一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法技术

本申请公开了一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法，涉及凝胶电解质领域。具体实现方案为：所述凝胶电解质由交联剂单体、其余单体、有机溶剂、盐、添加剂以及引发剂在惰性气体氛围内聚合制得。本申请采用了交联剂单体增加凝胶的固液能力，从而降低完全成凝胶条件下的最低单体含量，丙烯腈和三元正极中的过渡金属发生配位，并促进电解质盐的解离，从而确保凝胶电解质在锂电及钠电体系中均具备优秀的倍率性能。秀的倍率性能。秀的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法


[0001]本申请涉及凝胶电解质
，尤其涉及一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法。

技术介绍

[0002]层状氧化物正极，包括锂电池领域的高镍三元正极以及钠离子电池领域的层状氧化物正极，由于具备较高的充电电压以及放电容量，被视作是取代传统正极材料，提升电池能量密度的有效材料。然而，充电电压以及能量密度的提升，同样对电池性能提出了挑战，这是在高充电电压下，传统电解液和正极材料之间的副反应导致的。
[0003]以“聚合物单体+液体+锂盐+添加剂+引发剂”为组分的凝胶电解质取代传统电解液，被视作解决以上问题的最佳方法之一：一方面，凝胶结构可以抑制三元正极在充放电过程中由于体积膨胀/收缩造成的结构破坏，以及电解液流动造成的持续副反应，另一方面，凝胶的柔性也可以保证电解质/正极界面的润湿性，以避免接触不良引入巨大的界面阻抗。然而，凝胶化同样带来了电解质离子电导率的损失。

技术实现思路

[0004]基于此，本申请为解决凝胶化带来电解质离子电导率的损失的问题，提供了一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法。
[0005]本申请的第一个方面提供了一种多应用领域高倍率凝胶电解质，包括：
[0006]所述凝胶电解质由交联剂单体、其余单体、有机溶剂、盐、添加剂以及引发剂在惰性气体氛围内聚合制得。
[0007]所述交联剂单体为交联剂中的一种或多种；所述交联剂包括二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三乙二醇二甲基丙烯酸酯。
[0008]所述交联剂单体占凝胶电解质总质量的1％
‑
2.5％。
[0009]所述其余单体为丙烯腈单体，所述其余单体还可为丙烯腈单体和其它单体中的一种或多种；
[0010]其它单体包括甲基碳酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、碳酸亚乙烯酯。
[0011]所述丙烯腈单体占凝胶电解质总质量的1.25％
‑
15％。
[0012]所述有机溶剂为锂离子电池或钠离子电池领域的溶剂中的两种或多种，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯。
[0013]所述盐为锂离子电池或钠离子电池领域的盐类的一种或多种，锂离子电池或钠离子电池领域的盐类包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂、二
氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸钠、双二氟磺酰亚胺钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠。
[0014]所述添加剂为锂离子电池或钠离子电池领域的添加剂的一种或多种，所述锂离子电池或钠离子电池领域的添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、六甲基二硅氮烷、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯。
[0015]所述引发剂为锂离子电池领域的引发剂中的一种或多种，锂离子电池领域的引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二异丁酯、过氧化二碳酸二环己酯。
[0016]本申请的第二个方面提供了一种多应用领域高倍率凝胶电解质制备方法，包括：
[0017]控制手套箱中的水分含量不大于10ppm，将有机溶剂充分搅拌混合均匀，并采用分子筛纯化除杂、除水，得到有机溶剂组分；
[0018]在相同水分含量要求的手套箱中，将交联剂单体和其余单体使用中性氧化铝去除组聚剂并充分搅拌混合均匀，得到单体组分；
[0019]在相同水分含量要求的手套箱中，将有机溶剂组分、单体组分、盐、添加剂按照一定的质量比混合，加入引发剂，搅拌至澄清后，即可得到前驱体；
[0020]将前驱体于氩气氛围45℃下，经过48小时聚合后，即可得到凝胶电解质。
[0021]有益效果：本申请采用了交联剂单体增加凝胶的固液能力，从而降低完全成凝胶条件下的最低单体含量，丙烯腈和三元正极中的过渡金属发生配位，并促进电解质盐的解离，从而确保凝胶电解质在锂电及钠电体系中均具备优秀的倍率性能。
[0022]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0023]附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
[0024]图1是根据本申请提供的实施例1、3、4、7、8和对比例1、2的温室离子电导率对比柱形图；
[0025]图2是根据本申请提供的实施例4、8和对比例1、2的室温进行锂离子迁移数测试结果图。
具体实施方式
[0026]以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0027]所述凝胶电解质由交联剂单体、其余单体、有机溶剂、盐、添加剂以及引发剂在惰性气体氛围内聚合制得。
[0028]交联剂单体为交联剂中的一种或多种；交联剂包括二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷
三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三乙二醇二甲基丙烯酸酯。
[0029]交联剂单体占凝胶电解质总质量的1％
‑
2.5％。
[0030]其余单体为丙烯腈单体，其余单体还可为丙烯腈单体和其它单体中的一种或多种；
[0031]其它单体包括甲基碳酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、碳酸亚乙烯酯。
[0032]丙烯腈单体占凝胶电解质总质量的1.25％
‑
15％。
[0033]有机溶剂为锂离子电池或钠离子电池领域的溶剂中的两种或多种，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯。
[0034]盐为锂离子电池或钠离子电池领域的盐类的一种或多种，锂离子电池或钠离子电池领域的盐类包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸钠、双二氟磺酰亚胺钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠。
[0035]添加剂为锂离子电池或钠离子电池领域的添加剂的一种或多种，锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多应用领域高倍率凝胶电解质，其特征在于，包括：所述凝胶电解质由交联剂单体、其余单体、有机溶剂、盐、添加剂以及引发剂在惰性气体氛围内聚合制得。2.根据权利要求1所述的一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法，其特征在于：所述交联剂单体为交联剂中的一种或多种；所述交联剂包括二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三乙二醇二甲基丙烯酸酯。3.根据权利要求2所述的一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法，其特征在于：所述交联剂单体占凝胶电解质总质量的1％
‑
2.5％。4.根据权利要求1或2所述的一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法，其特征在于：所述其余单体为丙烯腈单体，所述其余单体还可为丙烯腈单体和其它单体中的一种或多种；其它单体包括甲基碳酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、碳酸亚乙烯酯。5.根据权利要求4所述的一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法，其特征在于：所述丙烯腈单体占凝胶电解质总质量的1.25％
‑
15％。6.根据权利要求5所述的一种多应用领域高倍率凝胶电解质及其制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为锂离子电池或钠离子电池领域的溶剂中的两种或多种，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯。7.根据权利要求6所述的一种多应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈骁，苏敏，王方，潘燕群，朱熠南，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，
类型：发明
国别省市：