CN102903953B - 锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法 - Google Patents
锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102903953B CN102903953B CN201210276094.6A CN201210276094A CN102903953B CN 102903953 B CN102903953 B CN 102903953B CN 201210276094 A CN201210276094 A CN 201210276094A CN 102903953 B CN102903953 B CN 102903953B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gel electrolyte
- quasi
- molecules
- lithium ion
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法,所述凝胶电解质包括液态电解质、聚合物组分和引发剂,所述聚合物组分同时含有A、B、C三类分子,其中A类分子为高液态电解质吸附能力聚合物,B类分子为含有一个或两个反应活性官能团的单体,C类分子为含三个以上反应活性官能团的单体。与现有技术相比,凝胶电解质中A、B、C三类分子共存,通过控制凝胶条件,便能形成以C类分子为中心、B类分子(或者聚合后)连接于C类分子间的“猪笼”结构,该“猪笼”结构又能将A类分子吸附电解质后的富含液态电解质的凝胶电解质锁定在其内部,形成高立体化的具有优良电化学性能及安全性能的凝胶电解质。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域,尤其是一种锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法。
背景技术
1991年,日本索尼公司创造性的采用炭材料作为锂离子电池阳极材料,为锂离子电池领域带来了革命性的变化;自此之后,锂离子电池技术迅猛发展,在移动电话、摄像机、笔记本电脑以及其他便携式电器上面大量运用。锂离子电池具有诸多优点,例如电压高、体积小、质量轻、比能力高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等,是二十一世纪理想的移动电器电源、电动汽车电源以及储电站用储电器。然而,电动汽车(EV)和储能电站(ES)使用的锂电池,单电芯具有更高的容量和更大的体积尺寸,一旦发热、着火燃烧会产生严重的后果,因而需要更好的安全性。目前,解决电芯安全性问题的主要途径有:设计安全性能更可靠的电芯结构、在电极膜片或者隔离膜上涂覆陶瓷层以及使用聚合物电解质取代传统的液态电解质等。
聚合物凝胶电解质是采用高分子量聚合物分散在碳酸酯溶剂中,通过高分子链段和碳酸酯溶剂之间的相互作用(范德华力、氢键等)来包覆和锁定碳酸酯溶剂,形成一种高电导率的准固态电解质。由于碳酸酯分子被高分子链锁定,聚合物凝胶电解质中不存在游离态的碳酸酯,因而不容易产生漏液和鼓胀现象,一般而言相对于液态电解质,聚合物凝胶电解质不易发热和燃烧,具有更好的安全性。
目前已经产业化的聚合物凝胶电解质实现工艺方法有原位凝胶法和涂布热压法:前者主要是将聚合物单体掺于液态电解质中,通过灌注的方式添加于电芯中,然后在电芯内部聚合形成凝胶电解质,该方法制备的电芯往往具有较好的安全性和较差的电化学性能;后者主要是高分子聚合物分散于液态电解质中,通过涂覆的方式涂覆在电极膜片表面,然后卷绕、入袋(壳),最后通过高温热压的方式使得聚合物电解质渗透进入极片微孔中,得到凝胶电解质电芯,该方法制备的电芯往往具有较好的电化学性能和较差的安全性能。
有鉴于此,确有必要从分子设计角度出发,开发一种兼具优良电化学性能及安全性能的锂离子电池凝胶电解质。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种具有优良电化学性能及安全性能的锂离子电池凝胶电解质,同时提供一种含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法。
为了实现上述目的,发明人经潜心研究,提供了一种锂离子电池凝胶电解质,其包括液态电解质、聚合物组分和引发剂,所述聚合物组分同时含有A、B、C三类分子,其中A类分子为高液态电解质吸附能力聚合物,B类分子为含有一个或两个反应活性官能团的聚合物单体,C类分子为含三个以上反应活性官能团的聚合物单体。
