胶电解质膜、采用凝胶电解质膜获得凝胶电解质电芯后，再将所述凝胶电解质电芯制成锂离子电池的锂离子电池制备方法，及采用所述锂离子电池制备方法制备的锂离子电池。

Gel electrolyte membrane, lithium ion battery and preparation method thereof

The invention relates to a gel electrolyte membrane, a lithium ion battery and a preparation method thereof. Preparation method of gel electrolyte membrane includes providing a battery pole piece; gel electrolyte precursor preparation with different viscosity; gel electrolyte precursor using the different viscosity to the at least one electrode is formed on the surface of the gel electrolyte membrane, viscosity mechanical strength standard curve of mechanical strength of gel electrolyte membrane gel electrolyte precursor with different viscosity the test was made corresponding to the target according to the predetermined mechanical strength of gel electrolyte membrane to gel electrolyte precursor with different viscosity standard curve to synthesize the target gel electrolyte membrane. The invention also relates to the preparation of gel electrolyte membrane and gel electrolyte batteries by gel electrolyte membrane using the above method, and then the gel electrolyte batteries made of lithium ion battery lithium ion battery preparation method, and uses the lithium ion battery preparation method for preparation of lithium ion battery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为主要电源的领域已经由便携式移动设备发展到动力汽车、大型储能装置。随着社会发展和科技进步，人们对高功率和大容量的锂离子电池需求越来越迫切，而安全性是未来大型锂离子电池发展需要解决的首要问题。常用液态锂离子电池用的液态电解质都含有低闪点、低燃点的有机溶剂，易燃易爆，电池在短路、过充、受热、受猛烈撞击等极端情况下极易起火燃烧甚至爆炸，从而给锂离子电池的生产、运输和使用带来了安全隐患，也严重地制约了其在某些领域特别是在电动汽车领域的推广应用。凝胶聚合物固态锂离子电池的正、负极活性物质及工作原理与液态锂离子电池的基本相同，但采用的不是游离的电解液，而是半固态的聚合物电解质。采用多孔聚合物作为骨架，以凝胶电解质替代液态电解质，作为一种特殊的物质形态，凝胶既不是液体也不是固体，但是也可以反过来说其既是液体也是固体，这种二元性保证了凝胶既具有隔膜的电子绝缘性，也具有液体电解质扩散传输物质的性质。此类电池不仅具有液态锂离子电池的高电压、长寿命以及清洁无污染等特点，电池因内部结构的变化而具备了液态电池所不具有的一些性质：凝胶聚合物将电解液以半固态的形式限制在一定范围，电解液流动性减弱，可以从根本上解决传统锂离子电池在使用过程中可能出现的漏液、易燃和爆炸等问题，显著提高了锂离子电池的安全性能。另外，凝胶聚合物锂离子电池还体现出成本低廉、有利于发展形状可控等一系列优点。这类凝胶聚合物电解质电池，其外壳通常采用软性封装材料如铝塑膜。由于这种外壳非常容易受到外力变形需要使凝胶聚合物电解质电池具有一定的机械强度，以使电池上出现少量的变形时，也能保持电池良好的性能。同时由于不同种类电池产品需要不同机械强度的电解质膜，以允许不同程度的弯曲变形。目前，传统方法制备的电解质膜机械强度可控性差，因此，如何提高电解质膜机械强度可控性，以制备不同产品性能需求的电池成为研究的重点。
技术实现思路
为克服现有聚合物电解质膜机械强度可控性差的技术问题，本专利技术提供一种凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法。本专利技术解决技术问题的技术方案是提供一种凝胶电解质膜制备方法，其包括提供电池极片；制备不同粘度的凝胶电解质前驱体；利用所述不同粘度的凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成凝胶电解质膜，测试不同粘度下的凝胶电解质前驱体制备的凝胶电解质膜的机械强度制成对应的粘度-机械强度标准曲线，根据目标凝胶电解质膜的预定机械强度对应该标准曲线选用不同粘度的凝胶电解质前驱体来进行制备得到目标凝胶电解质膜。优选地，所述凝胶电解质前驱体粘度范围为10-500cp；所述电池极片为正极极片和/或负极极片。优选地，所述凝胶电解质前驱体包括液态混合物A与液态混合物B，所述液态混合物A包括高分子聚合物基体：1％-40％，有机溶剂：20％-90％及添加剂：0％-10％；所述液态混合物B包括锂盐：1％-50％，增塑剂：10％-98％及添加剂：1％-40％；在含量1％-50％范围内，通过调节锂盐的添加量，制备不同粘度的凝胶电解质前驱体。优选地，所述高分子聚合物包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯或热塑性丙烯酸树脂中的一种或几种；所述有机溶剂包括丙酮、N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、四氢呋喃或乙酸乙酯中的一种或几种；及所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、四氯铝酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、氯代四氟硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、全氟甲基磺酸锂、氟化锂、碳酸锂或氯化锂中的一种或几种。优选地，所述制备不同粘度的凝胶电解质前驱体具体为：将所述液态混合物A与所述液态混合物B进行混合；其中，保持液态混合物B中增塑剂及添加份量不变，调节锂盐含量为1％-10.48％，获得粘度为10-200cp的凝胶电解质前驱体；调节锂盐含量为10.48％-13.76％，获得粘度为200-230cp的凝胶电解质前驱体；调节锂盐含量为13.76％-34.72％，获得粘度为230-500cp的凝胶电解质前驱体。本专利技术解决技术问题的技术方案是提供一种凝胶电解质膜采用上述凝胶电解质膜的制备方法制备获得。优选地，所述凝胶电解质膜孔径为10μm-500μm，孔隙率为10％-93％，驻液量为10％-93％，机械强度为0.1MPa-10MPa。本专利技术解决技术问题的技术方案是提供一种锂离子电池的制备方法，其包括提供电池极片；绘制凝胶电解质前驱体粘度与凝胶电解质膜机械强度的标准曲线；按照目标凝胶电解质膜的预定机械强度依据该标准曲线选择制备不同特定粘度的凝胶电解质前驱体；利用所述凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成所需目标凝胶电解质膜，利用该凝胶电解质膜以形成获得凝胶电解质电芯；及将所述凝胶电解质电芯制成锂离子电池。优选地，上述锂离子电池的制备方法进一步包括：制备电解液，将电解液注入所述凝胶电解质膜，以制备获得含驻液的凝胶电解质膜，再将至少一所述正极极片、至少一所述负极极片与至少一所述含驻液的凝胶电解质膜进行交替叠片组装获得凝胶电解质电芯；或者是制备电解液，将所述至少一所述正极极片、至少一所述负极极片与至少一所述凝胶电解质膜进行交替叠片组装获得未注液的电芯后，再向所述未注液的电芯中注入所述电解液获得凝胶电解质电芯。本专利技术解决技术问题的技术方案是提供一种锂离子电池，其采用上述锂离子电池制备方法获得。与现有技术相比，本专利技术所提供的凝胶电解质膜的制备方法，通过制备获得不同粘度的凝胶电解质前驱体，进一步制备获得凝胶电解质膜。通过测试不同粘度下的凝胶电解质前驱体制备的凝胶电解质膜的机械强度制成对应的粘度-机械强度标准曲线，根据目标凝胶电解质膜的预定机械强度对应该标准曲线选用不同粘度的凝胶电解质前驱体来进行制备得到目标凝胶电解质膜。从而可根据实际需要的机械强度选择合适的凝胶电解质膜，使凝胶电解质膜的机械强度可控，进而成膜厚度、孔径、空隙率及注液量范围都可实现可控制备，并且工艺简单，操作方便。与现有技术相比，本专利技术所提供的凝胶电解质膜采用所述凝胶电解质膜的制备方法制备，其机械强度、成膜厚度、孔径、空隙率及注液量可控性强。与现有技术相比，本专利技术所提供的锂离子电池制备方法，通过绘制凝胶电解质前驱体粘度与凝胶电解质膜机械强度的标准曲线；可以按照目标凝胶电解质膜的预定机械强度依据该标准曲线选择制备不同特定粘度的凝胶电解质前驱体；再利用所述凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成所需目标凝胶电解质膜，利用该凝胶电解质膜以形成获得凝胶电解质电芯；然后利用所述凝胶电解质电芯可以制备获得所需的锂离子电池。与现有技术相比，本专利技术所提供的锂离子电池采用上述锂离子电池制备方法获得，通过按照目标凝胶电解质膜的预定机械强度依据该标准曲线选择制备不同特定粘度的凝胶电解质前驱体；再利用所述凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成所需目标凝胶电解质膜，利用该凝胶电解质膜以形成获得凝胶电解质电芯；然后利用所述凝胶电解质电芯可以制备获得所需的锂离子电池，所获得的锂离子电池具有使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶电解质膜的制备方法，其特征在于：其包括提供电池极片；制备不同粘度的凝胶电解质前驱体；利用所述不同粘度的凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成凝胶电解质膜，测试不同粘度下的凝胶电解质前驱体制备的凝胶电解质膜的机械强度制成对应的粘度‑机械强度标准曲线，根据目标凝胶电解质膜的预定机械强度对应该标准曲线选用不同粘度的凝胶电解质前驱体来进行制备得到目标凝胶电解质膜。

