【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种基于原位固化电解质电池的制造方法及电池。
技术介绍
1、锂离子电池因其能量密度高、循环性能好而广泛应用于电子产品、电动汽车、大规模储能领域。随着应用范围的扩大，锂离子电池安全问题逐渐暴露，内部含有大量可燃电解液，极易产生安全问题，电解质固态化被认为是解决这一问题的有效途径，但固态化的电解质由于加工复杂并且界面阻抗较大等原因，并未快速量产。
2、为解决量产问题，研发人员提出了一种原位聚合电解质，兼容目前生产设备的同时又降低了界面阻抗。例如，中国专利申请cn102903953a将凝胶高分子和两种丙烯酸酯单体溶解在电解液中并注入电池内部，固化后形成固化电解质，单体与高分子形成猪笼状结构将电解液锁住，避免了其挥发并提高电池安全性；中国专利申请cn108987791a将多官能丙烯酸酯、单官能丙烯酸酯、胺类丙烯酸酯三种单体加入电解液后原位聚合，通过调控单体比例，得到了电性能优异的凝胶电解质。
3、目前原位聚合方式多采用自由基引发丙烯酸酯单体聚合，由于自由基引发单体聚合机理为连锁聚合并且聚合过程放热量大，反应活化能低，并且自由基聚合过程中自由基容易发生向溶剂转移、双基终止等问题，导致聚合产物的分子量多分散性、聚合物分布不均，容易发生聚合物被氧化、负极析锂等问题，影响电池性能。
4、针对上述问题，现有技术中多采用预聚的方式予以改善。
5、cn 114069036a公开了一种凝胶电解质制备方法，该方法将丙烯酸酯单体和引发剂、偶联剂及氧化碳纳米粒子进行混合，先进行第
6、cn 108847504 a将丙烯酸酯类单体、含羟基(羧基)的丙烯酸酯类单体、引发剂进行搅拌后进行预聚反应，反应完成后进行冷却得到粘度在100-2000cps的预聚电解质，再向预聚电解质中加入交联剂、催化剂后注入电芯内部经高温固化后得到固态化电芯，解决了传统原位固化单体转化率低而引起电性能下降的问题。
7、虽然采用了上述方案，通过将单体在电芯外先预聚后再注液来提高聚合度，但商品化电芯因电极较厚，并且孔隙都是微米级别导致电解液浸润难度较大，并且方型卷绕电芯为增加卷芯贴合度还会采用热复合工艺进一步增加了浸润难度，商品电芯普遍需要电解液黏度＜10mpa·s来满足充分浸润的要求，而采用预聚方案前驱液黏度普遍增大，导致浸润变差，无法满足生产要求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题包括：
2、①聚合不均问题：目前原位固化多采用自由基聚合，聚合过程放热量大，反应活化能低并且自由基聚合过程中自由基容易发生向溶剂转移、双基终止发生等问题，导致聚合度不高，容易被高镍正极氧化分解。
3、②浸润不均问题：目前采用先预聚再注液的方式可以改善聚合不均，但会明显使前驱液黏度增大导致电池浸润不均匀或浸润时间过长，不利于大规模生产制造。
4、本专利技术的实施例提出一种基于原位固化电解质电池的制造方法，所述方法包括：
5、1)将第一组分、第二组分、第三组分加入电解液中，搅拌均匀后加入催化剂、引发剂，继续搅拌得到原位固化前驱液；所述第一组分包括至少一种第一单体，所述第一单体含有逐步聚合官能团和连锁聚合官能团，并且所述的逐步聚合的官能度为2；所述第二组分包括至少一种第二单体，所述第二单体能够与第一单体发生共聚反应；所述第三组分包括至少一种第三单体，所述第三单体同时含有逐步聚合官能团和连锁聚合官能团，并且所述的逐步聚合官能度为1；
6、2)将步骤1)所得原位固化前驱液注入电池内部，放置，使得极片、隔膜得到充分浸润；
7、3)将步骤2)浸润完成后的电芯在第一温度下进行第一步固化，然后再将电芯在第二温度下进行第二步固化，得到所述基于原位固化电解质电池。
8、根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述连锁聚合官能团为碳碳双键，所述逐步聚合官能团选自羟基、胺基、酰胺基中的至少一种；
9、优选的，所述第二单体包括二异氰酸酯单体；
10、优选的，所述第二单体包括二异氰酸酯单体以及二元醇；
11、优选的，所述原位固化前驱液在25℃下的粘度不超过10mpa·s；
12、进一步优选的，所述原位固化前驱液在25℃下的粘度不超过8mpa·s；
13、进一步优选的，所述原位固化前驱液在25℃下的粘度不超过6mpa·s。
14、根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述第一单体的逐步聚合官能度为2，可以选自含羟基的丙烯酸酯或者含羟基的丙烯酰胺类。
15、具体包括：n-羟甲基丙烯酰胺、n-(2-羟乙基)丙烯酰胺、n-(2-羟乙基)甲基丙烯酰胺、二羟基丙烯酸丙酯、2-甲基-2-丙烯酸-2，3-二羟基丙酯中的至少一种，优选为含羟基的丙烯酸酯类。
16、根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述第二单体为二异氰酸酯、二异氰酸酯和二元醇组合物中的至少一种。
17、其中，二异氰酸酯具体包括：甲苯二异氰酸酯、六甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、缩二脲三异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-联苯二异氰酸酯、1,4-环己基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基甲苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、1,12-十二碳二异氰酸酯、2,2,4-三甲基环己基二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、4,4’,4”-三异氰酸三苯基硫代磷酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯多异氰酸酯、4,4’-二苯基二异氰酸酯、降莰烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基联苯-4,4’-二异氰酸酯、2-甲基戊烷二异氰酸酯、4,4’-二苯醚二异氰酸酯、4-甲基二苯基甲烷-3,4-二异氰酸酯、2,4’-二苯硫醚二异氰酸酯、二乙基苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基乙烷二异氰酸酯，优选芳香族二异氰酸酯。
