一种聚合物电池，该聚合物电池包括正极、负极、聚合物电解质，所述聚合物电解质位于正极和负极之间，该聚合物电解质包括多孔隔膜和电解质，其中，电解质以凝胶/溶液的形式容纳于所述多孔隔膜的孔隙中，孔隔膜包括第一多孔膜、第二多孔膜和多孔基膜，多孔基膜位于第一多孔膜和第二多孔膜之间，其中第一多孔膜的孔隙率为40-70％，第二多孔膜的孔隙率为30-40％，多孔基膜的孔隙率为25-45％，第一多孔膜由结晶度为10-25％的聚合物组成，第二多孔膜由结晶度为25-40％的聚合物组成，所述第一多孔膜的平均粒径为0.06-0.2μm，第二多孔膜的平均孔径为0.06-0.2μm，多孔基膜的平均孔径为0.02-0.08μm，且聚合物电池中的第一多孔膜与负极接触，第二多孔膜与正极接触。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于。
技术介绍
聚合物锂电池电池具有比能量高，循环寿命长，安全性能好以及良好的加工性能等优点。自从1999年投放市场以来，引起人们的广泛注意。与传统的液态锂离子电池相比，除了具有高电压、高比能量、长循环寿命、绿色环保以及无记忆效应等优点外，因为聚合物锂电池中采用非流动态电解质，很好地克服了液体锂离子存在的漏夜，起火甚至爆炸等安全隐患。同时外壳还可以采用铝塑复合膜作为包装，取代传统锂电池外壳用的铝壳和钢壳，在设计上更加灵活，因为铝塑复合膜重量要轻，聚合物锂离子电池在重量比能量上显著地超过了采用铝壳或者刚壳的液体锂离子电池。因此聚合物锂离子电池在未来电子消费领域有逐步取代液体锂离子电池的趋势。聚合物锂电池的内部不采用液态电解液，而是采用非流动态聚合物电解质。目前用在锂电池领域的聚合物电解质主要有两类，包括固态电解质和凝胶/溶液态电解质。固态电解质一般都是采用如聚氧化乙烯(PEO)类的聚醚类高聚物来制备的.利用锂离子在 PEO基聚合物中氧官能团的配位和作用实现离子迁移，然而其室温下离子电导率还达不到 10_3S/cm的水平，虽然在高温下可以达到，但是限制了应用范围。为了提高聚合物电解质的常温下的离子电导率，产生了凝胶/溶液态电解质，由于胶态的电解质即可以如固态电解质一样，避免了电池漏液，又保持了液态电解液的高离子电导率，应用非常的广泛。目前凝胶态聚合物电解质根据制备方法可分为化学凝胶和物理凝胶型。化学凝胶技术也称原位聚合工艺，该工艺通过将含有可聚合的单体，与引发剂与液态电解液混合，一同注入电池， 通过加热等方法，引发单体聚合，形成凝胶态的电解质，而在凝胶态的电解质中存在由高聚物组成的网络状的骨架。如申请号为CN200410026814. 9公开了一种聚合物电解质锂离子电池，它主要由正、负极复合元件、位于正、负电极复合元件之间的隔膜复合元件和外包装复合元件四种复合元件构成；其中隔膜元件是以织网状纤维结构的隔膜作为复合元件的骨架，加上胶态聚合物电解质组成的混合体，其特征在于聚合物电解质以连续态交替存在于所述隔膜的表面和微孔中；所述的连续态交替电解质聚合物由单体和引发剂发生热聚合物化学反应生长出二维和三维聚合物网络并与电解液产生化学作用后形成；它具有强力粘接剂的作用，将正、负电极复合元件与隔膜牢固地粘接在一起，形成一个具有自身整体强度和刚性的整体，但是循环过程中，负极处的电解质不断分解，其表面的SEI膜不断增厚，因为正负极处聚合物电解质几乎一致，负极面的电解质分解较快，导致较大极化，易于产生枝晶，导致电池的循环性能较差。现有技术中，美国Bellcore技术率先发展了物理凝胶/溶液技术，他们的工艺过程为采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)作为骨架基质材料，通过抽取方法制备多孔薄膜，通过物理吸附过程，电解液进入PVDF-HFP隔膜的孔隙中。