【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池领域，具体涉及类固态电池。
技术介绍
1、能源是发展国民经济和提高人民生活水平的生要物质基础，也是直接影响经济发展的一个重要因素。进入21世纪以来，传统的能源利用方式所带来的资源短缺、环境污染、温室效应等问题日益突出，改善能源结构，开发高效、清洁的新型能源已成为全球共识。锂/钠离子电池由于其安全、环保、高比能量和良好的电化学性能等优越的性能受到了人们的青睐。目前使用的锂/钠离子电池采用液态电解液(le)，在使用过程中有电解液渗透，易燃等缺点。为保证电池在使用过程中的安全稳定性，锂/钠离子电池的发展方向逐渐向固态转移。
2、近年来，为了克服上述le的挑战，人们提出了固态电解质(sse)。与传统的le不同，sse具有更宽的电化学稳定性窗口和更高的热稳定性。由于高机械模量，sse还表现出耐受锂枝晶生长的能力，且sse可以制成薄膜并在保证机械强度的情况下尽可能降低厚度，从而显着提高电池的能量密度。然而，sse的开发和应用仍然面临着巨大的挑战。例如，由于无机sse的易碎性，难以大面积制造；sse与电极之间的接触较差，离子的界面传输不易。凝胶聚合物电解质(gpe)作为le和sse之间的中间状态，是高性能锂/钠离子电池的一个更有希望的选择。gpe本质上具有sse和le的优点，可以减少电解质泄漏或可燃性，同时表现出接近于le，和更舒适的界面接触。然而，传统的碳酸酯类有机溶剂制备的凝胶聚合物电解质仍然存在燃烧问题。通过引入磷酸酯电解液可以有效提升凝胶电解质的安全性，但磷酸酯溶剂和石墨负极的不兼容会造成凝胶电解质性能的
技术实现思路
1、针对凝胶电解质耐火安全性和电化学性能难于兼顾的问题，本专利技术提供了一种凝胶电解质，旨在解决为了改善耐火安全性需要牺牲电化学性能，难于兼顾安全性和电化学性能的问题。
2、本专利技术第二目的在于，提供包含所述凝胶电解质的锂二次电池及其制备方法。
3、在凝胶电解质的安全性问题，添加磷酸酯类化合物可以一定程度改善阻燃和耐火安全性，但不合适的磷酸酯的使用，虽能改善耐火安全性，但也会一定程度牺牲其电化学性能，特别是对于含石墨的电池体系中，磷酸酯对性能的劣化效果更为明显。此外，不同于液态电解液，对于凝胶电解质而言，其对聚合物骨架结构有特殊要求，然而，不适配的磷酸酯会对凝胶电解质的骨架结构以及均匀性产生不可逆影响，会进一步加重电化学性能劣化，特别是容易劣化凝胶电解质的快充以及低温性能。针对该问题，本专利技术经过深入研究，提供以下改进方案：
4、一种凝胶电解质，将包含导电盐、溶剂、式1添加剂、骨架聚合物源的混合液进行凝胶化处理，即得；
5、
6、所述的r1、r2独自为h、c1～c4的烷基、c1～c4的烷氧基或卤素，或r1、r2环合形成环；
7、所述的r3为c1～c6的烷基或带有取代基的烷基，所述的取代基为c1～c4的烷基、c1～c4的烷氧基或卤素中的至少一种；
8、所述的骨架聚合物源包括非原位骨架聚合物或能够形成原位骨架聚合物的前驱原料；
9、所述的非原位骨架聚合物为聚丙烯腈、聚氧乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；
10、所述的前驱原料包括单体、交联剂和引发剂；其中，所述的单体包括1,3-二氧戊环、1,4-环氧丁烷、氰基聚乙烯醇、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、三聚甲醛、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、环氧乙烷、乙烯亚胺、丙烯酰胺类化合物中的至少一种。
11、本专利技术创新地研究表明，式1化合物可以基于其特有的物化结构特点优化凝胶电解质的骨架结构，其能够有效改善凝胶电解质的安全性，且不仅不会劣化电化学性能，反而能够一定程度改善凝胶电解质的循环稳定性、高倍率下的快充性能以及低温稳定性。
12、本专利技术中，所述环合形成的环例如为饱和环、部分不饱和环，或者芳香环，进一步可以为环己烷、环戊烷、苯环等。
13、本专利技术中，所述的带有取代基的烷基可以是在c1～c4的碳链上带有取代基的烷基。本专利技术中，所述的取代基可以在一个或者多个碳上。优选地，所述的带有取代基的烷基例如可以为取代的甲基或取代的乙基。
14、本专利技术中，所述的式1中，所述的r1、r2独自为h，所述的r3为卤代烷基，优选为氟代烷基，进一步优选为2,2,2-三氟取代乙基。
15、本专利技术中，所述的单体为式2单体；
16、
17、所述的r4～r6独自为h、c1～c4的烷基，或r5、r6环合形成环。
18、本专利技术研究意外地发现，所述的式1添加剂和式2单体可以意外地表现出更优的物化性质适配性能，有助于进一步优化聚合方式，改善结构完整性和均匀性，如此能够解决磷酸酯对凝胶电解质的劣化效果，还能够意外地进一步协同改善所述的凝胶电解质的循环、快充以及低温性能。
19、本专利技术中，所述的交联剂、引发剂的种类以及用量没有特别要求，例如，所述的交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸二乙二醇酯、四甘醇二丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯、聚二季戊四醇六丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(500～2000)甲基丙烯酸酯、乙氧化双酚a二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(500～2000)二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种以上；
20、优选地，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷、2,2-双-(4,4-二叔丁基过氧化环己基)丙烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化-3,5,5-三甲基己酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷、1,1-双-(过氧化叔丁基)环乙烷、过氧化氢二叔丁基异丙(基)苯中的一种或任意几种组合；
21、优选地，单体、交联剂和引发剂的重量比可根据常规原理进行控制，例如可以为2～20：2～20：0.1～0.5，进一步可以为5～10:2～6:0.1～0.2。
22、本专利技术中，所述的导电盐(含有活性离子的电解质)可根据电池活性离子的类型来常规调控，例如，活性离子为钠离子时(如钠电)，其可以为导电钠盐，同理，当活性离子为锂离子时(如锂电)，其可以为导电锂盐。作为典型列举，本专利技术所述的导电盐可以为双三氟甲烷酰亚胺锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、二氟磷酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠和二氟二草酸磷酸钠中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种凝胶电解质，其特征在于，将包含导电盐、溶剂、式1添加剂、骨架聚合物源的混合液进行凝胶化处理，即得；
2.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的式1中，所述的R1、R2独自为H，所述的R3为卤代烷基，优选为氟代烷基，进一步优选为2,2,2-三氟取代乙基。
3.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的单体为式2单体；
4.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸二乙二醇酯、四甘醇二丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯、聚二季戊四醇六丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(500～2000)甲基丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(500～2000)二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种以上；
5.如权利
6.如权利要求1～5任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，混合液中，溶剂、式1添加剂的体积比为1：0.2～10；导电盐的浓度为0.5～8mo1/L；所述的骨架聚合物源的重量含量为4～40wt％。
7.如权利要求1～6任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，凝胶化方式为热凝胶化方式，其温度为50～100℃，时间优选为1～24h。
8.一种类固态碱金属二次电池，包括依次复合的正极、凝胶电解质和负极，其特征在于，所述的凝胶电解质为权利要求1～7任一项所述的凝胶电解质。
9.如权利要求8所述的类固态碱金属二次电池，其特征在于，所述的正极为包含正极活性材料的涂覆正极；
10.一种权利要求8或9所述的类固态碱金属二次电池的制备方法，其特征在于，将正极、权利要求1～7任一项所述的凝胶电解质和负极依次叠置，随后封装即得；
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶电解质，其特征在于，将包含导电盐、溶剂、式1添加剂、骨架聚合物源的混合液进行凝胶化处理，即得；
2.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的式1中，所述的r1、r2独自为h，所述的r3为卤代烷基，优选为氟代烷基，进一步优选为2,2,2-三氟取代乙基。
3.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的单体为式2单体；
4.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸二乙二醇酯、四甘醇二丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯、聚二季戊四醇六丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(500～2000)甲基丙烯酸酯、乙氧化双酚a二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(100～1000)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(500～2000)二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种以上；
5.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梦然，洪波，史晨阳，赖延清，张治安，李劼，张凯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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