CN108933286A - 一种含有环状醚类化合物的可凝胶化体系及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含有环状醚类化合物的可凝胶化体系及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可凝胶化体系及其制备得到的凝胶和/或固态电解质、及其制备方法和应用。该体系中包括以下组分：锂盐和醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物；通过调节所述体系中锂盐和环状醚类化合物的组分含量和种类，可以制备得到强度可调、形成时间可调、转变温度可调，同时也具有可逆性的凝胶和/或固态电解质；所述制备方法简单、反应条件温和、反应周期短、产物收率高、制备成本低、易于实现工业化生产。所述凝胶可应用于锂系电池等领域中，所述固态电解质可应用于锂系电池等领域中，例如锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池等领域中。

Description

一种含有环状醚类化合物的可凝胶化体系及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于凝胶及其制备技术领域，具体涉及一种含有环状醚类化合物的可凝胶化体系及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，由于人类活动造成化石能源急剧下降，部分能源即将枯竭，而由此引起的环境恶化，资源不合理的运用，给人类的生活和生产都带来了不可小觑的影响。为了满足人们日益增长的物质文化需求，同时也要确保人们安全绿色的进行生产生活，由此，开发新型安全环保的能源体系刻不容缓。
凝胶是介于液体和固体之间的一种半固态体系，它兼具液体和固体两者的优点和特点，这也使得其成为研究领域和生产生活中的热点之一，也有很多的研究者想方设法的将各种材料设计成凝胶的状态。众所周知，凝胶体系可以应用的领域很多，例如：可以将锂电池的电解液设计成凝胶电解液或者是固态电解质，从而改善了液体电解液的泄露问题，降低其安全隐患；也可以将凝胶体系引入到人体中，来进行人造器官的搭建；或者将凝胶体系应用到建筑材料等领域中。
目前来看，普遍的凝胶体系搭建主要有两种：一种是将一种或者多种高分子直接引入到溶剂中，使其形成网络结构或者互穿网络结构，这种凝胶的强度较高；另外一种是将小分子的有机凝胶因子引入某种溶剂中，高温下使其溶于该溶剂，而在室温或者低温下形成凝胶，这种凝胶的强度一般都比较低。对于上述两种方式形成的凝胶体系，无论是作为锂离子二次电池的电解液，还是被应用于人造器官的搭建等领域，都不可避免的从原料上引入高分子或者合成步骤比较复杂的小分子的有机凝胶因子，而且通常会使用比较繁琐冗长的实验方法，制备费时费力费原料，而且容易出现因高分子分子量的不同而使得得到的凝胶体系也不尽相同、导致由所述凝胶制备得到的产品存在差异等问题。且目前报道的凝胶体系都是不可逆的，即在凝胶被破坏后，很难再恢复原来的形貌和优势，这也限制了凝胶的使用与推广。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种可凝胶化体系，该体系中包括锂盐和醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物。
本发明的目的之二在于提供一种上述可凝胶化体系经凝胶化制备得到的凝胶或固态电解质，及所述凝胶或固态电解质的制备方法和应用。
本发明的目的之三在于提供一种凝胶电解液及其制备方法和应用，所述凝胶电解液包括上述的凝胶。
申请人在研究中发现，将锂盐和小分子环状醚类化合物混合，通过二者的相互作用(例如生成新的络合物或自组装作用等)和小分子环状醚类化合物的开环聚合或缩聚等方式可形成凝胶体系或固态体系，所述凝胶体系或固态体系不仅具备优于普通凝胶体系或固态体系的使用安全性，而且还具有较好的强度可调性，可以通过改变原材料的投料比，从源头上改善形成凝胶的强度，所述强度的改变可使得所述凝胶体系扩展到所述固态体系中，从而更加扩大了凝胶体系的应用范围。另外，所述凝胶体系或固态体系还具有可逆性，即所述凝胶体系或固态体系在室温下可以制备得到，经过高温处理(温度高于其转变温度)后，所述凝胶体系或固态体系会变得可以流动，若将其重新静置冷却(温度低于其转变温度)后，又能够恢复成原来的凝胶体系或固态体系，并且性质不会发生变化。基于这样的思路，完成了本发明。
本发明的第一个方面是提供一种可凝胶化体系，该体系中包括以下组分：锂盐和醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。
所述可凝胶化体系中，各组分的重量百分比之和为100wt％。
根据本发明，所述锂盐的质量百分含量大于等于2wt％且小于等于50wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于50wt％且小于等于98wt％。
优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于5wt％且小于20wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于80wt％且小于等于95wt％；或者，所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于30wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于70wt％且小于等于80wt％。
根据本发明，所述锂盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、全氟丁基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种；优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂等中的一种或两种。
根据本发明，所述环状醚类化合物选自含有一个氧、两个氧、三个氧或更多氧的环状醚类化合物。
根据本发明，所述环状醚类化合物可以是单环、螺环、稠合环(如双环)或桥环。
本发明的第二个方面是提供一种凝胶，其由上述的可凝胶化体系经凝胶化得到；所述锂盐的质量百分含量大于等于2wt％且小于20wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于80wt％且小于等于98wt％。
优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于5wt％且小于20wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于80wt％且小于等于95wt％。
根据本发明，所述凝胶的转变温度为30～100℃，优选为45～90℃。