【技术特征摘要】
1.一种凝胶电解质膜的制备方法，其特征在于：其包括提供电池极片；制备不同粘度的凝胶电解质前驱体；利用所述不同粘度的凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成凝胶电解质膜，测试不同粘度下的凝胶电解质前驱体制备的凝胶电解质膜的机械强度制成对应的粘度-机械强度标准曲线，根据目标凝胶电解质膜的预定机械强度对应该标准曲线选用不同粘度的凝胶电解质前驱体来进行制备得到目标凝胶电解质膜。2.如权利要求1中所述的凝胶电解质膜的制备方法，其特征在于：所述凝胶电解质前驱体粘度范围为10-500cp；所述电池极片为正极极片和/或负极极片。3.如权利要求1或2中所述的凝胶电解质膜的制备方法，其特征在于：凝胶电解质前驱体包括液态混合物A与液态混合物B，所述液态混合物A包括高分子聚合物基体：1％-40％，有机溶剂：20％-90％及添加剂：0％-10％；所述液态混合物B包括锂盐：1％-50％，增塑剂：10％-98％及添加剂：1％-40％；在含量为1％-50％范围内，通过调节锂盐的添加量，制备不同粘度的凝胶电解质前驱体。4.如权利要求3中所述的凝胶电解质膜的制备方法，其特征在于：所述高分子聚合物包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯或热塑性丙烯酸树脂中的一种或几种；所述有机溶剂包括丙酮、N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、四氢呋喃或乙酸乙酯中的一种或几种；及所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、四氯铝酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、氯代四氟硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、全氟甲基磺酸锂、氟化锂、碳酸锂或氯化锂中的一种或几种。5.如权利要求3中所述的凝胶电解质膜的制备方法，其特征在于：所述制备不...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏立，向勇，彭晓丽，蒲万锦，贺金味，
申请(专利权)人：成都国珈星际固态锂电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51