在上述凝胶电解质的聚合物组分中,A类分子具有较强的液态电解质吸附能力,容易形成富含液体电解质的凝胶电解质结构;B类分子反应活性官能团有限,聚合后能够形成直链高分子结构;C类分子具有较多的反应活性官能团,可以以其为中心形成超枝化高分子结构。当以上三种高分子共同存在时,通过控制凝胶条件,便能形成以C类分子为中心、B类分子(或者聚合后)连接于C类分子间的“猪笼”结构,该“猪笼”结构又能将A类分子吸附电解质后的富含液态电解质的凝胶电解质锁定在其内部,从而形成具有高强度、高立体化的优良电化学性能以及安全性能的凝胶电解质。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述聚合物组分占整个凝胶电解质的质量分数为0.2~30%。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述A类分子的吸液体积为其本身体积的1.2-1000倍,优选为2-100倍。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述A类分子包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯晴(PAN)中的至少一种。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述B类分子包括甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述C类分子为含有三个、四个或五个反应活性官能团的聚合物单体。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述C类分子为乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化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、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述液态电解质包括溶剂、添加剂以及锂盐三个组分。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述引发剂占整个凝胶电解质的质量分数为0.001~5%,包括有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原类引发剂中的至少一类。
作为本发明锂离子电池凝胶电解质的一种改进,所述引发剂包括异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。
为了实现上述目的,本发明还提供了一种含有上述任一段落所述凝胶电解质的锂离子电池的制备方法,其包括以下步骤:
步骤一,配制凝胶电解质:将液态电解质与A类分子、B类分子以及C类分子混合均匀,在使用前一个月时间内加入引发剂制得凝胶电解质;
步骤二,制备待注液电芯:将阴极膜片、阳极膜片以及隔离膜组装成裸电芯,之后入壳/袋,烘烤,得到待注液电芯;
步骤三,凝胶:将凝胶电解质注入电芯后封口,待其充分浸润膜片后,将电芯置于20-150℃环境下促使引发剂引发单体聚合;
步骤四,制备成型电芯:依次进行化成、整形、除气工序,制备得到成型后的电芯。
作为本发明含有凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的一种改进,所述A、B、C类分子分别占整个凝胶电解质的质量分数为0.05~20%。
作为本发明含有凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的一种改进,所述步骤三中的引发温度优选为35-100℃。
作为本发明含有凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的一种改进,在步骤三的引发反应过程中,可在电芯表面施加0.001~10MPa的压强。
作为本发明含有凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的一种改进,所述步骤二中的电芯组装方式为叠片组装或者卷绕组装,入壳/袋为入钢壳、铝壳或铝塑膜。
作为本发明含有凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的一种改进,所述步骤三中的凝胶过程可在步骤四的化成工序后进行。
作为本发明含有凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的一种改进,所述步骤三中的聚合引发方式为光引发。
作为本发明含有凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的一种改进,所述骤一配制的凝胶电解质涂覆于阴阳极膜片表面,之后再卷绕、入壳(袋)、热压、化成、除气制得成型电芯。
与现有技术相比,本发明锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法具有如下优点:
首先,该凝胶电解质具有优良的电化学性能及安全性:在该凝胶电解质聚合物组分中,A类分子具有较强的液态电解质吸附能力,容易形成富含液体电解质的凝胶电解质结构;B类分子反应活性官能团有限,能够形成直链高分子结构;C类分子具有较多的反应活性官能团,可以以其为中心形成超枝化高分子结构。当以上三种聚合物组分共同存在时,通过控制凝胶条件,便能形成以C类分子为中心、B类分子(或者聚合后)连接于C类分子间的“猪笼”结构,该“猪笼”结构又能将A类分子吸附电解质后的富含液态电解质的凝胶电解质锁定在其内部,因此能够形成更高凝胶度的凝胶电解质;同时,超支化结构的C类分子以及A类分子吸附电解质后的富含液态电解质的凝胶电解质均能极大的改善电芯的电化学性能;因此,该凝胶电解质具有非常优异的安全性能和电化学性能。
