一种二次电池及其用电设备制造技术

本发明专利技术公开了一种固体电解质二次电池与用电设备，涉及新能源技术领域。本发明专利技术的二次电池包括固态电解质，所述固态电解液包括锂盐、有机聚合物和磷酸酯类化合物；所述有机聚合物为聚酰亚胺和聚偏氟乙烯。本发明专利技术的二次电池能有效降低在过充、过热、穿刺、电解液泄露等情况下引发燃烧的风险。情况下引发燃烧的风险。情况下引发燃烧的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池及其用电设备


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种二次电池与用电设备。

技术介绍

[0002]目前市售的聚合物固体电解质隔膜，不具备阻燃特性，遇到碰撞、内短路、外部穿刺短路等造成热失控时，会成为可燃源，加剧电池燃烧。在电池中，液态电解液常有泄露的风险，采用固态电解质能较好减少因电解液泄露而引发的自燃事故。若能开发一种具备阻燃特性的固态电解质，既能充当电池的隔膜，又能减少电解液泄露，将能有效解决二次电池自燃等问题。

技术实现思路

[0003]基于现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种固体电解质及其制备方法、锂离子电池与用电设备，旨在有效提高二次电池的阻燃效果，增强二次电池的安全性能。
[0004]本专利技术的第一个目的在于提供一种二次电池，包括固态电解质，所述固态电解液包括锂盐、有机聚合物和磷酸酯类化合物；所述有机聚合物包含聚酰亚胺和聚偏氟乙烯。
[0005]进一步地，所述聚酰亚胺和所述聚偏氟乙烯的质量比为(10～20)：(40～50)
[0006]进一步地，以固态电解质的质量为基准，所述锂盐的质量为19～24％，所述有机聚合物的质量为61～65％，所述磷酸酯类化合物的质量为11～20％。
[0007]进一步地，所述的磷酸酯类化合物包括磷酸三乙酯、磷酸三甲酯和磷酸三苯酯中的至少一种。
[0008]进一步地，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和第二锂盐，所述双氟磺酰亚胺锂和第二锂盐的质量比为(10～15)：(6～10)。
[0009]进一步地，所述第二锂盐包括二草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂和六氟砷酸锂中的至少一种。
[0010]进一步地，所述二次电池包括正极片，所述正极片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、或镍钴铝酸锂中的至少一种。
[0011]进一步地，所述的二次电池还包括负极片，所述负极片包括负极活性材料，所述负极活性材料包括石墨和氧化硅，其中，以负极材料的总质量为基准，所述氧化硅的质量为4～10％。
[0012]本专利技术另一方面，还提供一种用电设备，包括上述二次电池。
[0013]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0014]本专利技术通过在聚合物固体电解质中添加磷酸酯类，以利用其在受热后生成的P自由基能与链式燃烧过程中形成的H自由基结合的特性，使H自由基消失，从而产生阻燃效果，避免在过充、过热、穿刺、电解液泄露等情况下电解质引发燃烧。
[0015]采用本专利技术的固态电解质，不仅能充当二次电池的隔膜，还能有效减少因采用液
态电解液而发生电解液泄露的风险。
附图说明
[0016]图1为实施例2固体电解质的SEM图；
[0017]图2为实施例2固体电解质与对比例2固体电解质阻燃性对比，其中(a)为实施例2电解质隔膜接触明火过程，(b)实施例2为接触明火10s后仍然不分解，(c)为市售celgard2325隔膜接触明火过程，(d)为市售celgard2325隔膜接触明火过程。
具体实施方式
[0018]为了更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例及对比例对本专利技术作进一步说明，其目的在于详细地理解本专利技术的内容，而不是对本专利技术的限制。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施所涉及的实验试剂及仪器，除非特别说明，均为常用的普通试剂及仪器。
[0019]根据本专利技术的第一方面，一种二次电池，包括固态电解质，所述固态电解液包括锂盐、有机聚合物和磷酸酯类化合物；所述有机聚合物包含聚酰亚胺和聚偏氟乙烯。
[0020]在本专利技术中，磷酸酯类在受热后会生成P自由基，P自由基能与链式燃烧过程中形成的H自由基结合而使H自由基消失，从而产生阻燃效果，断绝在过充、过热、穿刺、电解液泄露等情况下电解质所引起的燃烧。本专利技术固体电解质难以燃烧，阻燃性显著优于市售Celgard2325隔膜。
[0021]在本专利技术中，锂盐主要有以下两方面作用：(1)用于形成致密的SEI膜，(2)补充在循环过程中由于生成SEI而失去的锂离子。通过在固体电解质中添加锂盐，以提高库伦效率，减少组装成电池所需的电解质的质量，降低电池热失控时电解液受热分解、燃烧的安全隐患，进一步提高电池的安全性，并降低对环境的污染。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述聚酰亚胺和所述聚偏氟乙烯的质量比为(10～20)：(40～50)。优选地，所述聚酰亚胺和所述聚偏氟乙烯的质量比为(12～28)：(42～48)。聚酰亚胺具有良好的热力学性能与机械性能，通过将聚酰亚胺和聚偏氟乙烯组合，以利用二者各自的优势，形成高模量矩阵，提供更多的离子输送通道，从而保证固体电解质电化学性能的稳定，使其具有优异的循环性能和更长的使用寿命
[0023]在本专利技术的一些实施例中，以固态电解质的质量为基准，所述锂盐的质量为19～24％，所述有机聚合物的质量为61～65％，所述磷酸酯类化合物的质量为11～20％。优选地，所述锂盐的质量为20～23％，所述有机聚合物的质量为62～64％，所述磷酸酯类化合物的质量为12～18％。锂盐、有机聚合物和磷酸酯类化合物的质量采用本专利技术的范围，能有利于提高固态电解质的离子迁移率，提高二次电池的循环能力。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述的磷酸酯类化合物包括磷酸三乙酯、磷酸三甲酯和磷酸三苯酯中的至少一种。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和第二锂盐，所述双氟磺酰亚胺锂和第二锂盐的质量比为(10～15)：(6～10)，优选地，所述双氟磺酰亚胺锂和第二锂盐的质量比为(11～15)：(7～9)。相比仅添加一种锂盐，添加两种锂盐能利用二者化学
性质的区别以及生成SEI先后顺序的差异，获得更好的循环性能。双氟磺酰亚胺锂具有良好的离子导电性，当其与第二锂盐的质量比在前述范围内时，能使锂离子电池获得更好的循环性能。
[0026]在本专利技术的一些具体实施例中，第二锂盐包括二草酸硼酸锂(LiBOB)、六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)和六氟砷酸锂(LiAsF6)中的至少一种。二草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂或六氟砷酸锂能生成致密的SEI膜，与双氟磺酰亚胺锂组合，能获得更好的循环性能。
[0027]根据本专利技术的一些实施例中，提供了上述固体电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0028](1)将锂盐完全溶于磷酸酯类中，得到溶液；
[0029](2)在步骤(1)所得溶液中加入有机聚合物，加热搅拌，得到粘性液体；
[0030](3)将步骤(2)所得粘性液体铺展，烘干，得到固体电解质。
[0031]通过控制步骤(2)中加热搅拌的温度、转速和时间以控制有机聚合物形成胶体的反应速度，使磷酸酯类与形成的胶体混合均匀，从而使磷酸酯类在所得固体电解质中均匀分散。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，包括固态电解质，所述固态电解液包括锂盐、有机聚合物和磷酸酯类化合物；所述有机聚合物包含聚酰亚胺和聚偏氟乙烯。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述聚酰亚胺和所述聚偏氟乙烯的质量比为(10～20)：(40～50)。3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，以固态电解质的质量为基准，所述锂盐的质量为19～24％，所述有机聚合物的质量为61～65％，所述磷酸酯类化合物的质量为11～20％。4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述的磷酸酯类化合物包括磷酸三乙酯、磷酸三甲酯和磷酸三苯酯中的至少一种。5.根据权利要去1所述的二次电池，其特征在于，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和第二锂盐，所述双氟磺酰亚胺锂和第二锂盐的质量比为(10～15)：(6～10)。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶博诚，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：