锂离子电池凝胶电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池凝胶电解液，其前体包括液态电解液、可聚合单体和引发剂，液态电解液包括液态非水有机溶剂和锂盐，可聚合单体包括反应活性不同的可聚合单体A和可聚合单体B，且可聚合单体B的竞聚率r

Gel electrolyte for lithium ion battery

The invention discloses a gel electrolyte of lithium ion battery, the precursor comprises a liquid electrolyte, a polymerizable monomer and initiator, liquid liquid electrolyte including a non-aqueous organic solvent and a lithium salt, a polymerizable monomer including reactive polymerizable monomer A and polymerizable monomer B, and polymerizable monomer B reactivityratios R

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池凝胶电解液
本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地说，本专利技术涉及一种性能良好的锂离子电池凝胶电解液。
技术介绍
锂离子电池由于具有电压高、体积小、重量轻、能量密度高和循环寿命长等优点，已获得了市场的主导地位。目前，锂离子电池的电解液分为液态电解液和凝胶电解液。其中，液态电解液的特点是电化学性能稳定可靠，但却普遍存在安全性差、电池硬度不够易变形等问题。相比之下，凝胶电解液体系将流动态的溶剂分子固定在高分子凝胶骨架内，因不存在或较少存在游离态的溶剂而减小了电解液渗漏的风险，有效地降低了电池体系的燃烧性，进而提高了电池的安全性；同时，由于高分子骨架将整个电芯连成一个整体，因此有利于减少电芯变形和膨胀。现有凝胶电解液一般是向液态电解液中添加可聚合单体制备而成的，所添加的可聚合单体可溶于液态电解液，生成的聚合物也可溶于液态电解液。由于凝胶电解液前体中可聚合单体的浓度较低时，会不足以使液态电解液转换为凝胶电解液，因此往往需要添加较多的可聚合单体；但可聚合单体的浓度较高时，所生成的凝胶电解液中的聚合物浓度也较高，又会引发锂离子传导困难，以致出现锂离子电导率低、容易析锂等一系列电化学性能问题。有鉴于此，确有必要提供一种力学性能、电化学性能以及安全性全都良好的锂离子电池凝胶电解液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种力学性能、电化学性能以及安全性全都良好的锂离子电池凝胶电解液；本专利技术的另一个目的在于降低锂离子电池凝胶电解液合成所需的可聚合单体使用量。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种锂离子电池凝胶电解液，其前体包括液态电解液、可聚合单体A、可聚合单体B和引发剂，所述液态电解液包括液态非水有机溶剂和锂盐，其中，可聚合单体B的竞聚率rB与可聚合单体A的竞聚率rA的比值为1.5～5；同时，可聚合单体B、可聚合单体B的均聚物以及可聚合单体A都可溶于所述液态非水有机溶剂，但可聚合单体A的均聚物不溶于液态非水有机溶剂。在上述凝胶电解液前体发生聚合反应的初期，由于可聚合单体B的反应活性高，初期AB共聚物中可聚合单体B的单体单元含量相对较高，因此初期AB共聚物可溶于液态电解液中；在聚合反应的中后期，由于可聚合单体B的含量和浓度降低，中后期AB共聚物中可聚合单体A的单体单元含量相对上升，因此中后期AB共聚物不溶于液态电解液中而析出；此时，由于可溶解于液态电解液的初期AB共聚物的分散作用，中后期AB共聚物沉淀形成的小颗粒将分散于液态电解液当中，并在反应达到一定程度时形成凝胶。由于中后期AB共聚物沉淀形成的小颗粒可以起到类似于物理交联点作用，因此本专利技术可以减少凝胶电解液前体的可聚合单体用量；同时，由于上述小颗粒在凝胶网络中也可起到增强作用，因此能够有效提高凝胶电解液的力学强度。限定可聚合单体B的竞聚率rB与可聚合单体A的竞聚率rA之比为1.5～5的原因是：如果可聚合单体A的反应活性过高，会导致聚合反应早期出现聚合物沉淀并絮凝，从而造成电解液体系不均匀；如果可聚合单体B的反应活性过高，则会导致凝胶电解液的力学强度降低。作为本专利技术锂离子电池凝胶电解液的一种改进，所述可聚合单体在凝胶电解液前体中的质量分数为0.5～6％；所述可聚合单体A在整个凝胶电解液前体中的质量分数为0.1～3％，可聚合单体B在整个凝胶电解液前体中的质量分数为0.25～5％。这是因为：当可聚合单体的含量过少时，可能导致不能凝胶；当可聚合单体含量过高时，生成的凝胶电解液聚合物浓度高，易于引起锂离子传导速率过慢，导致锂离子电池电化学较差。作为本专利技术锂离子电池凝胶电解液的一种改进，所述可聚合单体还包括具有至少2个可聚合双键的可聚合单体C；可聚合单体C可溶于所述液态非水有机溶剂，其在整个凝胶电解液前体中的质量分数为0～3％。由于可聚合单体C具有至少2个可聚合双键，因此其能促进凝胶作用，进一步减少可聚合单体的用量，而且所形成的聚合物具有网状结构，从而进一步提高凝胶电解液的抗力学性能。作为本专利技术锂离子电池凝胶电解液的一种改进，所述可聚合单体A为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。作为本专利技术锂离子电池凝胶电解液的一种改进，所述可聚合单体B为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、2-甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、N-甲基丙烯酰吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸聚乙二醇酯中的一种或多种。作为本专利技术锂离子电池凝胶电解液的一种改进，所述可聚合单体C为二丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四甲基丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四甲基丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三甲基丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的一种或多种。作为本专利技术锂离子电池凝胶电解液的一种改进，所述引发剂在整个凝胶电解液前体中的质量分数为0.05～0.5％。作为本专利技术锂离子电池凝胶电解液的一种改进，所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化苯甲酰/蔗糖、叔丁基过氧化氢/雕白块、叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰/N，N-二甲基苯胺、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过氧化氢/酒石酸、过氧化氢/雕白块、过硫酸铵/硫酸亚铁、过氧化氢/硫酸亚铁、过氧化苯甲酰/N，N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰/焦磷酸亚铁、过硫酸钾/硝酸银、过硫酸盐/硫醇、异丙苯过氧化氢/氯化亚铁、过硫酸钾/氯化亚铁、过氧化氢/氯化亚铁、异丙苯过氧化氢/四乙烯亚胺中的一种或多种。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种锂离子电芯的制备方法，其包括以下步骤：1)配制凝胶电解液前体：将液态电解液与所述可聚合单体以及引发剂混合均匀；2)凝胶：将配制好的凝胶电解液前体溶液注入待注液电芯，封口后室温静置36小时，充分浸润膜片，再将电芯置于50℃～80℃环境下放置4-6h，形成凝胶电解液电芯；3)将形成了凝胶电解液的电芯依次进行化成、整形、除气工序，制得成型后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池凝胶电解液，其前体包括液态电解液、可聚合单体和引发剂，所述液态电解液包括液态非水有机溶剂和锂盐，其特征在于：所述可聚合单体在凝胶电解液前体中的质量分数为0.5～6％；所述可聚合单体包括反应活性不同的可聚合单体A和可聚合单体B，且可聚合单体B的竞聚率r

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池凝胶电解液，其前体包括液态电解液、可聚合单体和引发剂，所述液态电解液包括液态非水有机溶剂和锂盐，其特征在于：所述可聚合单体在凝胶电解液前体中的质量分数为0.5～6％；所述可聚合单体包括反应活性不同的可聚合单体A和可聚合单体B，且可聚合单体B的竞聚率rB与可聚合单体A的竞聚率rA之比为1.5～5；其中，可聚合单体B、可聚合单体B的均聚物以及可聚合单体A都可溶于液态非水有机溶剂，可聚合单体A的均聚物则不溶于液态非水有机溶剂。2.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征在于：所述可聚合单体A在整个凝胶电解液前体中的质量分数为0.1～3％，可聚合单体B在整个凝胶电解液前体中的质量分数为0.25～5％。3.根据权利要求2所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征在于：所述可聚合单体A为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征在于：所述可聚合单体B为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、2-甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、N-甲基丙烯酰吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸聚乙二醇酯中的一种或多种。5.根据权利要求2所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征在于：所述可聚合单体还包括具有至少2个可聚合双键的可聚合单体C；可聚合单体C可溶于所述液态非水有机溶剂，其在整个凝胶电解液前体中的质量分数为0～3％。6.根据权利要求5所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征在于：所述可聚合单体C为二丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四...

【专利技术属性】
技术研发人员：解来勇，陈辉，江辉，张新枝，孙成栋，邓耀明，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44