其次,该凝胶电解质的粘度可调,因此适合于灌注工艺和在电极膜片上涂布工艺:由于A类分子的分子量一般较大,而B、C两类分子的分子量相对较小,因此A类分子的加入对电解质的粘度影响较大,而B、C两类分子的影响相对较小;所以可以适当调节A、B、C三类分子各自的质量分数,从而达到调节电解质粘度的目的:当A类分子含量较高、B、C类分子含量较低时,可以得到粘度较大的凝胶电解质,其适合于涂布于膜片上的工艺使用;当A类分子含量较低、B、C类分子含量较高时,可以得到粘度较小的凝胶电解质,其适合于灌注工艺使用。
第三,使用该工艺制备含有该凝胶电解质的锂离子电池时,工艺简单、成本低廉,易于实现大批量生产;同时制备得到的电芯具有优越的电化学性能和安全性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式,对本发明锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法的有益效果进行详细说明。
图1为本发明实施例3制得的聚合后的凝胶电解质的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
比较例1
配制液态电解质:按如下质量比例关系称取以下组分待用:EC:DEC:EMC:VC为30:40:30:1,之后再加入LiPF6,得到LiPF6浓度为1mol/L的液态电解质E1(以下各实施例使用的E1,配制方式与本比较例相同)。
制备待注液电芯:分别以石墨和钴酸锂为阳阴极活性材料,再加入导电剂、粘接剂,经过搅拌、涂覆、冷压、分条、焊接等工序得到待卷绕极片,之后再与隔离膜一起卷绕得到29A0C0裸电芯,使用铝塑膜为包装袋进行顶侧封,之后置于Baking炉中烘烤直至水含量低于200PPM。
注液及电芯成型:将上述电解质E1注入Baking后的电芯中,之后静置直至电解质充分浸润整个膜片,再进行化成、整形、除气等工序,最终得到成型后的29A0C0电芯。
比较例2
配制液态电解质:按比较例1所示配置液态电解质E1,然后向其中加入质量百分比为5%的PVDF,配置得到仅含有A类分子的凝胶电解质待用。
制备待注液电芯:按照比较例1制备电极片,然后将上述凝胶电解质分别涂覆在电极片上,之后经过卷绕方式制备得到裸电芯。
注液及电芯成型:将上述电芯入袋,热压使得涂覆在膜片表面的凝胶电解液渗透进入膜片微孔之中;最后进行再进行化成、整形、除气等工序,最终得到成型后的29A0C0电芯。
比较例3
配制液态电解质:按如下质量比例关系称取以下组分待用:EC:PC:DEC:FEC=30:40:30:3,之后再加入LiPF6,得到LiPF6浓度为1mol/L的液态电解质E2。
制备待注液电芯:分别以硅阳极和钴酸锂为阳阴极活性材料,再加入导电剂、粘接剂,经过搅拌、涂覆、冷压、分切等工序得到待叠片极片,之后再与隔离膜一起叠片组装得到29A0C0裸电芯,之后入壳、烘烤直至水含量低于200PPM。
注液及电芯成型:将上述电解质E2注入Baking后的电芯中,之后封口、静置直至电解质充分浸润整个膜片,再进行化成工序,最终得到成型后的29A0C0电芯。
比较例4
配制液态电解质:按如下质量关系称取以下组分待用:E2:正丙烯酸己酯:过氧化二碳酸酯为94.5:5:0.5;将称量好的正丙烯酸己酯添加入称量好的E2中,充分搅拌直至其均匀分散于E2(配制方式同比较例3)中,在使用前12h时间内加入称量好的引发剂过氧化二苯甲酰,充分搅拌得到待使用凝胶电解质。
制备成型电芯:分别以硅阳极和钴酸锂为阳阴极活性材料,再加入导电剂、粘接剂,经过搅拌、涂覆、冷压制得阴阳极膜片,将上述凝胶电解质均匀涂覆于阴阳极膜片表面,再将阴阳极膜片分切、叠片、热压、入壳(铝壳)、封口、化成,得到成型后的29A0C0电芯。
实施例1
配制凝胶电解质:按如下质量关系称取以下组分待用:E1:PVDF:甲基丙烯酸甲酯:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:过氧化二苯甲酰为99.979:0.05:0.05:0.1:0.001;将称量好的PVDF添加入称量好的E1中,充分搅拌直至其均匀分散于E1中,再加入称量好的甲基丙烯酸甲酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,充分搅拌得到前聚体凝胶电解质,最后,在使用前一个月时间内加入称量好的引发剂过氧化二苯甲酰,充分搅拌得到待使用凝胶电解质。
制备待注液电芯:同比较例1。
注液及电芯成型:将上述凝胶电解质注入Baking后的电芯中,之后封口、静置直至电解质充分浸润整个膜片;再在电芯表面施加10MPa的压强后,将电芯置于150℃温度下进行凝胶反应1h;之后待电芯冷却后卸掉压力,进行化成、整形、除气等工序,最终得到成型后的29A0C0电芯。
实施例2
配制凝胶电解质:按如下质量关系称取以下组分待用:E1:SBR:丙烯酸乙酯:丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:过氧化二碳酸酯为74.95:10:10:0.05:5;将称量好的SBR添加入称量好的E1中,充分搅拌直至其均匀分散于E1中,再加入称量好的丙烯酸乙酯和丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,充分搅拌得到前聚体凝胶电解质,最后,在使用前一个月时间内加入称量好的引发剂过氧化二碳酸酯,充分搅拌得到待使用凝胶电解质。
