一种原位固态电池及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供一种原位固态电池及其制备方法，属于电池技术领域。所述制备方法包括：将原位固化电解质前驱体注入电芯，得到待固化电池；以及对所述待固化电池的电极施加脉冲电流，以对所述原位固化电解质前驱体进行加热固化，得到固态电池。本发明专利技术实施例采用脉冲加热固化方式，利用电池内部自身阻抗实现固化加热，加热方式更加均匀，相对使得聚合效果也更加均匀，从而使得电池界面较为均匀和稳定。从而使得电池界面较为均匀和稳定。从而使得电池界面较为均匀和稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种原位固态电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，具体地涉及一种原位固态电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]化石资源的不断短缺以及环境污染的日益加剧，使得绿色、高效、清洁的新型电化学储能器件成为首选。为了实现电动汽车的大规模推广，提高动力电池的能量密度和安全性已经成为目前国际上最重要的研究方向。提高电池的能量密度，不但可以增加续航里程，而且可以降低电芯成本、延长使用寿命。
[0003]但是，随着锂电池能量密度的提高，电池的安全问题引起了人们的关注。目前锂电池主要使用的是液态电解液，而液态有机电解质存在易挥发、漏液、易燃等安全隐患。为了解决这一问题，研究人员提出了用聚合物电解质替代传统液态电解液的设想，它可以有效解决液态有机电解质存在的安全风险，降低电池发生爆炸的可能性。
[0004]目前，聚合物电解质的制备工艺已经摒弃了聚合物电解质中聚合物的溶解、干燥成膜和电解液溶胀等复杂工序，改为采用原位聚合生成聚合物电解质的方法。该方法使聚合物锂电池具有更好的界面相容性，显著提升电池的性能，有效地降低了成本并且可以较好地与现有电池工业体系相兼容，具有良好的应用前景。
[0005]但是，这其中涉及电解质的原位固化引发工艺，该工艺主要分为紫外光引发、电化学引发以及热引发等。目前，紫外光固化速度快，引发效率高，但由于电芯内部不透光，使得紫外光无法应用于电芯固化。电化学引发原位固化的工艺对单体以及引发剂有特殊需求，选择性较强，且固化过程易出现单体聚合反应不均匀的问题。另外，电化学引发的聚合产物包覆于电极表面，而聚合产物通常导电性较差，导致后续单体无法继续得失电子导致聚合反应终止。热引发聚合是常用的原位固化方法，该方法主要通过利用热传导的方式对电池加热进行固化。但是，热引发聚合方法的固化过程中，电芯外层极片先升温，之后将热量逐级传导至电芯的里层极片，造成电芯内部热场分布不均，而且用于加热的烘箱本身也存在温度不均匀的问题，这些综合因素导致热引发易出现固化不均匀问题；另外，该方法存在耗时长、能耗大、成本高等问题。因此，急需开发能够至少部分解决上述问题的引发电解质原位固化的工艺方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种原位固态电池及其制备方法，通过设置合理的脉冲电流参数对注有原位固化电解质前驱体的电芯进行加热，利用电芯自身的内阻使电芯内部极片均匀受热，实现电芯原位均匀聚合，并且同时可以大幅缩短聚合时间，降低能耗。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种原位固态电池的制备方法，包括：将原位固化电解质前驱体注入电芯，得到待固化电池；以及对所述待固化电池的电极施加脉冲电流，以对所述原位固化电解质前驱体进行加热固化，得到固态电池。
[0008]可选的，所述脉冲电流的波型是交流正弦波；所述脉冲电流的频率为0.1Hz
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100kHz，优选为5Hz
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1000Hz，更为优选为10Hz
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20Hz；所述脉冲电流的振幅为0.5C
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5C，优选为1C
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3C；以及所述脉冲电流的总施加时间为5
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60min，优选为20min
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30min。
[0009]可选的，所述脉冲电流的波型是直流
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交流正弦波；所述脉冲电流的频率为0.1Hz
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100kHz，优选为5Hz
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1000Hz，更为优选为10Hz
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20Hz；所述脉冲电流中的交流电流和直流电池的振幅为0.5C
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5C，优选为1C
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3C；以及所述脉冲电流的总施加时间为5
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60min，优选为20
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30min，其中所述直流
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交流正弦波中的直流电流和交流电流被同时施加，优选所述直流电流在每900s的总施加时间内仅被施加一次，且每次10s
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20s，优选为10s。
[0010]可选的，所述脉冲电流的波型是直流
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交流正弦波；所述脉冲电流的频率为0.1Hz
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100kHz，优选为5Hz
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1000Hz，更为优选为10Hz
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20Hz；所述脉冲电流中的交流电流和直流电池的振幅为0.5C
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5C，优选为1C
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3C；以及所述脉冲电流的总施加时间为5
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60min，优选为20
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30min，其中所述直流
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交流正弦波中的直流电流和交流电流被交替施加，优选所述直流电流在每900s的总施加时间内仅被施加一次，且每次10s
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20s，优选为10s。
[0011]可选的，所述脉冲电流的波型是交流三角波、交流方波、交流锯齿波中的任意一者；所述脉冲电流的频率为0.1Hz
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100kHz，优选为5Hz
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1000Hz，更为优选为10Hz
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20Hz；所述脉冲电流的振幅为0.5C
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5C，优选为1C
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3C；以及所述脉冲电流的总施加时间为5
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60min，优选为20min
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30min。
[0012]可选的，在将原位固化电解质前驱体注入电芯之前，该制备方法还包括：将聚合物单体、引发剂、有机溶剂、锂盐和添加剂相混合，得到所述原位固化电解质前驱体。
[0013]可选的，所述聚合物单体选自以下任意一者：含有不饱和碳碳双键的单体；可开环聚合的环状类单体；以及含有可聚合活泼官能团的单体。
[0014]可选的，所述引发剂选自以下任意一者：偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰和过硫化铵。
[0015]可选的，所述对所述待固化电池的电极施加脉冲电流包括：将所述待固化电池的正负极与脉冲充放电设备的正负极适配连接；以及通过调节所述脉冲充放电设备的脉冲参数来控制该脉冲充放电设备向所述待固化电池输送脉冲电流。
[0016]本专利技术实施例还提供一种原位固态电池，所述原位固态电池由如上述任意所述的制备方法制备得到。
[0017]可选的，所述原位固态电池是锂离子电池、镁离子电池、锌离子电池和铝离子电池中的任意一者。
[0018]通过上述技术方案，本专利技术实施例采用脉冲加热固化方式，利用电池内部自身阻抗实现固化加热，加热方式更加均匀，相对使得聚合效果也更加均匀，从而使得电池界面较为均匀和稳定。
[0019]本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0020]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0021]图1是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位固态电池的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将原位固化电解质前驱体注入电芯，得到待固化电池；以及对所述待固化电池的电极施加脉冲电流，以对所述原位固化电解质前驱体进行加热固化，得到固态电池。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电流的波型是交流正弦波；所述脉冲电流的频率为0.1Hz
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100kHz，优选为5Hz
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1000Hz，更为优选为10Hz
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20Hz；所述脉冲电流的振幅为0.5C
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5C，优选为1C
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3C；以及所述脉冲电流的总施加时间为5
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60min，优选为20min
‑
30min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电流的波型是直流
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交流正弦波；所述脉冲电流的频率为0.1Hz
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100kHz，优选为5Hz
‑
1000Hz，更为优选为10Hz
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20Hz；所述脉冲电流中的交流电流和直流电流的振幅为0.5C
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5C，优选为1C
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3C；以及所述脉冲电流的总施加时间为5
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60min，优选为20
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30min，其中所述直流
‑
交流正弦波中的直流电流和交流电流被同时施加，优选所述直流电流在每900s的总施加时间内仅被施加一次，且每次10s
‑
20s。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电流的波型是直流
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交流正弦波；所述脉冲电流的频率为0.1Hz
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100kHz，优选为5Hz
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1000Hz，更为优选为10Hz
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20Hz；所述脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李久铭，邱纪亮，王娟，刘帅，杨琪，俞会根，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：