【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种半固态电解质及锂离子电池。
技术介绍
1、当前，安全性问题依然是制约锂电池快速发展的重要瓶颈，而固态电池技术有望破解锂电池安全难题。由于电导率低及界面接触差等诸多因素的存在，导致固态电解质在电化学性能方面相较于液态电解质依旧差距明显。
2、半固态电解质介于固态电解质与液态电解质之间，相比固态电解质和液态电解质，能够兼具固态电解质的安全性和液态电解质的循环性能，是液态转向固态发展的重要一环。
3、中国专利cn111430790a公开了一种半固态电解质，包括端羟基超支化聚合物、1,4-苯二硼酸和离子液体。该专利技术具有电导率高、电化学稳定性好、不易燃烧等优异特性。但是该专利所报道的生产原料价格昂贵，不易大规模制备，而且该专利没有报道在全电池中的实际性能情况。
4、中国专利cn111710905a公开了一种准固态电解质，包括甲基丙烯酸甲酯、li1.5al0.5ge1.5(po4)3、介孔分子筛以及液态电解质。该专利技术具有优良的导电性能、循环性能以及安全性能。然而，该专利无法匹配现有的电池制造工艺，不具备商业化推广的前景。
5、以上，现有报道的半固态电解质，其制备方法无法匹配现有电池制造工艺，难以实现大规模推广，且在全电池应用中性能表现较差，而且相比液态电解质，电化学性能还有待进一步提高。因此，如何同时兼顾锂离子电池的安全性能和电化学性能，并进一步降低制备成本成为眼下研究的重点。
技术实现思路
1、本专利技
2、本专利技术的另一目的是提供一种能够同时具有高安全性和长使用寿命，且制备工艺简单，成本低的半固态锂离子电池。
3、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
4、一种半固态电解质，所述的半固态电解质由聚合物单体在热引发剂和液态电解质存在的条件下原位聚合形成，所述的聚合物单体为碳酸亚乙烯酯。
5、优选地，所述的热引发剂为偶氮二异丁腈。
6、优选地，所述的聚合物单体、热引发剂和液态电解质的质量比为1:(0.005-0.02):(2.5-4)。
7、进一步优选地，所述的聚合物单体、热引发剂和液态电解质的质量比为1:(0.005-0.015):(2.7-3.5)。
8、再进一步优选地，所述的聚合物单体、热引发剂和液态电解质的质量比为1:(0.005-0.012):(2.8-3.3)。
9、优选地，所述的液态电解质包括有机溶剂、锂盐和功能添加剂。
10、进一步优选地，所述的有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。
11、进一步优选地，所述的环状碳酸酯和链状碳酸酯的质量比为1:(1.1-5.3)。
12、再进一步优选地，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯或碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合物。
13、再进一步优选地，所述的链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
14、进一步优选地，所述的锂盐选自六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂。
15、进一步优选地，所述的锂盐占所述的液态电解质的总质量的8.5-17.5％。
16、进一步优选地，所述的功能添加剂选自双草酸硼酸锂、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的一种或多种。
17、进一步优选地，所述的功能添加剂占所述液态电解质的总质量的0.1-5％。
18、更进一步优选地，所述的功能添加剂为双草酸硼酸锂、硫酸乙烯酯和甲烷二磺酸亚甲酯的混合物。
19、再进一步优选地，所述的双草酸硼酸锂占所述液态电解质的总质量的0.3-1.5％；所述的硫酸乙烯酯占所述液态电解质的总质量的0.5-2％；所述的甲烷二磺酸亚甲酯占所述液态电解质的总质量的0.5-2％。
20、再进一步优选地，所述的双草酸硼酸锂占所述液态电解质的总质量的0.35-1.2％；所述的硫酸乙烯酯占所述液态电解质的总质量的0.7-1.8％；所述的甲烷二磺酸亚甲酯占所述液态电解质的总质量的0.7-1.8％。
21、本专利技术还提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解质，所述的电解质为所述的半固态电解质。
22、本专利技术还提供一种所述的锂离子电池的制备方法，将所述的聚合物单体、所述的热引发剂和所述的液态电解质混合均匀后注入到电池中，经原位聚合得到所述的锂离子电池。
23、优选地，所述的原位聚合的温度为50-80℃
24、优选地，所述的原位聚合的时间为4-15小时。
25、优选地，在所述的原位聚合过程中，对电池使用200-300kg压力，进一步优选为220-280kg。
26、优选地，在所述的热聚合前先将所述的电池静置1-3天。
27、由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
28、本专利技术将聚合物单体碳酸亚乙烯酯、热引发剂和液态电解质简单混合后直接注入商业化电芯中，经原位热聚合得到半固态锂离子电池，制备工艺与现有电池制造工艺完全匹配，制备的锂离子电池能够通过针刺测试，具有较好的安全性能。进一步地，通过聚合物单体碳酸亚乙烯酯、热引发剂和液态电解质的复配以及液态电解质配方优化，使得制备的半固态锂离子电池的常温和高温循环性能能够更加接近液态锂离子电池，并且同时具有更长的使用寿命和更好的安全性。本专利技术的半固态锂离子电池成本低，原料丰富，具备广泛的商业化应用前景。
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1.一种半固态电解质，其特征在于，所述的半固态电解质由聚合物单体在热引发剂和液态电解质存在的条件下原位聚合形成，所述的聚合物单体为碳酸亚乙烯酯。
2.根据权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述的热引发剂为偶氮二异丁腈。
3.根据权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述的聚合物单体、热引发剂和液态电解质的质量比为1:(0.005-0.02):(2.5-4)。
4.根据权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述的液态电解质包括有机溶剂、锂盐和功能添加剂。
5.根据权利要求4所述的半固态电解质，其特征在于，所述的有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物；所述的环状碳酸酯和链状碳酸酯的质量比为1:(1.1-5.3)。
6.根据权利要求5所述的环状碳酸酯，其特征在于，所述的环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯或碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合物；和/或，所述的链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的半固态电解质，其特征在于，所述的锂盐为六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂；
8.一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解质，其特征在于，所述的电解质为权利要求1至7中任一项所述的半固态电解质。
9.一种如权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，将所述的聚合物单体、所述的热引发剂和所述的液态电解质混合均匀后注入到电池中，经原位聚合得到所述的锂离子电池。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的原位聚合的温度为50-80℃；所述的原位聚合的时间为4-15小时；在所述的原位聚合前先将所述的电池静置1-3天。
...【技术特征摘要】
1.一种半固态电解质，其特征在于，所述的半固态电解质由聚合物单体在热引发剂和液态电解质存在的条件下原位聚合形成，所述的聚合物单体为碳酸亚乙烯酯。
2.根据权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述的热引发剂为偶氮二异丁腈。
3.根据权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述的聚合物单体、热引发剂和液态电解质的质量比为1:(0.005-0.02):(2.5-4)。
4.根据权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述的液态电解质包括有机溶剂、锂盐和功能添加剂。
5.根据权利要求4所述的半固态电解质，其特征在于，所述的有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物；所述的环状碳酸酯和链状碳酸酯的质量比为1:(1.1-5.3)。
6.根据权利要求5所述的环状碳酸酯，其特征在于，所述的环状碳酸酯包括碳酸乙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志涛，徐凯辰，惠银银，余林颇，甘朝伦，赵鑫涛，
申请(专利权)人：张家港市国泰华荣化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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