根据本发明，所述凝胶的导电率为10-5～10-2S/cm，优选为10-5～5×10-3S/cm。
本发明的第三个方面是提供一种上述凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
将环状醚类化合物和锂盐混合，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述凝胶。
优选地，所述凝胶的制备方法具体包括如下步骤：将环状醚类化合物加入锂盐中，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述凝胶。
根据本发明，对所述锂盐和环状醚类化合物进行预先除水处理；优选地，采用分子筛和/或真空干燥的方法对所述锂盐和环状醚类化合物进行预先除水处理。
根据本发明，所述凝胶化过程需要在静置条件下完成。
根据本发明，所述凝胶形成的温度低于所述凝胶的转变温度，所述凝胶形成的时间为30秒～200小时。
本发明的第四个方面是提供一种固态电解质，其由上述的可凝胶化体系经凝胶化得到；所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于50wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于50wt％且小于等于80wt％。
优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于30wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于70wt％且小于等于80wt％。
根据本发明，所述固态电解质的转变温度为60～150℃，优选为70～110℃。
根据本发明，所述固态电解质的导电率为10-7～10-3S/cm，优选为10-7～10-5S/cm。
本发明的第五个方面是提供一种上述固态电解质的制备方法，其包括以下步骤：
将环状醚类化合物和锂盐混合，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述固态电解质。
优选地，所述固态电解质的制备方法具体包括如下步骤：将环状醚类化合物加入锂盐中，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述固态电解质。
根据本发明，对所述锂盐和环状醚类化合物进行预先除水处理；优选地，采用分子筛和/或真空干燥的方法对所述锂盐和环状醚类化合物进行预先除水处理。
根据本发明，所述凝胶化过程需要在静置条件下完成。
根据本发明，所述固态电解质形成的温度低于所述固态电解质的转变温度，所述固态电解质形成的时间为30分钟～100小时。
本发明的第六个方面是提供一种凝胶电解液，所述凝胶电解液包括上述的凝胶。
本发明的第七个方面是提供一种锂系电池，其包括上述的凝胶电解液和/或固态电解质。
本发明的第八个方面是提供上述凝胶的应用，其可以用于锂系电池领域中，例如锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池等领域中。
本发明的第九个方面是提供上述固态电解质的应用，其用于锂系电池领域中，例如锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池等领域中。
本发明的第十个方面是提供上述凝胶电解液的应用，其用于锂系电池领域中，例如锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池等领域中。
本发明的有益效果：
1.本发明提供了一种可凝胶化体系及其制备得到的凝胶和/或固态电解质、及其制备方法和应用。该体系中包括以下组分：锂盐和醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％；通过调节所述体系中锂盐和环状醚类化合物的组分含量和种类，可以制备得到所述凝胶或固态电解质，所述凝胶或固态电解质可以应用于锂系电池领域中。
2.本发明所述的可凝胶体系制备得到的凝胶和固态电解质的强度可调、形成时间(即由可自由流动的液体状态转变成不可流动的凝胶状态和/或固态电解质状态)可调、转变温度(即由不可流动的凝胶状态和/或固态电解质状态转变成可自由流动的液体状态时的最低温度)可调，即可以根据具体需要制备不同强度的凝胶和固态电解质，以满足不同的需要。所述凝胶和固态电解质具有较强的抗冲击能力，在应用于锂系电池领域中时，不仅可以有效解决液体电解液溶液泄露等问题，还可以使得锂系电池具有更高的充放电效率、更好的耐冲击性，可以更好地防止由于锂枝晶的生长刺破隔膜或者固态电解质而引起电池短路，使所述锂系电池具有更高的使用安全性。
3.本发明所述的可凝胶体系制备得到的凝胶和固态电解质具有较高的转变温度，同时也具有可逆性。当所述凝胶或固态电解质的使用温度高于其转变温度后，凝胶或固态电解质会变得可以流动，但是将其冷却至低于转变温度后，其具有可逆性，又可重新形成凝胶或固态电解质而被重新使用；由于其具有较高的转变温度和可逆性，可以延缓使用寿命，节约成本，使其成为一个绿色环保的新型凝胶材料。
4.本发明所述的凝胶和固态电解液的制备方法简单、反应条件温和、反应周期短、产物收率高、制备成本低、易于实现工业化生产。
5.本发明所述的可凝胶体系制备得到的凝胶和固态电解质可在低温展现出更好的凝胶状态或固态电解质状态，即在所述凝胶或固态电解质的转变温度以下均可以保持很好的凝胶状态或固态电解质状态，且低温下所述凝胶和固态电解质的强度更佳。
6.本发明所述的可凝胶体系制备得到的凝胶或固态电解质可应用于锂系电池，且在高低温下仍然能够使用。
附图说明
图1为实施例2的凝胶的光学照片。
图2为实施例3的固态电解质的光学照片。
图3为实施例5的可拉伸的凝胶的光学照片。
图4为实施例4中得到的凝胶电解液作为锂硫电池的电解液组装成电池的首次充放电图。
图5为实施例4中得到的凝胶电解液作为锂硫电池的电解液组装成电池的循环性能图。
具体实施方式
[环状醚类化合物]
本发明的可凝胶化体系中含有醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物。所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C2～C20环烷烃(即环状结构中的碳原子数为2-20个)或至少含有1个氧原子的C3～C20环烯烃(即环状结构中的碳原子数为3-20个)，其中至少含有一个碳碳双键。
本发明中，所述环烷烃或环烯烃为单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环；当所述环烷烃或环烯烃为螺环或桥环且含有两个以上氧原子时，氧原子可以在一个环上，也可以在多个环上。
本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C2～C20的单环烷烃，优选选自至少含有1个氧原子的C3～C20的单环烷烃，例如为下述第一类化合物中的一种：