在整个工艺过程中，聚合物电解质的生产没有涉及化学聚合等反应过程。如申请号CN200610053298. 8中公开了一种胶态聚合物电解质锂离子电池，它主要由正、负电极复合元件、位于正、负电极复合元件之间的隔膜复合元件和外包装复合元件四种复合元件构成；其中，隔膜复合元件是以织网状纤维结构的隔膜作为复合元件的骨架，加上胶态聚合物电解质组成的混合物，其特征在于聚合物中电解质以连续态胶体存在于所述隔膜的表面和微孔中的；所述的连续态胶体电解质聚合物由单体和引发剂发生热聚合物化学反应生长出二维和三维聚合物网络并与电解液产生化学作用后形成；它具有强力粘接剂的作用，将正、负电极复合元件与隔膜粘接在一起，形成一个自身整体强度和刚性的整体，但是由该聚合物电池同样存在循环性能差的缺陷，同时还存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术中存在电池循环性能差、安全性差的缺陷，提供一种循环性能好、安全性能好的聚合物电池及其制备方法。为此，本专利技术提供一种聚合物电池，该聚合物电池包括正极、负极、聚合物电解质， 所述聚合物电解质位于正极和负极之间，该聚合物电解质包括多孔隔膜和电解质，其中，电解质以凝胶/溶液的形式容纳于所述多孔隔膜的孔隙中，多孔隔膜包括第一多孔膜、第二多孔膜和多孔基膜，多孔基膜位于第一多孔膜和第二多孔膜之间，其中第一多孔膜的孔隙率为40-70%，第二多孔膜的孔隙率为30-40%，多孔基膜的孔隙率为25-45%，第一多孔膜由结晶度为10-25%的聚合物组成，第二多孔膜由结晶度为25-40%的聚合物组成，所述第一多孔膜的平均孔径为0. 06-0. 2 μ m,第二多孔膜的平均孔径为0. 06-0. 2 μ m,多孔基膜的平均孔径为0. 02-0. 08 μ m，且聚合物电池中的第一多孔膜与负极接触，第二多孔膜与正极接触。同时还提供上述电池隔膜的制备方法，该方法包括一种聚合物电池的制备方法，该方法包括1)将含有第一聚合物以及第一溶剂，第一造孔剂混合后，得到第一涂膜液，将第一涂膜液涂到多孔基质的一个表面上；第一次加热，除去第一涂膜液的溶剂以及造孔剂；将含有第二聚合物以及第二溶剂，第二造孔剂混合后，得到第二涂膜液，涂到上述的多孔基质的另一个表面上；第二次加热，除去第二涂膜液的溶剂以及造孔剂，获得多孔隔膜；2)将正极、负极与步骤1制备的多孔隔膜通过加热加压相复合，然后将复合体插置在电池壳体中，将电解液注入电池壳体中，使得电解质以凝胶/溶液的形式容纳于多孔隔膜的空隙中，然后封装，得到聚合物电池，其中，第一多孔膜与负极接触，第二多孔膜与正极接触。根据本专利技术制备的不对称聚合物电解质具有优良的离子电导率，由于面向负极的一侧的聚合物电解质具有更高的离子传导率，更多的吸液率，有利于抑制锂的枝晶的生长， 从而避免电池短路和性能的恶化，提高了电池的安全性能，同时电池的循环性能也显著得到提升。具体实施例方式专利技术人通过大量实验发现，在聚合物锂二次电池中，由于阳极与阴极都是可以嵌入和嵌出锂离子的活性材料，锂离子在有机电解液或者位于阴极和阳极之间的聚合物电解质中往复运动。锂离子在阳极和阴极中有着不同嵌入和嵌出难易程度的差别，尤其在阳极上，现有技术采用石墨等碳材料作为负极，如果锂离子的嵌入较困难的话，容易导致锂枝晶，影响电池的安全性，同时由于在电池实际循环过程中，随着电解液的不断消耗，负极处的SEI膜不断增厚，而正负极对于电解液的消耗速率是不一致的，负极处的消耗要比正极处的快，如果将隔膜设计成两侧的吸液量相等的隔膜，那么将会造成负极面极化增大，嵌锂困难，容易产生枝晶，从而引起电池的循环性能的降低，稳定性下降。严重时可能会导致安全问题。而在现有的技术，聚合物电池的正负极之间的电解质尤其是隔膜与正极接触面和隔膜与负极接触面的聚合物电解质，无论从质量还是性质上几乎一致的，而由于锂离子在正负极表面上的嵌入嵌出的差异，其对于靠近正极和靠近负极的聚合物电解质，随着电解液的消耗，负极嵌锂会愈加困难，而且由于正负极对电解质的不同的消耗速度，靠近负极面的电解质逐渐减少，甚至干涸时候，容易促使锂枝晶的生长，一旦锂枝晶，穿过聚合物电解质，使得正负极导通，将会发生电池短路，严重时会发生电池烧毁，甚至爆炸，因此，提高聚合物电池的安全性能以及提高电池的循环性能成为了提高电池性能中最重要的一环。同时，正负极对于电解质本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种聚合物电池，该聚合物电池包括正极、负极、聚合物电解质，所述聚合物电解质位于正极和负极之间，该聚合物电解质包括多孔隔膜和电解质，其中，电解质以凝胶／溶液的形式容纳于所述多孔隔膜的孔隙中，多孔隔膜包括第一多孔膜、第二多孔膜和多孔基膜，多孔基膜位于第一多孔膜和第二多孔膜之间，其中第一多孔膜的孔隙率为４０－７０％，第二多孔膜的孔隙率为３０－４０％，多孔基膜的孔隙率为２５－４５％，第一多孔膜由结晶度为１０－２５％的聚合物组成，第二多孔膜由结晶度为２５－４０％的聚合物组成，所述第一多孔膜的平均孔径为０．０６－０．２μｍ，第二多孔膜的平均孔径为０．０６－０．２μｍ，多孔基膜的平均孔径为０．０２－０．０８μｍ，且聚合物电池中的第一多孔膜与负极接触，第二多孔膜与正极接触。
【技术特征摘要】
1.一种聚合物电池，该聚合物电池包括正极、负极、聚合物电解质，所述聚合物电解质位于正极和负极之间，该聚合物电解质包括多孔隔膜和电解质，其中，电解质以凝胶/溶液的形式容纳于所述多孔隔膜的孔隙中，多孔隔膜包括第一多孔膜、第二多孔膜和多孔基膜，多孔基膜位于第一多孔膜和第二多孔膜之间，其中第一多孔膜的孔隙率为40-70%， 第二多孔膜的孔隙率为30-40%，多孔基膜的孔隙率为25-45%，第一多孔膜由结晶度为 10-25%的聚合物组成，第二多孔膜由结晶度为25-40%的聚合物组成，所述第一多孔膜的平均孔径为0. 06-0. 2 μ m,第二多孔膜的平均孔径为0. 06-0. 2 μ m,多孔基膜的平均孔径为 0. 02-0. 08 μ m，且聚合物电池中的第一多孔膜与负极接触，第二多孔膜与正极接触。2.根据权利要求1所述的聚合物电池，所述第一多孔膜的平均孔径为0.07-0. 18 μ m, 第二多孔膜的平均孔径为0. 07-0. 18 μ m,多孔基膜的平均孔径为0. 03-0. 08 μ m。3.根据权利要求1所述的聚合物电池，所述第一多孔膜和第二多孔膜可分别独立的由聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚丙烯腈，聚氯乙烯，聚醋酸乙烯酯中的一种或多种组成，多孔基膜由聚乙烯，聚丙烯，聚酰亚胺，聚砜，聚氯基甲酸酯，聚氯乙烯，纤维素，聚丙烯晴，聚偏二氟乙烯， 聚四氟乙烯中的一种或多种组成。4.根据权利要求1所述的聚合物电池，所述第一多孔膜的厚度为2-15μ m，多孔基膜的厚度为9-50 μ m，第二多孔膜的厚度为2-15 μ m，电解质与多孔隔膜的重量比为1-10 1。5.一种聚合物电池的制备方法，该方法包括1)将含有第一聚合物以及第一溶剂，第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：玉正日，钟滢，梁世硕，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94
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