聚合物锂离子电池及其制备方法技术

一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括：提供线性聚合物、有机交联剂和电解液；提供电池壳体及设置于所述电池壳体内的电芯，将所述线性聚合物和所述有机交联剂溶解于所述电解液后注入所述电池壳体中，并密封所述电池壳体；以及提供反应条件使所述线性聚合物和所述有机交联剂在所述电池壳体中发生交联反应，形成填充有所述电解液的凝胶网络，从而在所述电池壳体内形成凝胶电解质，并得到所述聚合物锂离子电池。本发明专利技术还提供由上述制备方法制备得到的聚合物锂离子电池。

【技术实现步骤摘要】
聚合物锂离子电池及其制备方法
本专利技术涉及电池领域，特别是涉及一种聚合物锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
随着锂离子电池技术的应用与发展，电池安全性已经成为人们关注的焦点。由于液态锂离子电池存在多方面的安全隐患，比如电池漏液以及热失控导致电池燃烧甚至爆炸，研究者们一直都在寻求有效的途径试图提高锂离子电池的安全性。其中，利用凝胶电解质代替液体电解液形成聚合物锂离子电池就是一条有效可行的途径。凝胶电解质与传统的液体电解液相比，拥有多方面的优点，如：使用凝胶电解质的锂离子电池不会漏液；凝胶电解质高柔韧性对电池尺寸和形状没有限制，加工性能更好；凝胶电解质与电极的界面化学稳定性较高，可有效提高锂离子电池安全性能；相对于液体电解液，凝胶电解质在电池中分布更加均匀；凝胶电解质克服了液体电解液加工错位的效应。正因为凝胶电解质拥有这么多优点，因而凝胶电解质被公认为新一代先进锂离子电池优选电解质材料。现有凝胶电解质主要有物理交联型和化学交联型两种，物理交联型是将聚合物与溶剂、锂盐混合，聚合物分子在溶液中利用分子链间存在的相互作用力而形成物理交联，并吸收电解液形成凝胶聚合物电解质；然而，这种方法在制备锂离子电池时需经过聚合物成膜、造孔剂萃出和电解液浸渍等复杂工序制出凝胶聚合物电解质膜后，再与正、负极按一定顺序组装成电池。化学交联型是在将电解液注入电池壳体后，将单体和引发剂按一定比例加入电解液中混合均匀，在一定的外界条件下引发自由基聚合反应，单体聚合后即产生网状的立体骨架结构，将电解液均匀固化在网状结构的空隙当中，得到凝胶聚合物电解质，这种制备方法较简单，但其未反应的残余单体对电池性能的影响不容忽视，并且聚合反应精确控制的难度较大。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种操作简单并且对电池性能影响小的聚合物锂离子电池的制备方法。一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括：提供线性聚合物、有机交联剂和电解液；提供电池壳体及设置于所述电池壳体内的电芯，将所述线性聚合物和所述有机交联剂溶解于所述电解液形成混合溶液后注入所述电池壳体中，并密封所述电池壳体；以及提供反应条件使所述线性聚合物和所述有机交联剂在所述混合溶液中发生交联反应，形成填充有所述电解液的凝胶网络，从而在所述电池壳体内形成凝胶电解质，并得到所述聚合物锂离子电池。所述线性聚合物包括由第一单体形成的第一重复单元，所述第一重复单元的侧基含有能够与所述有机交联剂发生交联反应的活性基团。在其中一个实施例中，所述活性基团为环氧基和异氰酸酯基中的一种，所述有机交联剂为多元胺和二异氰酸酯中的一种。在其中一个实施例中，所述活性基团为环氧基，所述有机交联剂为多元胺。在其中一个实施例中，所述第一单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯。在其中一个实施例中，所述电解液为醚类电解液和碳酸酯类电解液中的至少一种。在其中一个实施例中，所述反应条件为常温静置。在其中一个实施例中，所述多元胺包括乙二胺、己二胺和三乙胺中的至少一种。在其中一个实施例中，所述线性聚合物包括由第二单体形成的第二重复单元，所述第二重复单元的侧基不含有所述活性基团。在其中一个实施例中，所述第二单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。在其中一个实施例中，在所述线性聚合物中，所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔比为1:100至100:1。在其中一个实施例中，所述线性聚合物的分子量为1000至100000。在其中一个实施例中，所述线性聚合物与所述有机交联剂在所述混合溶液中的质量比为10:1至1000:1。在其中一个实施例中，所述有机交联剂在所述混合溶液中的浓度为0.1wt％至5wt％。一种聚合物锂离子电池，由所述聚合物锂离子电池的制备方法制备得到。本专利技术提供的聚合物凝胶锂离子电池的制备方法，采用线性聚合物与有机交联剂在电池壳体中的电解液内原位交联的方法直接在电池壳体内形成凝胶电解质，由于线性聚合物的制备是在电池壳体外完成，不会在锂离子电池内残留有未反应的单体，而且线性聚合物和有机交联剂的反应能够得到精确控制。该制备方法简单容易操作，对聚合物锂离子电池的性能影响较小，能得到性能良好的聚合物凝胶锂离子电池。