本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的稠合环烷烃，例如为下述第二类化合物中的一种：
本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的桥环烷烃，例如为下述第三类化合物中的一种：
本发明中，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的螺环烷烃，例如为下述第四类化合物中的一种：
本发明中，上述四类化合物中的环结构上的C-C键至少有一个被C＝C替代且为稳定存在的化合物，则为上述的至少含有1个氧原子的C3～C20环烯烃，为本发明优选的环状醚类化合物的一种。
本发明中，所述环烷烃或环烯烃为单环或稠合环时，其所述环上的碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为桥环时，其非桥连环碳原子可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为螺环时，其环上碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述R1基团选自下述基团的一种：烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基。
本发明中，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的氧杂环丁烷、取代或未取代的四氢呋喃、取代或未取代的四氢吡喃；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
本发明中，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自3,3-二氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基环氧丙烷、1,3-环氧环己烷、1,4-环氧环己烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、2-甲基四氢吡喃、氧杂环庚烷、氧杂环辛烷、氧杂环壬烷或氧杂环癸烷。
本发明中，所述含有两个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的1,3-二氧戊环(DOL)、取代或未取代的1,4-二氧六环；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
本发明中，所述含有三个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的三聚甲醛；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
本发明中，所述含有更多氧的醚类化合物选自取代或未取代的18-冠-6、取代或未取代的12-冠-4、取代或未取代的24-冠-8；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
[术语和定义]
除非另有说明，本申请说明书中记载的基团和术语定义，包括其作为实例的定义、示例性的定义、优选的定义、表格中记载的定义、实施例中具体化合物的定义等，可以彼此之间任意组合和结合。这样的组合和结合后的基团定义及化合物结构，应当属于本申请保护的范围内。
本发明中的术语“凝胶”具有本领域公知的含义，术语“凝胶化”也具有本领域公知的含义。
本发明中的可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物是指在一定条件下可以形成凝胶或可以凝胶化的聚合物和/或预聚物。不限制的，本发明所述可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物可选自聚氧化乙烯(PEO)、聚乙二醇(PEG)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙酸乙酯(PVAC)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚二乙烯基硫(PVS)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDM)、聚氧化丙烯(PPO)、聚二甲基硅氧烷(PDMSO)或其预聚物，或其共聚物，或其共混物中的一种或多种。
本申请说明书中记载的数值范围，当该数值范围被定义为“整数”时，应当理解为记载了该范围的两个端点以及该范围内的每一个整数。例如，“0～10的整数”应当理解为记载了0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10的每一个整数。当该数值范围被定义为“数”时，应当理解为记载了该范围的两个端点、该范围内的每一个整数以及该范围内的每一个小数。例如，“0～10的数”应当理解为不仅记载了0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10的每一个整数，还至少记载了其中每一个整数分别与0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9的和。
本发明使用的“卤素”指氟、氯、溴和碘。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“烷基”意在包括具有1至20个，优选1-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的支链和直链饱和脂族烃基。例如，“C1-6烷基”表示具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链和支链烷基。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和己基。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“卤代烷基”或“烷基卤化物”意在包括具有至少一个卤素取代基且具有1-20个，优选1-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的支链和直链饱和脂族烃基。例如，“C1-10卤代烷基”表示具有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个碳原子的卤代烷基。卤代烷基的实例包括但不限于氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯氟甲基、1-氟乙基、3-氟丙基、2-氯丙基、3,4-二氟丁基等。