制备待注液电芯:同比较例1。
注液及电芯成型:将上述凝胶电解质注入Baking后的电芯中,之后封口、静置直至电解质充分浸润整个膜片;再在电芯表面施加0.001MPa的压强后,将电芯置于20℃温度下进行凝胶反应48h;之后在电芯表面压力存在条件下进行化成,完成化成后卸掉压力,再进行整形、除气等工序,最终得到成型后的29A0C0电芯。
实施例3
配制凝胶电解质:按如下质量关系称取以下组分待用:E1:PVDF:丙烯酸十二酯:乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:过氧化二苯甲酰为94.8:2:2:1:0.2;将称量好的PVDF添加入称量好的E1中,充分搅拌直至其均匀分散于E1中,再加入称量好的丙烯酸十二酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,充分搅拌得到前聚体凝胶电解质,最后,在使用前两天时间内加入称量好的引发剂过氧化二苯甲酰,充分搅拌得到待使用凝胶电解质。
制备待注液电芯:同比较例1。
注液及电芯成型:将上述凝胶电解质注入Baking后的电芯中,之后封口、静置直至电解质充分浸润整个膜片;再在电芯表面施加0.6MPa的压强后,将电芯置于85℃温度下进行凝胶反应3h,此时形成的凝胶电解质分子结构示意图如图1所示:以C类分子乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为中心、B类分子丙烯酸十二酯为侧链形成超支化“猪笼”结构,该“猪笼”将吸附了大量液态电解质的A类分子PVDF凝胶包裹其中,最终形成高立体化凝胶结构体系。之后在电芯表面压力存在条件下化成,完成化成后卸掉压力,再进行整形、除气等工序,最终得到成型后的29A0C0电芯。
实施例4
配制凝胶电解质:按如下质量关系称取以下组分待用:E2:PAN:正丙烯酸己酯:乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:过氧化二碳酸酯为77.5:20:1:1:0.5;将称量好的PAN添加入称量好的E1中,充分搅拌直至其均匀分散于E2(配制方式同比较例3)中,再加入称量好的正丙烯酸己酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,充分搅拌得到前聚体凝胶电解质,最后,在使用前12h时间内加入称量好的引发剂过氧化二苯甲酰,充分搅拌得到待使用凝胶电解质。
制备成型电芯:同比较例4。
实施例5
配制凝胶电解质:按如下质量关系称取以下组分待用:E1:CMC:正丙烯酸己酯:乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:过氧化二碳酸酯为68:1:9:20:2;将称量好的CMC添加入称量好的E1中,充分搅拌直至其均匀分散于E1中,再加入称量好的正丙烯酸己酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,充分搅拌得到前聚体凝胶电解质,最后,在使用前12h时间内加入称量好的引发剂过氧化二碳酸酯,充分搅拌得到待使用凝胶电解质。
制备待注液电芯:同比较例1。
注液及电芯成型:将上述凝胶电解质注入Baking后的电芯中,之后封口、静置直至电解质充分浸润整个膜片之后进行化成;然后将化成的电芯置于50℃温度下进行凝胶反应12h;之后进行整形、除气等工序,最终得到成型后的29A0C0电芯。
实施例6
配制凝胶电解质:按如下质量关系称取以下组分待用:E1:CMC:正丙烯酸己酯:乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:过氧化二碳酸酯为68:1:9:20:2;将称量好的CMC添加入称量好的E1中,充分搅拌直至其均匀分散于E1中,再加入称量好的正丙烯酸己酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,充分搅拌得到前聚体凝胶电解质,最后,在使用前12h时间内加入称量好的引发剂过氧化二碳酸酯,充分搅拌得到待使用凝胶电解质。
制备待注液电芯:分别以硅阳极和钴酸锂为阳阴极活性材料,再加入导电剂、粘接剂,经过搅拌、涂覆、冷压、分切等工序得到待叠片极片,之后再与隔离膜一起叠片组装得到29A0C0裸电芯,之后入壳、烘烤直至水含量低于200PPM。
注液及电芯成型:将上述凝胶电解质注入Baking后的电芯中,之后封口、静置直至电解质充分浸润整个膜片之后进行化成;然后将化成的电芯置于50℃温度下进行凝胶反应12h;之后进行整形、除气等工序最终得到成型后的29A0C0电芯。
容量测试:在35℃环境中按如下流程对各实施例和比较例的电芯进行容量测试:静置3min;0.5C恒流充电至4.2V,恒压充电至0.05C;静置3min;0.5C恒流放电至3.0V得到首次放电容量D0;静置3min之后完成容量测试。
