【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及准固态电池制造领域，具体涉及一种原位固化的准固态电解质及其电池和制备方法。
技术介绍
1、目前全球对绿色环保、可持续发展问题高度关注，新能源行业高速发展，动力锂电池作为新能源产品的重要零部件，发展空间巨大。随着下游应用领域的不断扩展和需求增长，对锂电池行业提出了愈来愈高的要求，锂电池技术不断进步，向更高性能及安全性进发。固态电池符合锂电池技术发展趋势，或将成为锂电池的下一代形态。固态电池的固态电解质具有不易燃、无腐蚀、无挥发等特性，在安全性方面远优于液态电池，并且固态电池能量密度更高。但是传统固态电池的固态电解质常使用聚合物或无机物，聚合物通常不能同时耐氧化还原的缺点，如peo很容易在高电压条件下被氧化，难以在4.2v以上的电压体系工作，而无机物则有与正负极界面阻抗大及易碎等缺点，难以直接应用。
2、中国专利cn114069031a公开了聚合物电解质和固态电池，该专利通过层叠第一聚合物膜、聚合物界面层和第二聚合物膜，能够显著改善第一聚合物膜与第二聚合物膜之间的界面相容性，降低了体系的电阻，改善了由该电解质组装得到的固态电池的循环性能。以上专利公开的技术方案，虽然能从优化电池结构来提升固态电池的循环性能，但是电池的倍率性能未得到改善，并且传统固态电池的固态电解质中聚合物或无机物的不能同时耐氧化还原性的缺点仍未被解决，电池仍不能在高压下工作。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的问题，公开了一种原位固化的准固态电解质及其电池和制备方法，旨在改善传统固态
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术是一种原位固化的准固态电解质，所述电解质原料中包含至少一种同时含不饱和可聚合基团和含氮基团的羧酸酯聚合物单体，所述聚合物单体具有如下化学式(1)或化学式(2)的通式结构：
4、
5、其中，化学式(1)中，r1和r2各自独立选自：c1-c10的取代或未取代的烷基、c1-c10的取代或未取代的烯基、c1-c10的取代或未取代的炔基或c1-c10的取代或未取代的烷氧基中的一种，取代基选自烷基、氰基、异氰酸根、烷氧基中的一种或多种；且化学式(1)为链状结构，并同时含有至少一个烯基或炔基以及至少一个氰基或异氰酸根；这里链状结构包含直链和支链的情况；
6、化学式(2)中，r11、r12和r13为各自独立的c1-c5直链结构的烷基中的一种。
7、本专利技术中，当r1、r2的烷基、烯基、炔基或烷氧基具有取代基时，包括这些取代基在内的取代烷基、取代烯基、取代炔基或取代烷氧基的碳原子数依然满足上述范围(即c10以内)。
8、本专利技术的上述设计，在准固态电解质原料中加入含有上述化学式(1)和化学式(2)中的一种或多种聚合物单体，在聚合物单体结构中，不饱和可聚合基团能给电解质中聚合物单体聚合提供聚合位点，并且聚合有利于提升电池的安全性能；含氮基团能有效降低电解质中的结晶度，提高电解质的离子电导率，提升准固态电池的倍率性能，并且含氮基团(氰基、异氰酸根、或如化学式(2)的异氰酸根的成环形式)能与聚合物单体结构中的碳形成高健能的碳氮键，能提升聚合物单体的结构稳定性，有利于提升电池的循环性能；酯基团能有效提升离子的传导效率，提升准固态电池的倍率性能。
9、作为优选方案，聚合物单体中不饱和可聚合基团的数量低于含氮基团和酯基团数量之和。我们发现不饱和可聚合基团虽然能提供聚合位点，但是不饱和可聚合基团数量太多会影响电解质中离子的传输，导致电池的倍率性能下降。
10、作为优选方案，聚合物单体中的通式结构优选为化学式(1)。我们发现相较于环状结构的化学式(2)，化学式(1)结构的聚合物单体制成的准固态电池具有更优的循环性能和倍率性能，这可能是因为化学式(2)的分子量大，粘度高，导致电池的阻抗增大，并且化学式(2)中的环状结构会参与聚合，形成更高的能量壁垒，进而影响了电池倍率性能的提升。
11、作为优选方案，化学式(1)中氰基和异氰酸根优选氰基，我们发现氰基更有利于电池的循环性能提升，我们认为是氰基能提升聚合物单体的耐氧化性，使电池具有更好的稳定性。
12、作为优选方案，化学式(1)中烯基和炔基优选烯基，我们发现聚合物单体聚合时在烯基直接聚合，更容易通过交联聚合形成聚合稳定的准固态电解质，消耗的能量较少，也更有利于聚合后电解质化学性能的稳定。
13、作为进一步优选方案，所述化学式(1)具有如下化学式(3)的结构：
14、
15、其中，r3和r6为各自独立选自为氢、氰基、c1-c5的烷基、c1-c5的烷氧基、具有氰基取代基的c1-c5烷基、具有氰基取代基的c1-c5烷氧基中的一种；r4选自氰基、异氰酸根、具有氰基取代基的c1-c5的烷基、具有氰基取代基的c1-c5的烷氧基、具有异氰酸根取代基的c1-c5的烷基、具有异氰酸根取代基的c1-c5的烷氧基、c1-c5的烷基或c1-c5的烷氧基中的一种；r5选自c1-c10的取代或未取代的烷基、c1-c10的取代或未取代的烯基或c1-c10的取代或未取代的烷氧基中的一种，取代基选自烷基、氰基、烷氧基中的一种或多种。
16、我们发现双键位于化学式(3)中酯基团的羰基碳侧，能够获得更好的针刺安全性，可能是羰基氧促进了双键的聚合稳定，有利于单体聚合的进行。
17、作为进一步优选方案，r4为氰基或具有氰基取代基的c1-c5的烷基中的一种。当r4中含有氰基时，并与烯基同位于酯基的羰基碳侧时，有利于化学式(3)结构的稳定性，我们认为r4中的氰基与双键形成吸电子共轭效应可以提升电池的循环性能。
18、作为再进一步优选方案，所述化学式(1)具有如下化学式(4)的结构：
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20、我们发现化学式(4)中烯基和氰基的位置，更有利于暴露双键，促进聚合物单体聚合加成的进行，此外，氰基和酯基的羰基氧共同作用下，有利于聚合物单体结构的稳定性，提升电池的循环性能。
21、其中，r8为c1-c10的烷基中的一种，r8为烷基，有利于提升电池的循环性能，我们认为可能是酯基团的羟基氧与烷基基团的相连会有利于羰基碳侧烯基和氰基作用的发挥；进一步优选，r8为c1-c5的烷基中的一种，我们发现当酯基团的羟基氧侧适当增加烷基中碳的数量，有利于聚合物单体结构的稳定，提升电池的循环性能；更进一步优选，r8为c2-c4的烷基中的一种，r8烷基中碳的数量太多，会导致聚合物单体的分子量增大，粘度增高，电池阻抗增大，电池循环性能降低。
22、本专利技术提供还提供了一种原位固化的准固态电池，包括上述电解质以及正极片、隔离膜、负极片和壳体。所述电解本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述电解质原料中包含至少一种同时含不饱和可聚合基团和含氮基团的羧酸酯聚合物单体，所述聚合物单体具有如下化学式(1)或化学式(2)的通式结构：
2.根据权利要求1所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述聚合物单体选自下述i-iii优选方案之一：
3.根据权利要求1所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述聚合物单体具有化学式(3)的通式结构：
4.根据权利要求3所述一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述的R4为氰基或具有氰基取代基的C1-C5的烷基中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述聚合物单体具有化学式(4)的通式结构：
6.根据权利要求5所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述R8为C1-C5的烷基中的一种；进一步优选，R8为C2-C4的烷基中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，聚合物单体质量占电解质混合原料质量的6％～15％。
8.含有权
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池的正极活性材料选自LCO体系或NCM体系中的一种。
10.一种含有权利要求8所述的电池的制备方法，其特征在于，将权利要求1-7任一所述的聚合物单体作为电解质混合原料之一，随电解质其他原料注入壳体中进行加热聚合，加热温度范围60-75℃，加热聚合时间为6-15小时；
...【技术特征摘要】
1.一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述电解质原料中包含至少一种同时含不饱和可聚合基团和含氮基团的羧酸酯聚合物单体，所述聚合物单体具有如下化学式(1)或化学式(2)的通式结构：
2.根据权利要求1所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述聚合物单体选自下述i-iii优选方案之一：
3.根据权利要求1所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述聚合物单体具有化学式(3)的通式结构：
4.根据权利要求3所述一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述的r4为氰基或具有氰基取代基的c1-c5的烷基中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种原位固化的准固态电解质，其特征在于，所述聚合物单体具有化学式(4)的通式结构：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：盖建丽，杨纪荣，高田慧，张振宇，王彦艳，陈涛，狄雷，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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