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的聚合物锂离子电池和对比例1提供的液态锂离子电池在1C倍率下的循环性能曲线图；图2为本专利技术实施例1提供的聚合物锂离子电池和对比例1提供的液态锂离子电池的放电倍率图；图3为图2对应的电压平台的变化曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括：S1，提供线性聚合物、有机交联剂和电解液；S2，提供电池壳体及设置于所述电池壳体内的电芯，将所述线性聚合物和所述有机交联剂溶解于所述电解液形成混合溶液后注入所述电池壳体中，并密封所述电池壳体；以及S3，提供反应条件使所述线性聚合物和所述有机交联剂在所述电池壳体中发生交联反应，形成填充有所述电解液的凝胶网络，从而在所述电池壳体内形成凝胶电解质，并得到所述聚合物锂离子电池。本专利技术提供的聚合物锂离子电池的制备方法，采用线性聚合物与有机交联剂在电池壳体中的电解液内原位交联的方法直接在电池壳体内形成凝胶电解质，由于线性聚合物的制备是在电池壳体外完成，不会在锂离子电池内残留有未反应的单体，而且线性聚合物和有机交联剂的反应能够得到精确控制。该制备方法简单容易操作，对聚合物锂离子电池的性能影响较小，能得到性能良好的聚合物锂离子电池。在步骤S1中，所述电解液为液态锂离子电池中使用的常规电解液。所述电解液可为非水电解液，包括溶剂及溶于所述溶剂的电解质。该溶剂可选自但不限于碳酸酯类、醚类、腈类及酰胺类中的一种或多种，碳酸酯类可选自环状碳酸酯和链状碳酸酯中的至少一种，醚类可选自环状醚类和链状醚类中的至少一种。在一实施例中，该溶剂可选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、二乙醚、乙腈、丙腈、苯甲醚、丁酸酯、戊二腈、已二腈、γ-丁内酯、γ-戊内酯、四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷及乙腈及二甲基甲酰胺中的一种或多种。所述电解质为锂盐，可选自但不限于氯化锂(LiCl)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)及双草酸硼酸锂(LiBOB)中的一种或多种。所述线性聚合物和所述有机交联剂能够溶解于所述电解液中。所述线性聚合物可包括由第一单体形成的第一重复单元，所述第一重复单元的侧基含有能够与所述有机交联剂发生交联反应的活性基团。由于所述线性聚合物的侧基上含有所述活性基团，从而使得所述线性聚合物能够与所述有机交联剂在所述电解液中发生交联反应并形成高分子三维网络结构，该高分子三维网络结构可吸收所述电解液形成凝胶电解质。优选地，所述活性基团与所述有机交联剂在常温、加热或光照条件下即可发生化学反应，从而使所述线性聚合物发生交联。此时，在步骤S4中，仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括：提供线性聚合物、有机交联剂和电解液；提供电池壳体及设置于所述电池壳体内的电芯，将所述线性聚合物和所述有机交联剂溶解于所述电解液形成混合溶液后注入所述电池壳体中，并密封所述电池壳体；以及提供反应条件使所述线性聚合物和所述有机交联剂在所述混合溶液中发生交联反应，形成填充有所述电解液的凝胶网络，从而在所述电池壳体内形成凝胶电解质，并得到所述聚合物锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物锂离子电池的制备方法，包括：提供线性聚合物、有机交联剂和电解液；提供电池壳体及设置于所述电池壳体内的电芯，将所述线性聚合物和所述有机交联剂溶解于所述电解液形成混合溶液后注入所述电池壳体中，并密封所述电池壳体；以及提供反应条件使所述线性聚合物和所述有机交联剂在所述混合溶液中发生交联反应，形成填充有所述电解液的凝胶网络，从而在所述电池壳体内形成凝胶电解质，并得到所述聚合物锂离子电池。2.根据权利要求1所述的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述线性聚合物包括由第一单体形成的第一重复单元，所述第一重复单元的侧基含有能够与所述有机交联剂发生交联反应的活性基团。3.根据权利要求2所述的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述活性基团为环氧基和异氰酸酯基中的一种，所述有机交联剂为多元胺和二异氰酸酯中的一种。4.根据权利要求3所述的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述活性基团为环氧基，所述有机交联剂为多元胺。5.根据权利要求4所述的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述第一单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯。6.根据权利要求4所述的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述电解液为醚类电解液和碳酸酯类电解液中的至少一种。7.根据权利要求4所述的聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述反应条...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，刘小明，
申请(专利权)人：江苏合志锂硫电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32