穿钉测试:在35℃环境中按如下流程将各实施例和比较例的电芯满充:静置3min;0.5C恒流充电至4.2V,恒压充电至0.05C;之后将其固定于专门的穿钉夹具上,使用直径为2.5mm的铁钉,以10mm/s的速度穿过电芯中央,统计电芯着火数量;同时在穿钉的过程中,监控穿钉位置的升温曲线,记录升温曲线中的最大值Tmax。
表1、不同电解质/工艺电芯实验结果
组别 | 电芯容量D0(mAh) | 着火数/总数 | 最高温度Tmax(℃) |
比较例1 | 4652 | 14/20 | 121 |
比较例2 | 4710 | 12/20 | 120 |
比较例3 | 5230 | 16/20 | 124 |
比较例4 | 5210 | 0/20 | 92 |
实施例1 | 4732 | 2/20 | 118 |
实施例2 | 4717 | 0/20 | 85 |
实施例3 | 4721 | 0/20 | 107 |
实施例4 | 4701 | 0/20 | 80 |
实施例5 | 4699 | 0/20 | 95 |
实施例6 | 5301 | 0/20 | 102 |
由实验结果可见,使用本发明的锂离子电池凝胶电解质制得电池,其电化学性能及安全性能明显优于使用液态电解质或现有凝胶电解质的电池。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (17)
1.一种锂离子电池凝胶电解质,包括液态电解质、聚合物组分和引发剂,其特征在于:所述聚合物组分同时含有A、B、C三类分子,其中A类分子为高液态电解质吸附能力聚合物,容易形成富含液体电解质的凝胶电解质结构;B类分子为含有一个或两个反应活性官能团的聚合物单体,聚合后能够形成直链高分子结构;C类分子为含三个以上反应活性官能团的聚合物单体,可以以其为中心形成超枝化高分子结构;
当A、B、C共同存在时,便能形成以C类分子为中心、B类分子或其聚合物连接于C类分子间的“猪笼”结构,该“猪笼”结构又能将A类分子吸附电解质后的富含液态电解质的凝胶电解质锁定在其内部,从而形成具有高强度、高立体化的优良电化学性能以及安全性能的凝胶电解质;
所述A类分子包括PMMA、PVDF、SBR、CMC、PAN中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述聚合物组分占整个凝胶电解质的质量分数为0.2~30%。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述A类分子的吸液体积为其本身体积的1.2-1000倍。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述A类分子的吸液体积为其本身体积的2-100倍。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述B类分子包括甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述C类分子为含有三个、四个或五个反应活性官能团的聚合物单体。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述C类分子为乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化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、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述液态电解质包括溶剂、添加剂以及锂盐三个组分。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述引发剂占整个凝胶电解质的质量分数为0.001~5%,包括有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原类引发剂中的至少一类。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池凝胶电解质,其特征在于:所述引发剂包括异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。
11.一种含有权利要求1至10中任一项所述的凝胶电解质的锂离子电池的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,配制凝胶电解质:将液态电解质与A类分子、B类分子以及C类分子混合均匀,在使用前一个月时间内加入引发剂制得凝胶电解质;
步骤二,制备待注液电芯:将阴极膜片、阳极膜片以及隔离膜组装成裸电芯,之后入壳/袋,烘烤,得到待注液电芯;
步骤三,凝胶:将凝胶电解质注入电芯后封口,待其充分浸润膜片后,将电芯置于20-150℃环境下促使引发剂引发单体聚合;
步骤四,制备成型电芯:依次进行化成、整形、除气工序,制备得到成型后的电芯。
12.根据权利要求11所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述A、B、C类分子分别占整个凝胶电解质的质量分数为0.05~20%。
13.根据权利要求11所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述步骤三中的引发温度为35-100℃。