18、二元醇选自含醚链段的二元醇，包括：二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇，优选为二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇。
19、优选的，所述的第二组分选自芳香族二异氰酸酯和小分子二元醇的组合物，单独的二异氰酸酯形成的链段较硬，加入二元醇有利于提高分子柔性，提高吸液保液及离子迁移能力。
20、根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述第三单体丙烯酰胺类、含一个羟基的丙烯酸酯类、含一个异氰酸酯的丙烯酸酯类，具体包括：丙烯酰胺、n-甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述连锁聚合官能团为碳碳双键，所述逐步聚合官能团选自羟基、胺基、酰胺基中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述第一单体选自含羟基的丙烯酸酯或者含羟基的丙烯酰胺类，具体包括N-羟甲基丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)甲基丙烯酰胺、二羟基丙烯酸丙酯、2-甲基-2-丙烯酸-2，3-二羟基丙酯中的至少一种，优选为含羟基的丙烯酸酯类。
4.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述第二单体选自二异氰酸酯、二异氰酸酯和二元醇组合物的至少一种；
5.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述第三单体选自丙烯酰胺类、含一个羟基的丙烯酸酯类、含一个异氰酸酯的丙烯酸酯类，具体包括丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟乙
6.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述步骤1)为：将第一组分、第二组分、第三组分加入电解液中，搅拌均匀后加入催化剂、引发剂、阻聚剂，继续搅拌得到原位固化前驱液；
7.根据权利要求6所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、1-((氰基-1-甲基乙基)偶氮)甲酰胺、偶氮二甲酰胺、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、异苯丙过氧化氢中的至少一种，优选为1-((氰基-1-甲基乙基)偶氮)甲酰胺、偶氮二甲酰胺、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基；
8.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述第二温度高于所述第一温度；
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的基于原位固化电解质电池的制造方法制造得到的电池。
10.一种原位固化电解质前驱液，其特征在于，所述原位固化电解质前驱液包括第一组分、第二组分、第三组分、催化剂、引发剂和电解液；所述第一组分包括至少一种第一单体，所述第一单体含有逐步聚合官能团和连锁聚合官能团，并且所述的逐步聚合官能度为2；所述第二组分包括至少一种第二单体，所述第二单体能够与第一单体发生共聚反应；所述第三组分包括至少一种第三单体，所述第三单体含有逐步聚合官能团和连锁聚合官能团，并且所述的逐步聚合官能度为1。
11.根据权利要求10所述的原位固化电解质前驱液，其特征在于，所述第一组分由第一单体组成，所述第二组分由第二单体组成；
...【技术特征摘要】
1.一种基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述连锁聚合官能团为碳碳双键，所述逐步聚合官能团选自羟基、胺基、酰胺基中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述第一单体选自含羟基的丙烯酸酯或者含羟基的丙烯酰胺类，具体包括n-羟甲基丙烯酰胺、n-(2-羟乙基)丙烯酰胺、n-(2-羟乙基)甲基丙烯酰胺、二羟基丙烯酸丙酯、2-甲基-2-丙烯酸-2，3-二羟基丙酯中的至少一种，优选为含羟基的丙烯酸酯类。
4.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述第二单体选自二异氰酸酯、二异氰酸酯和二元醇组合物的至少一种；
5.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述第三单体选自丙烯酰胺类、含一个羟基的丙烯酸酯类、含一个异氰酸酯的丙烯酸酯类，具体包括丙烯酰胺、n-甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、异氰酸2-(丙烯酰氧基)乙酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯中的至少一种，优选为丙烯酰胺类。
6.根据权利要求1或2所述的基于原位固化电解质电池的制造方法，其特征在于，所述步骤1)为：将第一组...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅，李久铭，杨琪，俞会根，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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