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“烯基”意在包括具有2至20个，优选2-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的包含烯基或烯烃的支链和直链脂族烃基。例如，“C2-6烯基”表示具有2、3、4、5或6个碳原子的烯基。烯基的实例包括但不限于乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、2-甲基丁-2-烯基、3-甲基丁-1-烯基、1-戊烯基、3-戊烯基和4-己烯基。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“炔基”意在包括具有2至20个，优选2-6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的包含炔基或炔烃的支链和直链脂族烃基。例如乙炔基、丙炔基(例如l-丙炔基、2-丙炔基)、3-丁炔基、戊炔基、己炔基和1-甲基戊-2-炔基。
本发明使用的术语“芳基”指由5至20个碳原子构成的芳族环结构。例如：包含5、6、7和8个碳原子的芳族环结构可以是单环芳族基团例如苯基；包含8、9、10、11、12、13或14个碳原子的环结构可以是多环的例如萘基。芳环可在一个或多个环位置取代有上述那些取代基。术语“芳基”还包括具有两个或更多个环的多环环系，其中两个或更多个碳为两个相邻环所共有(所述环为“稠环”)，其中至少一个环是芳族的且其它环例如可以是环烷基、环烯基、环炔基、芳基和/或杂环基。多环的实例包括但不限于2,3-二氢-1,4-苯并二氧杂环己二烯和2,3-二氢-1-苯并呋喃。
本发明使用的术语“环烷基”意在包括具有指定数目碳原子的饱和环基。这些术语可包括稠合或桥接的多环系统。环烷基在其环结构中具有3至40个碳原子。在一个实施方案中，环烷基在其环结构中具有3、4、5或6个碳原子。例如，“C3-6环烷基”表示例如环丙基、环丁基、环戊基或环己基的基团。
本发明使用的“杂芳基”指具有至少一个环杂原子(例如硫、氧或氮)的杂芳族杂环。杂芳基包括单环系统和多环系统(例如具有2、3或4个稠环)。杂芳基的实例包括但不限于吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、三嗪基、呋喃基、喹啉基、异喹啉基、噻吩基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、吡咯基、噁唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、异噁唑基、吡唑基、三唑基、四唑基、吲唑基、1,2,4-噻二唑基、异噻唑基、苯并噻吩基、嘌呤基、咔唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、氮杂苯并噁唑基、咪唑并噻唑基、苯并[1,4]二氧杂环己烯基、苯并[1,3]二氧杂环戊烯基等。在一些实施方案中，杂芳基具有3至40个碳原子且在其它实施方案中具有3至20个碳原子。在一些实施方案中，杂芳基包含3至14个、4至14个、3至7个或5至6个成环原子。在一些实施方案中，杂芳基具有1至4个、1至3个或1至2个杂原子。在一些实施方案中，杂芳基具有1个杂原子。
除非另有说明，本发明使用的术语“杂环基”指包含3至20个原子的饱和、不饱和或部分饱和的单环、二环或三环，其中1、2、3、4或5个环原子选自氮、硫或氧，除非另有说明，其可通过碳或氮来连接，其中-CH2-基团任选被-C(O)-代替；及其中除非另有相反说明，环氮原子或环硫原子任选被氧化以形成N-氧化物或S-氧化物或环氮原子任选被季铵化；其中环中的-NH任选被乙酰基、甲酰基、甲基或甲磺酰基取代；及环任选被一个或多个卤素取代。应该理解的是，当杂环基中S原子和O原子的总数超过1时，这些杂原子不彼此相邻。若所述杂环基为二环或三环，则至少一个环可任选为杂芳族环或芳族环，条件是至少一个环是非杂芳族的。若所述杂环基为单环，则其一定不是芳族的。杂环基的实例包括但不限于哌啶基、N-乙酰基哌啶基、N-甲基哌啶基、N-甲酰基哌嗪基、N-甲磺酰基哌嗪基、高哌嗪基、哌嗪基、氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、吗啉基、四氢异喹啉基、四氢喹啉基、二氢吲哚基、四氢吡喃基、二氢-2H-吡喃基、四氢呋喃基、四氢噻喃基、四氢噻喃-1-氧化物、四氢噻喃-1,1-二氧化物、1H-吡啶-2-酮和2,5-二氧代咪唑烷基。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
测试方法：
本实施例所述的导电率是使用Gamry公司的Interface 1000型号的电化学工作站测试得到的，所述测试扫描频率为1.0Hz～100kHz。
原料和试剂：
本实施例中，所述锂盐在使用前，经40℃真空干燥10h以上进行除水处理。
本实施例中，所述环状醚类化合物在使用前，经分子筛进行除水处理。
下述实施例中的电池的组成如下：
锂离子电池的正极：将钴酸锂与导电石墨、导电剂乙炔黑(super p)、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按照质量比85:5:5:5均匀混合，用N-甲基-吡咯烷酮(NMP)将此混合物调制成浆料，均匀涂敷在铝箔上，于120℃真空烘箱中干燥24小时，备用；
锂硫电池的正极：将碳硫复合材料与导电剂乙炔黑(super p)、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按照质量比8:1:1均匀混合，用N-甲基-吡咯烷酮(NMP)将此混合物调制成浆料，均匀涂敷在铝箔上，于60℃真空烘箱中干燥24小时，备用；
电解液：各实施例中制备的凝胶电解液或固态电解质；
负极：锂片；
隔膜：聚丙烯(PP)多孔膜。
实施例1
(1)可凝胶化体系和固体电解质的制备
称取0.5g的四氟硼酸锂固体于试剂瓶中，加入1.6mL的四氢吡喃，在磁力搅拌下使得锂盐全部溶解，配制成锂盐含量为23wt％的四氟硼酸锂/四氢吡喃溶液，得到可凝胶化体系；静置一段时间，得到固态电解质。
经测试，所述固态电解质的形成时间为6h，所述固态电解质的形成温度为室温，所述固态电解质的转变温度为90℃；所述固态电解质的导电率为1.06×10-6S/cm。
将制备得到的固态电解质加热到90℃以上时，固态电解质开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到固态电解质向下流动，说明已经达到固态电解质的转变温度，而当温度降到90℃以下时，固态电解质又重新形成，说明制备得到的固态电解质具有很好的可逆性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的固态电解质应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成固态电解质。
