聚合物共混物凝胶电解质制造技术

本公开涉及聚合物共混物凝胶电解质。提供了一种用于循环锂离子的电化学电池的聚合物凝胶电解质。所述聚合物凝胶电解质包含聚合物共混物，所述聚合物共混物包含聚偏二氟乙烯

【技术实现步骤摘要】
聚合物共混物凝胶电解质


[0001]本公开涉及一种用于循环锂离子的电化学电池的聚合物凝胶电解质、一种具有改善的容量保持率的循环锂离子的电化学电池和一种在循环锂离子的电化学电池的组件中形成聚合物凝胶电解质的方法。

技术介绍

[0002]本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
[0003]本公开涉及用于锂离子电化学电池和电池组的具有增强的电化学性能的聚合物凝胶电解质。
[0004]电化学能量存储装置，例如锂离子电池组，可以用于各种产品，包括汽车产品，例如启停系统(例如12V启停系统)、电池组辅助系统(“μBAS”)、混合动力电动车辆(“HEVs”)和电动车辆(“EVs”)。半固体和固态电池组具有优于包括液体电解质的电池组的优点，包括具有较低自放电的较长保存期限、较简单的热管理、对封装的减少的需要、以及在较宽温度窗内操作的能力。例如，半固体电解质和/或固态电解质通常是非挥发性的和不易燃的，并且因此允许电池在更严酷的条件下循环而不经历电位降低或热失控，其在使用液体电解质时可以潜在地发生。此外，这种固态电池组倾向于具有较长的保存期限，具有较低的自放电、较简单的热管理、对封装的减少的需要、以及在较宽的温度窗内操作的能力。
[0005]然而，固态电池组通常经历相对低的功率容量（capability）。例如，这种低功率容量可能是固态电极内和/或电极处的界面电阻以及由固态活性颗粒和/或固态电解质颗粒之间的有限接触或空隙空间引起的固态电解质层界面电阻的结果。因此，将期望开发高性能固态电池组材料和方法，其改善固态活性颗粒和/或固态电解质颗粒之间的接触和/或相互作用(例如，微界面)、固态电极和固态电解质层之间的接触和/或相互作用(例如，大界面)和/或减轻固态电池组内的空隙空间的影响。
[0006]此外，当在冷的温度下启动发动机时，所有的电池组都遭受减少的功率产生，其通常被称为冷启动安培(CCA)。例如，CCA评级（CCA rating）是指12伏电池组在保持至少7.2伏电压的同时在0
°
F下30秒可以输送的电流或安培数。因此，CCA评级越高，在低温时产生的电池组功率越大。因此，将期望开发高性能固态和/或半固体电池组设计及其制造方法，该电池组设计可以消除对使用液体电解质的需要，该液体电解质改善功率容量以及能量密度，尤其是在冷启动温度下。

