一种凝胶电解质组合物及其制备方法、凝胶电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种凝胶电解质组合物及其制备方法、凝胶电解质及其制备方法和应用。本发明专利技术的凝胶电解质组合物，包括第一聚合单体、第二聚合单体、锂盐、引发剂和溶剂；所述第一聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、氟代丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇丙烯酸酯中的至少一种；所述第二聚合单体包括含有碳碳双键和/或碳氮三键的磷酸酯类物质。本发明专利技术的凝胶电解质组合物可用于制备具有优异导电性、阻燃性的凝胶电解质。阻燃性磷酸酯单体引入聚合物框架中，可极大地减少电池漏液的风险，得到的凝胶电解质具有阻燃和高电导率特点，提升了电池的安全性能。提升了电池的安全性能。提升了电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶电解质组合物及其制备方法、凝胶电解质及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体而言，涉及一种凝胶电解质组合物及其制备方法、凝胶电解质及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命和环境友好的特点。电池生产厂家从材料、电极、电芯、模组和pack进行逐层甄选和优化，研发和制造满足客户需求的电池产品。传统的锂离子电池是一个液态体系，在长期使用过程中面临着许多安全隐患，诸如电解液的干涸，泄露引起的污染和着火，甚至是爆炸。研究人员通常使用局部过浓/高浓度的电解液或加入磷酸酯/氟代添加剂于电解液中，从电池的根源解决电解液的安全问题。该方法得益于含有磷酸酯的电解液在燃烧的过程中能够捕获氢自由基(H
·
)，从而达到电解液的阻燃和不燃的效果。但这类方法无法将游离在电解液其中的磷酸酯固定起来，在电芯经受破坏后，电解液仍然会从电芯中流出，造成工作环境的污染。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术涉及一种凝胶电解质组合物，包括第一聚合单体、第二聚合单体、锂盐、引发剂和溶剂；
[0005]所述第一聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、氟代丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇丙烯酸酯中的至少一种；
[0006]所述第二聚合单体包括含有碳碳双键和/或碳氮三键的磷酸酯类物质。
[0007]本专利技术的凝胶电解质组合物可用于制备具有优异导电性、阻燃性的凝胶电解质。
[0008]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还涉及所述的凝胶电解质组合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将各组分混匀。
[0010]本专利技术凝胶电解质组合物的制备方法简单易行，将各组分混合均匀即可。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还涉及一种凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0012]所述的凝胶电解质组合物于加热条件下进行聚合反应；
[0013]优选地，所述凝胶电解质组合物于电芯中或者玻璃容器中进行所述聚合反应。
[0014]本专利技术的凝胶电解质组合物在加热的条件下发生聚合反应，得到凝胶电解质。
[0015]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还涉及所述的凝胶电解质的制备方法制备得到的凝胶电解质。
[0016]阻燃性磷酸酯单体引入聚合物框架中，而不是游离在液态的电解液中，极大地减少了电池漏液的风险；合成出的凝胶电解质具有阻燃和高电导率特点，提升了电池的安全
性能。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还涉及一种锂离子电池，包括如上所述的凝胶电解质。
[0018]本专利技术的锂离子电池具有优异的导电性和阻燃性。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020](1)本专利技术的凝胶电解质组合物可用于制备具有优异导电性、阻燃性的凝胶电解质。
[0021](2)本专利技术凝胶电解质组合物的制备方法简单易行，将各组分混合均匀即可。
[0022](3)本专利技术通过将阻燃性磷酸酯“锚定”在聚合物骨架中，在不损失材料电性能的同时，使得传统凝胶聚合物具备了阻燃的特点；凝胶电解质组合物在加热的条件下发生聚合反应，即可得到凝胶电解质；通过一步法注液
‑
聚合工艺生产的电池具有高安全的特点。
[0023](4)阻燃性磷酸酯单体引入聚合物框架中，而不是游离在液态的电解液中，极大地减少了电池漏液的风险；合成出的凝胶电解质具有阻燃和高电导率特点，提升了电池的安全性能。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为实施例1得到的凝胶电解质的光学图片；
[0026]图2为实施例1得到的凝胶电解质的燃烧测试图片；
[0027]图3为实施例1得到的凝胶电解质的室温阻抗谱图。
具体实施方式
[0028]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0029]根据本专利技术的一个方面，本专利技术涉及一种凝胶电解质组合物，包括第一聚合单体、第二聚合单体、锂盐、引发剂和溶剂；
[0030]所述第一聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、氟代丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和聚乙二醇丙烯酸酯中的至少一种；
[0031]所述第二聚合单体包括含有碳碳双键和/或碳氮三键的磷酸酯类物质。
[0032]本专利技术的凝胶电解质组合物可用于制备具有优异导电性、阻燃性的凝胶电解质。
[0033]本专利技术的凝胶电解质组合物可由任意一种第一聚合单体和第二聚合单体进行搭配组合。
[0034]优选地，所述第二聚合单体包括乙烯基磷酸二甲酯(DMVP)、乙烯基膦酸二乙酯、烯丙基膦酸二乙酯和异丙烯基膦酸二甲酯中的至少一种。
[0035]优选地，所述第一聚合单体和所述第二聚合单体的摩尔比为(0.1～30):1，优选为(0.2～5):1。
[0036]在一种实施方式中，所述第一聚合单体和所述第二聚合单体的摩尔比为(0.1～90):1，还可以选择0.1:1、1:1、5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1、55:1、60:1、65:1、70:1、75:1、80:1或85:1。
[0037]优选地，所述凝胶电解质组合物还包括增塑剂。
[0038]优选地，所述增塑剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯中的至少一种；
[0039]优选地，所述增塑剂的质量为所述凝胶电解质组合物的质量的0.5％～10％。
[0040]本申请采用上述适量的增塑剂可进一步提高凝胶电解质的导电率。
[0041]在一种实施方式中，所述增塑剂的质量为所述凝胶电解质组合物的质量的0.5％～10％，还可以选择1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。
[0042]优选地，所述引发剂包括偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢和过氧化二异丙苯中的至少一种。
[0043]本专利技术采用上述引发剂中的至少一种，可更好的促进聚合反应。本专利技术采用适量的引发剂使得聚合反应控制在适宜的速率范围内；如果引发剂用量过少，则不易引发，反应不能进行；如果引发剂过多，则反应速度太快，不易控制。
[0044]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凝胶电解质组合物，其特征在于，包括第一聚合单体、第二聚合单体、锂盐、引发剂和溶剂；所述第一聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、氟代丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇丙烯酸酯中的至少一种；所述第二聚合单体包括含有碳碳双键和/或碳氮三键的磷酸酯类物质。2.根据权利要求1所述的凝胶电解质组合物，其特征在于，所述第二聚合单体包括乙烯基磷酸二甲酯、乙烯基膦酸二乙酯、烯丙基膦酸二乙酯和异丙烯基膦酸二甲酯中的至少一种；优选地，所述第一聚合单体和所述第二聚合单体的摩尔比为(0.1～30):1，优选为(0.2～5):1。3.根据权利要求1所述的凝胶电解质组合物，其特征在于，所述凝胶电解质组合物还包括增塑剂；优选地，所述增塑剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯中的至少一种；优选地，所述增塑剂的质量为所述凝胶电解质组合物的质量的0.5％～10％；优选地，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢和过氧化二异丙苯中的至少一种；优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂。4.根据权利要求1所述的凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，宋文锋，王鹏，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：