实施例2
(1)可凝胶化体系和凝胶(可用作电池的凝胶电解液)的制备
称取0.7g的六氟砷酸锂固体于试剂瓶中，加入5.0mL的1,4-二氧六环，在磁力搅拌下，配制成锂盐含量为12wt％的六氟砷酸锂/1,4-二氧六环溶液，得到可凝胶化体系；继续搅拌，静置一段时间，得到凝胶。
经测试，所述凝胶的形成时间为24h；所述凝胶的形成温度为室温，所述凝胶的转变温度为65℃，所述凝胶的导电率为5.27×10-4S/cm。
图1为实施例2的凝胶的光学照片，由图可以看出采用上述锂盐和环状醚类环合物的配比，可以制备得到无色透明的凝胶；此外，在转变温度以下时，倒置试剂瓶时凝胶没有出现流动现象。
将制备得到的凝胶加热到65℃以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到65℃以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的凝胶作为凝胶电解液应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。
实施例3
(1)可凝胶化体系和固体电解质的制备
称取0.45g的氟代磺酰亚胺锂和0.45g的高氯酸锂(LiClO4)固体于试剂瓶中，加入3.6mL的2-甲基四氢吡喃，在磁力搅拌下配制成锂盐含量为20wt％的氟代磺酰亚胺锂+LiClO4/2-甲基四氢吡喃溶液，得到可凝胶化体系；继续搅拌，静置一段时间，得到固态电解质。
经测试，所述固态电解质的形成时间为12h；所述固态电解质的形成温度为室温，所述固态电解质的转变温度为80℃，所述固态电解质的导电率为3.26×10-6S/cm。
图2为实施例3的固态电解质的光学照片，由图可以看出采用上述锂盐和环状醚类环合物的配比，可以制备得到固态电解质；此外，在转变温度以下时，倒置试剂瓶时固态电解质没有出现流动现象。
将制备得到的固态电解质加热到80℃以上时，固态电解质开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到固态电解质向下流动，说明已经达到固态电解质的转变温度，而当温度降到80℃以下时，固态电解质又重新形成，说明制备得到的固态电解质具有很好的可逆性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的固态电解质应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成固态电解质。
实施例4
(1)可凝胶化体系和凝胶(可用作凝胶电解液)的制备
称取0.2g的全氟丁基磺酸锂和0.2g的双氟磺酰亚胺锂固体于试剂瓶中，加入8.0mL的1,3-二氧戊环(DOL)，在磁力搅拌下配制成锂盐含量为5wt％的全氟丁基磺酸锂+双氟磺酰亚胺锂/DOL溶液，得到可凝胶化体系；继续搅拌直到锂盐完全溶解，静置一段时间，得到凝胶。
经测试，所述凝胶的形成时间为20h，所述凝胶的形成温度为室温，所述凝胶的转变温度为45℃，所述凝胶的导电率为6.14×10-3S/cm。
将制备得到的凝胶加热到45℃以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向瓶口流动，说明此时已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到45℃以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的凝胶作为凝胶电解液应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。
实施例5
(1)可凝胶化体系和凝胶(可用作凝胶电解液)的制备
称取0.3g的氯化锂、0.3g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.2g的高氯酸锂固体于试剂瓶中，加入8.0mL的1,4-环氧环己烷和2.0mL四氢呋喃，在磁力搅拌下配制成锂盐含量为8wt％的氯化锂+双三氟甲烷磺酰亚胺锂+高氯酸锂/1,4-环氧环己烷+四氢呋喃溶液，得到可凝胶化体系；持续搅拌直到锂盐完全溶解，静置一段时间，可形成凝胶。
经测试，所述凝胶的形成时间为15h，所述凝胶的形成温度为室温，所述凝胶的转变温度为65℃，所述凝胶的导电率为3.38×10-3S/cm。
将制备得到的凝胶加热到65℃以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明此时已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到65℃以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。
图3为实施例5的凝胶的光学照片，由图可以看出采用上述锂盐和环状醚类环合物的配比，可以制备得到凝胶；且所述凝胶具有很好的拉伸性能和可塑性，可拉伸扭捏成任意形状，且不会自动恢复，需要外力进行恢复塑性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的凝胶作为凝胶电解液应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。
实施例6
(1)可凝胶化体系和凝胶(可用作凝胶电解液)的制备
称取0.2g的六氟磷酸锂和0.2g的全氟丁基磺酸锂固体于试剂瓶中，加入4.0mL的1,4-环氧环己烷，在磁力搅拌下使得锂盐全部溶解，配制成锂盐含量为10wt％的六氟磷酸锂+全氟丁基磺酸锂/1,4-环氧环己烷溶液，得到可凝胶化体系；静置一段时间，得到凝胶。
经测试，所述凝胶的形成时间为12h，所述凝胶的形成温度为室温，所述凝胶的转变温度为67℃，所述凝胶的导电率为1.05×10-4S/cm。
将制备得到的凝胶加热到67℃以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到67℃以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的凝胶作为凝胶电解液应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。
实施例7
(1)可凝胶化体系和凝胶(可用作凝胶电解液)的制备
称取1.2g三聚甲醛、0.15g的六氟磷酸锂和0.1g的全氟丁基磺酸锂固体于试剂瓶中，加入3.0mL的1,3二氧戊环(使用前已经通过分子筛除水)，在磁力搅拌下使得锂盐和三聚甲醛全部溶解，配制成锂盐含量为6wt％的六氟磷酸锂+全氟丁基磺酸锂/1,3-二氧戊环+三聚甲醛溶液，静置一段时间，得到凝胶。
经测试，所述凝胶的形成时间为24h，所述凝胶的形成温度为室温，所述凝胶的转变温度为87℃，所述凝胶的导电率为4.72×10-3S/cm。
将制备得到的凝胶加热到87℃以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明已经达到凝胶的转变温度，而当温度降到87℃以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的凝胶作为凝胶电解液应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。
实施例8
(1)可凝胶化体系和凝胶(可用作凝胶电解液)的制备
称取0.15g的氟代磺酰亚胺锂和0.2g的全氟丁基磺酸锂固体于试剂瓶中，加入1.5mL的3-甲基四氢呋喃和1.5mL的1,3-环氧环己烷，在磁力搅拌下使得锂盐全部溶解，配制成锂盐含量为12wt％的氟代磺酰亚胺锂+全氟丁基磺酸锂/3-甲基四氢呋喃+1,3-环氧环己烷溶液，得到可凝胶化体系；静置一段时间，得到凝胶。
经测试，所述凝胶的形成时间为12h，所述凝胶的形成温度为室温，所述凝胶的转变温度为55℃；所述凝胶的导电率为3.74×10-4S/cm。
将制备得到的凝胶加热到55℃以上时，凝胶开始变粘，倒置试剂瓶时会观察到凝胶向下流动，说明温度已经到达凝胶的转变温度，而当温度降到55℃以下时，凝胶又重新形成，说明制备得到的凝胶具有很好的可逆性。
(2)电池的制备
将上述制备得到的凝胶作为凝胶电解液应用到纽扣电池中，使用蓝电电池组测试纽扣电池的电化学性能(测试结果列于表1中)。其中，所述纽扣电池的制备方法：将隔膜放置于正极和负极之间，三者之间充满步骤(1)制备的可凝胶化体系，封装压实，组装成CR-2032型纽扣电池，静置待所述可凝胶化体系变成凝胶电解液。
表1实施例1-8中的凝胶或固态电解质制备得到的电池的性能参数
图4为实施例4中得到的凝胶电解液作为锂硫电池的电解液组装成电池的首次充放电图。由图可知，该凝胶电解液作为锂硫电池的电解液，可以使得锂硫电池正常的充放电，并将其中的活性物质充分发挥出来，得到了较高的比容量。
图5为实施例4中得到的凝胶电解液作为锂硫电池的电解液组装成电池的循环性能图。由图可知，该凝胶电解液作为锂硫电池的电解液，可以明显的减缓“飞梭效应”，从而使得活性物质的利用率提高，进一步提高了电池的循环性能。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可凝胶化体系，其特征在于，该体系中包括以下组分：锂盐和醚类化合物，所述醚类化合物选自环状醚类化合物；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。
2.根据权利要求1所述的可凝胶化体系，其特征在于，所述锂盐的质量百分含量大于等于2wt％且小于等于50wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于50wt％且小于等于98wt％。
优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于5wt％且小于20wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于80wt％且小于等于95wt％；或者，所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于30wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于70wt％且小于等于80wt％。
优选地，所述锂盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基黄酸锂、全氟丁基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种；优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂等中的一种或两种。
3.根据权利要求1或2所述的可凝胶化体系，其特征在于，所述环状醚类化合物选自含有一个氧、两个氧、三个氧或更多氧的环状醚类化合物。
优选地，所述环状醚类化合物可以是单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环。
优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C2～C20环烷烃，即环状结构中的碳原子数为2-20个；或至少含有1个氧原子的C3～C20环烯烃，即环状结构中的碳原子数为3-20个，其中至少含有一个碳碳双键。
优选地，所述环烷烃或环烯烃为单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环；当所述环烷烃或环烯烃为螺环或桥环且含有两个以上氧原子时，氧原子可以在一个环上，也可以在多个环上。
优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C2～C20的单环烷烃，优选选自至少含有1个氧原子的C3～C20的单环烷烃，例如为下述第一类化合物中的一种：
优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的稠合环烷烃，例如为下述第二类化合物中的一种：
优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的桥环烷烃，例如为下述第三类化合物中的一种：
优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的螺环烷烃，例如为下述第四类化合物中的一种：
优选地，上述四类化合物中的环结构上的C-C键至少有一个被C＝C替代且为稳定存在的化合物，则为上述的至少含有1个氧原子的C3～C20环烯烃，为本发明优选的环状醚类化合物的一种。
优选地，所述环烷烃或环烯烃为单环或稠合环时，其所述环上的碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为桥环时，其非桥连环碳原子可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为螺环时，其环上碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述R1基团选自下述基团的一种：烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基。
优选地，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的氧杂环丁烷、取代或未取代的四氢呋喃、取代或未取代的四氢吡喃；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
优选地，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自3,3-二氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基环氧丙烷、1,3-环氧环己烷、1,4-环氧环己烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、2-甲基四氢吡喃、氧杂环庚烷、氧杂环辛烷、氧杂环壬烷或氧杂环癸烷。
优选地，所述含有两个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的1,3-二氧戊环(DOL)、取代或未取代的1,4-二氧六环；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
优选地，所述含有三个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的三聚甲醛；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
优选地，所述含有更多氧的醚类化合物选自取代或未取代的18-冠-6、取代或未取代的12-冠-4、取代或未取代的24-冠-8；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。
4.一种凝胶，其特征在于，所述凝胶由权利要求1-3任一项所述的可凝胶化体系经凝胶化得到；所述锂盐的质量百分含量大于等于2wt％且小于20wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于80wt％且小于等于98wt％。
优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于5wt％且小于20wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于80wt％且小于等于95wt％。
优选地，所述凝胶的转变温度为30～100℃，优选为45～90℃。
优选地，所述凝胶的导电率为10-5～10-2S/cm，优选为10-5～5×10-3S/cm。
5.权利要求4所述的凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将环状醚类化合物和锂盐混合，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述凝胶。
优选地，所述凝胶的制备方法具体包括如下步骤：将环状醚类化合物加入锂盐中，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述凝胶。
6.一种固态电解质，其特征在于，所述固态电解质由权利要求1-3任一项所述的可凝胶化体系经凝胶化得到；所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于50wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于50wt％且小于等于80wt％。
优选地，所述锂盐的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于30wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于70wt％且小于等于80wt％。
优选地，所述固态电解质的转变温度为60～150℃，优选为70～110℃。
优选地，所述固态电解质的导电率为10-7～10-3S/cm，优选为10-7～10-5S/cm。
7.权利要求6所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将环状醚类化合物和锂盐混合，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述固态电解质。
优选地，所述固态电解质的制备方法具体包括如下步骤：将环状醚类化合物加入锂盐中，搅拌下得到锂盐的环状醚类化合物溶液，即所述可凝胶化体系，继续搅拌所述溶液，经凝胶化得到所述固态电解质。
8.一种凝胶电解液，其特征在于，所述凝胶电解液包括权利要求4所述的凝胶。
9.一种锂系电池，其特征在于，所述锂系电池包括权利要求8所述的凝胶电解液和/或权利要求6所述的固态电解质。
10.权利要求4所述的凝胶、权利要求6所述的固态电解质或权利要求8所述的凝胶电解液的应用，其用于锂系电池领域中；
优选地，用于锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池领域中。
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KR1020197035813A KR102662511B1 (ko) 2017-05-26 2018-05-25 에테르계 화합물을 포함하는 겔화 가능 시스템 및 이의 제조 방법 및 응용
EP18805783.0A EP3637523A4 (en) 2017-05-26 2018-05-25 GELATINIZED SYSTEM CONTAINING ETHER COMPOUNDS, ITS PREPARATION PROCESS AND ITS APPLICATIONS
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864260A (zh) * 2020-08-24 2020-10-30 中南大学 一种醚类凝胶电解质及其制备方法和应用
CN113346126A (zh) * 2021-08-09 2021-09-03 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 复合固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法
CN113422112A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 大连理工大学 基于硫化锂正极的高能量、高安全性全固态二次电池及其制备方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1716681A (zh) * 2004-06-30 2006-01-04 三星Sdi株式会社 锂二次电池
CN101622750A (zh) * 2007-05-15 2010-01-06 株式会社Lg化学 二次电池及其制造方法
CN101939869A (zh) * 2008-01-16 2011-01-05 西奥公司 用于电池的凝胶聚合物电解质
CN102119462A (zh) * 2008-08-05 2011-07-06 株式会社Lg化学 制备凝胶聚合物电解质二次电池的方法和凝胶聚合物电解质二次电池
CN102130364A (zh) * 2011-02-12 2011-07-20 中南大学 一种锂硫二次电池体系用凝胶型聚合物电解质及制备方法
CN102208680A (zh) * 2011-05-05 2011-10-05 中国东方电气集团有限公司 凝胶电解质及其制备方法、和相应的正极、锂硫电池
JP2013194112A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Jsr Corp ゲル電解質形成剤、ゲル電解質形成用組成物、ゲル電解質、および蓄電デバイス
CN103811802A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 深圳市崧鼎实业有限公司 一种聚合物锂离子电池及其制造方法
CN104885289A (zh) * 2013-10-29 2015-09-02 株式会社Lg化学 凝胶聚合物电解质和包含其的锂二次电池
JP2016039209A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 Jsr株式会社 電解液、ゲル電解質形成用組成物、ゲル電解質、及び蓄電デバイス
CN105529497A (zh) * 2015-12-11 2016-04-27 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法
CN105789694A (zh) * 2014-12-15 2016-07-20 中国电子科技集团公司第十八研究所 锂硫电池用凝胶电解液的制备方法
CN105811007A (zh) * 2016-06-06 2016-07-27 北京师范大学 电解液凝胶、锂硫电池及制备方法
CN105914405A (zh) * 2016-04-21 2016-08-31 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种由环氧化合物原位开环聚合制备全固态聚合物电解质的制备方法以及在全固态锂电池中应用
CN106663835A (zh) * 2014-08-30 2017-05-10 Jenax股份有限公司 柔性二次电池及其制备方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1716681A (zh) * 2004-06-30 2006-01-04 三星Sdi株式会社 锂二次电池
CN101622750A (zh) * 2007-05-15 2010-01-06 株式会社Lg化学 二次电池及其制造方法
CN101939869A (zh) * 2008-01-16 2011-01-05 西奥公司 用于电池的凝胶聚合物电解质
CN102119462A (zh) * 2008-08-05 2011-07-06 株式会社Lg化学 制备凝胶聚合物电解质二次电池的方法和凝胶聚合物电解质二次电池
CN102130364A (zh) * 2011-02-12 2011-07-20 中南大学 一种锂硫二次电池体系用凝胶型聚合物电解质及制备方法
CN102208680A (zh) * 2011-05-05 2011-10-05 中国东方电气集团有限公司 凝胶电解质及其制备方法、和相应的正极、锂硫电池
JP2013194112A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Jsr Corp ゲル電解質形成剤、ゲル電解質形成用組成物、ゲル電解質、および蓄電デバイス
CN103811802A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 深圳市崧鼎实业有限公司 一种聚合物锂离子电池及其制造方法
CN104885289A (zh) * 2013-10-29 2015-09-02 株式会社Lg化学 凝胶聚合物电解质和包含其的锂二次电池
JP2016039209A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 Jsr株式会社 電解液、ゲル電解質形成用組成物、ゲル電解質、及び蓄電デバイス
CN106663835A (zh) * 2014-08-30 2017-05-10 Jenax股份有限公司 柔性二次电池及其制备方法
CN105789694A (zh) * 2014-12-15 2016-07-20 中国电子科技集团公司第十八研究所 锂硫电池用凝胶电解液的制备方法
CN105529497A (zh) * 2015-12-11 2016-04-27 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法
CN105914405A (zh) * 2016-04-21 2016-08-31 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种由环氧化合物原位开环聚合制备全固态聚合物电解质的制备方法以及在全固态锂电池中应用
CN105811007A (zh) * 2016-06-06 2016-07-27 北京师范大学 电解液凝胶、锂硫电池及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SEUNG SIK HWANG ET AL: "Room temperature cross-linkable gel polymer electrolytes for lithium ion batteries by in situ cationic polymerization of divinyl ether", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864260A (zh) * 2020-08-24 2020-10-30 中南大学 一种醚类凝胶电解质及其制备方法和应用
CN111864260B (zh) * 2020-08-24 2022-02-11 中南大学 一种醚类凝胶电解质及其制备方法和应用
CN113422112A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 大连理工大学 基于硫化锂正极的高能量、高安全性全固态二次电池及其制备方法
CN113346126A (zh) * 2021-08-09 2021-09-03 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 复合固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法

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