14.根据权利要求11所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于:在步骤三的引发反应过程中,在电芯表面施加0.001~10MPa的压强。
15.根据权利要求11所述的锂离子电池的制备方法,其特征在于:所述步骤三中的聚合引发方式为光引发。
16.一种含有权利要求1至10中任一项所述的凝胶电解质的锂离子电池的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,配制凝胶电解质:将液态电解质与A类分子、B类分子以及C类分子混合均匀,在使用前一个月时间内加入引发剂制得凝胶电解质;
步骤二,将步骤一配制的凝胶电解质涂覆于阴阳极膜片表面,之后再卷绕、入壳或袋、热压、化成、除气制得成型电芯。
17.一种含有权利要求1至10中任一项所述的凝胶电解质的锂离子电池的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,配制凝胶电解质:将液态电解质与A类分子、B类分子以及C类分子混合均匀,在使用前一个月时间内加入引发剂制得凝胶电解质;
步骤二,制备待注液电芯:将阴极膜片、阳极膜片以及隔离膜组装成裸电芯,之后入壳/袋,烘烤,得到待注液电芯;
步骤三,凝胶:将凝胶电解质注入电芯后封口,待其充分浸润膜片后进行化成,然后将电芯置于20-150℃环境下促使引发剂引发单体聚合;
步骤四,制备成型电芯:依次进行整形、除气工序,制备得到成型后的电芯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210276094.6A CN102903953B (zh) | 2012-08-03 | 2012-08-03 | 锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210276094.6A CN102903953B (zh) | 2012-08-03 | 2012-08-03 | 锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102903953A CN102903953A (zh) | 2013-01-30 |
CN102903953B true CN102903953B (zh) | 2017-04-26 |
Family
ID=47576092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210276094.6A Active CN102903953B (zh) | 2012-08-03 | 2012-08-03 | 锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102903953B (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103474697B (zh) * | 2013-09-10 | 2016-09-07 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种凝胶聚合物锂离子电池 |
CN103872379B (zh) * | 2014-03-21 | 2017-04-26 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电池凝胶电解液 |
CN103996869B (zh) * | 2014-05-13 | 2017-03-22 | 东莞新能源科技有限公司 | 凝胶电解质及其含有该电解质的锂离子电池的制备方法 |
KR101618681B1 (ko) * | 2014-12-30 | 2016-05-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 다공성 내열층 조성물, 다공성 내열층을 포함하는 분리막, 상기 분리막을 이용한 전기 화학 전지, 및 상기 분리막의 제조 방법 |
KR101551757B1 (ko) * | 2014-12-30 | 2015-09-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 다공성 내열층 조성물, 다공성 내열층을 포함하는 분리막, 상기 분리막을 이용한 전기 화학 전지, 및 상기 분리막의 제조 방법 |
KR101709697B1 (ko) | 2014-12-30 | 2017-02-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
CN104681866B (zh) * | 2015-02-26 | 2017-03-01 | 广东烛光新能源科技有限公司 | 一种锂硫电池及其制备方法 |
CN104900919A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-09 | 杭州金色能源科技有限公司 | 一种聚合物锂离子电池的制作工艺 |