技术实现思路

[0007]本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0008]本公开涉及一种用于循环锂离子的电化学电池的聚合物凝胶电解质。在一个方面，聚合物凝胶电解质包括聚合物共混物，该聚合物共混物包括聚偏二氟乙烯
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六氟丙烯(PVDF
‑
HFP)和聚偏二氟乙烯(PVDF)。在聚合物共混物中PVDF
‑
HFP与PVDF的质量比可大于或等于约1.5:1至小于或等于约19:1。聚合物凝胶电解质还包括一种或多种增塑剂，其选自：
碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)、碳酸亚丙基酯(PC)、γ
‑
丁内酯(GBL)、二乙二醇二甲醚(二甘醇二甲醚)、三乙二醇二甲醚(三甘醇二甲醚)、四乙二醇二甲醚(四甘醇二甲醚)、磷酸三乙酯(TEP)、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓
‑
双(三氟甲磺酰)亚胺盐(BMIM
‑
TFSI)、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓
‑
双(三氟甲磺酰)亚胺盐(EMI
‑
TFSI)、烷基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)亚胺盐(PY
‑
TFSI)、哌啶鎓双(三氟甲磺酰)亚胺盐(PP
‑
TFSI)、N
‑
烷基
‑
N
‑
丁基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)亚胺盐(PYRA
‑
TFSI)及其组合。聚合物凝胶电解质还包括一种或多种锂盐。
[0009]在一个方面，一种或多种锂盐独立地选自：双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTF)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiN(FSO2)2) (LiSFI)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双(草酸根合)硼酸锂(LiBOB)及其组合。
[0010]在一个方面，聚合物凝胶电解质包含大于或等于约2重量%至小于或等于约40重量%的聚合物共混物，大于或等于约30重量%至小于或等于约95重量%的总量的一种或多种增塑剂，和大于或等于约3重量%至小于或等于约40重量%的总量的一种或多种锂盐。
[0011]在一个方面，聚合物凝胶电解质包含大于或等于约1.9重量%至小于或等于约37.5重量%的PVDF
‑
HFP以及大于或等于约0.1重量%至小于或等于约25重量%的PVDF。
[0012]在一个方面，聚合物凝胶电解质包含大于或等于约4重量%至小于或等于约6重量%的聚合物共混物、大于或等于约74重量%至小于或等于约83重量%的一种或多种增塑剂、以及大于或等于约12重量%至小于或等于约21重量%的一种或多种锂盐。
[0013]在再一个方面，聚合物凝胶电解质包含大于或等于约28重量%至小于或等于约34重量%的碳酸亚乙酯(EC)，大于或等于约43重量%至小于或等于约51重量%的γ
‑
丁内酯(GBL)，和任选地大于或等于约2重量%至小于或等于约3重量%的碳酸乙烯亚乙酯(VEC)。
[0014]在一个方面，一种或多种增塑剂选自：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、γ
‑
丁内酯(GBL)及其组合。
[0015]在一个方面，一种或多种增塑剂包含质量比为约1:1.5的碳酸亚乙酯(EC)和γ
‑
丁内酯(GBL)。
[0016]在一个方面，PVDF
‑
HFP与PVDF的质量比是约3:1。
[0017]在一个方面，聚合物凝胶电解质包含大于或等于约3重量%至小于或等于约7重量%的聚合物共混物，PVDF
‑
HFP与PVDF的质量比为约3:1。聚合物凝胶电解质还包含大于或等于约74重量%至小于或等于约84重量%的一种或多种增塑剂。所述一种或多种增塑剂包括碳酸亚乙酯(EC)、γ
‑
丁内酯(GBL)和任选的碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，以及大于或等于约11重量%至小于或等于约21重量%的一种或多种锂盐。所述一种或多种锂盐包括双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)和双(草酸根合)硼酸锂(LiBOB)。
[0018]本公开还涉及一种具有改善的容量保持率的循环锂离子的电化学电池。在一个方面，电化学电池包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于循环锂离子的电化学电池的聚合物凝胶电解质，所述聚合物凝胶电解质包含：一种聚合物共混物，包含聚偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯(PVDF
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HFP)和聚偏二氟乙烯(PVDF)，其中在聚合物共混物中PVDF
‑
HFP与PVDF的质量比是大于或等于约1.5:1至小于或等于约19:1；一种或多种增塑剂，所述增塑剂选自：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)、碳酸亚丙基酯(PC)、γ
‑
丁内酯(GBL)、二乙二醇二甲醚(二甘醇二甲醚)、三乙二醇二甲醚(三甘醇二甲醚)、四乙二醇二甲醚(四甘醇二甲醚)、磷酸三乙酯(TEP)、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓
‑
双(三氟甲磺酰)亚胺盐(BMIM
‑
TFSI)、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓
‑
双(三氟甲磺酰)亚胺盐(EMI
‑
TFSI)、烷基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)亚胺盐(PY
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TFSI)、哌啶鎓双(三氟甲磺酰)亚胺盐(PP
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TFSI)、N
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烷基
‑
N
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丁基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)亚胺盐(PYRA
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TFSI)及其组合；以及一种或多种锂盐。2.根据权利要求1所述的聚合物凝胶电解质，其中所述一种或多种锂盐独立地选自：双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTF)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiN(FSO2)2) (LiSFI)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双(草酸根合)硼酸锂(LiBOB)及其组合。3.根据权利要求1所述的聚合物凝胶电解质，其中所述聚合物凝胶电解质包含大于或等于约2重量%至小于或等于约40重量%的聚合物共混物、大于或等于约30重量%至小于或等于约95重量%的总量的一种或多种增塑剂、以及大于或等于约3重量%至小于或等于约40重量%的总量的一种或多种锂盐，并且所述聚合物凝胶电解质包含大于或等于约1.9重量%...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：