粘弹性导体聚合物电解质及其制备方法和锂金属半固态电池技术

本发明专利技术公开了一种粘弹性导体聚合物电解质及其制备方法和锂金属半固态电池，属于锂电池技术领域

【技术实现步骤摘要】
粘弹性导体聚合物电解质及其制备方法和锂金属半固态电池


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体涉及一种粘弹性导体聚合物电解质及其制备方法和基于该电解质的锂金属半固态电池
。

技术介绍

[0002]全固态电池由于其潜在的高安全性和功率
/
能量密度，引起学术界和工业界的极大兴趣
。
与当前最先进的液态锂离子电池系统相比，锂金属固态电池具有在能量密度
、
安全性
、
成本和回收利用方面提供优势的潜力
。
但是，全固态电池的开发仍面临若干挑战，包括：
(i)
改善材料和界面的控制；
(ii)
解决加工的挑战和成本；
(iii)
表现出超越先进锂离子电池的性能；
(iv)
保持固态电池组的最佳堆叠压力而不影响成本和能量密度
。
[0003]全固态电解质目前缺点：成本高，电池循环稳定性差且需加压和升温，室温离子电导率低，与正极
、
负极或隔膜的界面接触差，无柔韧性难以弯折
。
存在刚性界面接触问题
、
脆度高难以加工
。
[0004]全固态电池按照电解质类型可分为：氧化物全固态电池
、
硫化物全固态电池
、
聚合物全固态电池
。LIB
由正极材料
、
负极材料
、
电解液
、
隔膜四大主材组成，全固态电池则是将电解液
、
隔膜替换成固态电解质
。
在正
、
负极材料方面，全固态电池或半固态电池可以完全沿用液态锂离子电池材料体系，且升级空间更大；正极：部分全固态电解质工作电压窗口更高，可使用高电压正极材料，有助于增强快充性能
、
提升能量密度等；负极：全固态电解质能适配锂金属负极，能大幅提升电池能量密度，同时增加正极材料的可选范围，对电池影响更大
。
因此，预计全固态电池技术对产业链主要环节的影响大小为：隔膜＞电解液＞负极材料＞正极材料
。
[0005]混合固液电解质锂电池是液态电池和全固态电池两代电池技术间的桥梁
。
根据液态电解质在电池中的质量占比情况，可将锂电池分为液态电解质锂电池
、
混合固液电解质锂电池
、
全固态电解质锂电池
。
全固态电池是终极形态，而混合固液电解质
(
也可称半固态电池
)
是过渡方案，其中仍含少量液态电解质，且仍需隔膜避免正负极接触短路
。
半固态电池能更好的改善电解质与电极材料界面的接触，沿用液态电池的产线节约产线改造成本，避免增加等静压设备等，并且兼具高安全和能量密度的优点
。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术的问题，本专利技术首先提供了一种粘弹性导体聚合物电解质，其制备原料包括以下质量份的组分：烯烃交联剂分子
0.5
～
80
份，粘性聚合物单体1～
80
份，电解液
10
～
98
份和引发剂
0.01
～5份，各组分质量份总计
100
份；所述粘性聚合物单体为丙烯酸酯类单体
、
丙烯酰胺类单体或脲基嘧啶酮类单体中的至少一种
。
[0007]优选的，上述粘弹性导体聚合物电解质中，烯烃交联剂分子
0.5
～
10
份，粘性聚合物单体5～
60
份
、
电解液
30
～
95
份和引发剂
0.01
～5份
。
[0008]更优选的，上述粘弹性导体聚合物电解质中，烯烃交联剂分子
0.5
～5份，粘性聚合
物单体5～
30
份
、
电解液
60
～
95
份和引发剂
0.01
～1份
。
[0009]其中，上述粘弹性导体聚合物电解质中，所述烯烃交联剂分子为具有多烯烃官能团的交联剂单体
。
[0010]优选的，上述粘弹性导体聚合物电解质中，所述烯烃交联剂分子选自
1,3
‑
丁二烯
、
异戊二烯
、1,4
‑
戊二烯
、3
‑
甲基
‑
1,4
‑
戊二烯
、
反
‑
1,3
‑
戊二烯
、3
‑
甲基
‑
1,3
‑
戊二烯
、2
‑
甲基
‑
1,5
‑
己二烯
、2,4
‑
己二烯
、2,5
‑
二甲基
‑
2,4
‑
己二烯
、2,5
‑
二甲基
‑
1,5
‑
己二烯
、1,6
‑
庚二烯
、1,7
‑
辛二烯
、1,8
‑
壬二烯
、1,9
‑
癸二烯
、1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯
、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯
、
聚
(
乙二醇
)
二丙烯酸酯
(
平均分子量
200
～
20000)、
乙二醇二甲基丙烯酸酯
、
二甲基丙烯酸新戊二醇酯
、2
‑
烯丙基戊
‑4‑
烯酸甲酯
、2
‑
烯丙基戊
‑4‑
烯酸乙酯
、2,4
‑
戊二烯酸甲酯
、2,4
‑
己二烯
‑1‑
基乙酸酯
、2,6
‑
二甲基
‑
2,5
‑
庚二烯
‑4‑
酮
、
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
、
季戊四醇三丙烯酸酯
、
季戊四醇四丙烯酸酯
、
聚二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种
。
[0011]更优选的，上述粘弹性导体聚合物电解质中，所述烯烃交联剂分子选自异戊二烯
、
聚乙二醇二丙烯酸酯
、
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
、
季戊四醇四丙烯酸酯
、
聚二季戊四醇六丙烯酸酯
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
粘弹性导体聚合物电解质，其特征在于：其制备原料包括以下质量份的组分：烯烃交联剂分子
0.5
～
80
份，粘性聚合物单体1～
80
份，电解液
10
～
98
份和引发剂
0.01
～5份，各组分质量份总计
100
份；所述粘性聚合物单体为丙烯酸酯类单体
、
丙烯酰胺类单体或脲基嘧啶酮类单体中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的粘弹性导体聚合物电解质，其特征在于：烯烃交联剂分子
0.5
～
10
份，粘性聚合物单体5～
60
份
、
电解液
30
～
95
份和引发剂
0.01
～5份；优选的，烯烃交联剂分子
0.5
～5份，粘性聚合物单体5～
30
份
、
电解液
60
～
95
份和引发剂
0.01
～1份
。3.
根据权利要求1所述的粘弹性导体聚合物电解质，其特征在于：所述烯烃交联剂分子为具有多烯烃官能团的交联剂单体；优选的，所述烯烃交联剂分子选自
1,3
‑
丁二烯
、
异戊二烯
、1,4
‑
戊二烯
、3
‑
甲基
‑
1,4
‑
戊二烯
、
反
‑
1,3
‑
戊二烯
、3
‑
甲基
‑
1,3
‑
戊二烯
、2
‑
甲基
‑
1,5
‑
己二烯
、2,4
‑
己二烯
、2,5
‑
二甲基
‑
2,4
‑
己二烯
、2,5
‑
二甲基
‑
1,5
‑
己二烯
、1,6
‑
庚二烯
、1,7
‑
辛二烯
、1,8
‑
壬二烯
、1,9
‑
癸二烯
、1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯
、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯
、
聚
(
乙二醇
)
二丙烯酸酯
、
乙二醇二甲基丙烯酸酯
、
二甲基丙烯酸新戊二醇酯
、2
‑
烯丙基戊
‑4‑
烯酸甲酯
、2
‑
烯丙基戊
‑4‑
烯酸乙酯
、2,4
‑
戊二烯酸甲酯
、2,4
‑
己二烯
‑1‑
基乙酸酯
、2,6
‑
二甲基
‑
2,5
‑
庚二烯
‑4‑
酮
、
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
、
季戊四醇三丙烯酸酯
、
季戊四醇四丙烯酸酯
、
聚二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种；更优选的，所述烯烃交联剂分子选自异戊二烯
、
聚乙二醇二丙烯酸酯
、
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
、
季戊四醇四丙烯酸酯
、
聚二季戊四醇六丙烯酸酯
、
聚
(
乙二醇
)
二丙烯酸酯中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的粘弹性导体聚合物电解质，其特征在于：至少满足下列的一项：所述丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯
、
丙烯酸乙酯
、
丙烯酸丙酯
、
丙烯酸丁酯
、2
‑
乙基己基丙烯酸酯
、
丙烯酸己酯
、
丙烯酸十八酯
、
丙烯酸苯酯
、
丙烯酸苄酯
、
甲基丙烯酸甲酯
、
甲基丙烯酸乙酯
、
甲基丙烯酸丙酯
、
甲基丙烯酸丁酯
、
甲基丙烯酸戊酯
、
甲基丙烯酸
2,2,3,4,4,5,5
‑
八氟戊基酯
、
甲基丙烯酸己酯
、
甲基丙烯酸月桂酯
、
甲基丙烯酸十四酯
、
甲基丙烯酸糠酯
、
甲基丙烯酸苯酯
、
碳酸乙烯亚乙酯
、
甲基丙烯酸缩水甘油酯
、
聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中的至少一种；优选的，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高剑，曾明浩，
申请(专利权)人：四川长虹电子控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：