CN107579278A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-12 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 锂离子凝胶电解液、用于它的组合物及制备方法 |
CN110048156B (zh) * | 2019-05-06 | 2021-07-20 | 浙江大学 | 一种固态电解质及其制备方法和应用 |
TWI719669B (zh) * | 2019-10-09 | 2021-02-21 | 國立成功大學 | 膠態電解質及其製作方法,以及鋰電池 |
CN111613832B (zh) * | 2020-04-21 | 2023-06-02 | 浙江锋锂新能源科技有限公司 | 一种五元单体共聚聚合物锂二次电池及其制备方法 |
CN117543075B (zh) * | 2024-01-10 | 2024-03-26 | 四川新能源汽车创新中心有限公司 | 固态电解质及其制备方法、锂电池及其制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1317512A (zh) * | 2001-05-25 | 2001-10-17 | 复旦大学 | 凝胶态锂离子聚合物电解质材料及电池的制备方法 |
CN1341977A (zh) * | 2000-09-05 | 2002-03-27 | 三星Sdi株式会社 | 锂电池 |
-
2012
- 2012-08-03 CN CN201210276094.6A patent/CN102903953B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1341977A (zh) * | 2000-09-05 | 2002-03-27 | 三星Sdi株式会社 | 锂电池 |
CN1317512A (zh) * | 2001-05-25 | 2001-10-17 | 复旦大学 | 凝胶态锂离子聚合物电解质材料及电池的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102903953A (zh) | 2013-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102903953B (zh) | 锂离子电池凝胶电解质及含有该凝胶电解质的锂离子电池的制备方法 | |
CN106374139B (zh) | 一种凝胶电解质材料用单体、聚合物、制备方法及其应用 | |
CN104795592B (zh) | 一种聚合物锂硫电池及其制备方法 | |
CN103872379B (zh) | 锂离子电池凝胶电解液 | |
CN101153084B (zh) | 一种高倍率聚合物锂离子动力电池用聚合物微孔膜 | |
CN104681797A (zh) | 一种硅碳复合负极电极的制备方法、锂离子电池 | |
CN110048153A (zh) | 一种固态金属锂电池及其制备方法 | |
CN103996869B (zh) | 凝胶电解质及其含有该电解质的锂离子电池的制备方法 | |
CN109546205A (zh) | 采用有机无机复合凝胶聚合物电解质的锂离子电池的制备方法 | |
CN104681866B (zh) | 一种锂硫电池及其制备方法 | |
CN102082290A (zh) | 一种高电压高比能量锂离子电池及其制备方法 | |
CN107845812A (zh) | 正极极片及其制备方法以及二次电池 | |
CN108550835A (zh) | 一种磷酸铁锂/凝胶电解质复合正极材料及其制备方法和一种固态锂电池及其制备方法 | |
CN111326790A (zh) | 三维网络阻燃硅凝胶电解质及其制备方法、凝胶锂离子电池的制备方法 | |
CN108373902A (zh) | 一种固态电池塑料封装材料及其应用 | |
CN107104227A (zh) | 锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
CN104505533A (zh) | 凝胶电解液、锂离子电池与锂离子电池的制备方法 | |
CN107204461A (zh) | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
CN104681865A (zh) | 一种全固态聚合物电解质及其在电池中的应用 | |
CN107546410A (zh) | 一种柔性复合聚合物电解质膜及其制备方法和锂离子电池 | |
CN107507957A (zh) | 一种锂离子电池复合极片及其制备方法和锂离子电池 | |
CN109196690A (zh) | 锂金属二次电池用负极和包含该负极的锂金属二次电池 | |
CN111129583B (zh) | 一种凝胶电解质及含有该电解质的锂离子电池的制备方法 | |
CN101250276A (zh) | 聚合物锂离子电池用改性隔膜的制备方法 | |
CN101227016A (zh) | 锂离子动力电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |