CN115505115B - 一种用于制备凝胶电解质的组合物及其电解质与电池 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备凝胶电解质的组合物及其电解质与电池，该组合物包含锂盐、环状化合物单体、引发剂、溶剂。本发明首次采用含有取代基的三苯基膦作为引发剂，诱导1,3‑二氧戊环等环状化合物单体发生开环聚合，最终形成凝胶电解质并应用于锂电池中，可显著提高电化学窗口，并能够提高循环稳定性以及倍率性能。

Description

一种用于制备凝胶电解质的组合物及其电解质与电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种用于制备凝胶电解质的组合物及其电解质与电池。
背景技术
目前，商业上以石墨、钛酸锂作为负极的锂离子电池逐渐趋近于其能量密度的极限 (＜300Wh·kg-1)，已不能满足新一代能源存储设备的需求。锂金属具有极高的理论比容量 (3860 mAh·g-1)、较低的电化学电位 (-3.04 V vs. SHE) 和超低的质量密度 (0.53g·cm-3)，被誉为负极材料中的“圣杯”材料，极有希望取代石墨负极应用于锂二次电池、锂硫电池、锂空电池等领域。然而，传统锂离子电池中采用的有机电解液存在易燃、易挥发、易腐蚀、易漏液等问题，且搭配锂金属负极时容易生成锂枝晶，刺穿隔膜，进而产生一系列副反应与安全问题。此外，有机电解液和锂金属负极的反应形成的固体电解质界面 (SolidElectrolyte Interphase) 不稳定，导致锂离子不均匀分布和界面电阻增大。近年来，固态电池因其高能量密度和高安全性而备受关注，但固态电解质匹配锂金属负极时同样存在锂枝晶刺穿的问题，同时电极与电解质之间的接触较差，易发生短路、界面稳定性差、循环性能差等问题。凝胶电解质具有优异的电化学稳定性与安全性，同时也能有效抑制锂枝晶生长，但同样存在明显的界面问题，进而影响电池的容量发挥及倍率性能。
发明内容
根据第一方面，在一实施例中，提供一种用于制备凝胶电解质的组合物，包含锂盐、环状化合物单体、引发剂、溶剂，所述引发剂具有如下结构式：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式（1）
式（1）中，R选自H、F、CF3或CH2CF3，式（1）中的各个R基团可以相同或不同；
所述环状化合物单体选自1,3-二氧戊环、2-乙烯基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、2,2-二甲基-1,3-二氧戊环、2-甲基-1,3-二氧戊环中的至少一种。
根据第二方面，在一实施例中，提供由第一方面任意一项的组合物制得的凝胶电解质。
根据第三方面，在一实施例中，提供第二方面的凝胶电解质的制备方法，包括：
按配方量将1,3-二氧戊环与溶剂混合，然后加入锂盐、引发剂，混合反应，制得所述凝胶电解质。
根据第四方面，在一实施例中，提供一种电池，包含第二方面的凝胶电解质。
依据上述实施例的一种用于制备凝胶电解质的组合物及其电解质与电池，本发明首次采用含有取代基的三苯基膦作为引发剂，诱导环状化合物单体（例如1,3-二氧戊环）发生开环聚合，最终形成凝胶电解质并应用于锂电池中，可显著提高电化学窗口，并能够提高循环稳定性以及倍率性能。
附图说明
图1是实施例1的凝胶电解质电池的线性扫描伏安曲线；
图2是实施例1的凝胶电解质电池的电导率曲线；
图3是实施例1与对比例1、2、3在0.5C下的循环性能图；
图4是实施例1与对比例1、2、3的倍率性能图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
本文中，“室温”是指23±2℃。
目前商用的有机电解液含有大量酯类、醚类溶剂，存在极大的安全隐患，一旦短路极易发生燃烧甚至爆炸。而随着对能量密度的要求逐渐提高，采用比容量较高的镍钴锰三元正极材料时，其在热失控时的温度与反应剧烈程度明显高于其他正极材料，安全隐患进一步增大。当负极采用锂金属时，在反复的锂沉积/剥离过程中产生的锂枝晶刺穿隔膜、不稳定的SEI膜对电池的安全性与循环性能造成不良影响。近年来固态电解质因其高安全性、高能量密度成为近年来的研究热点，而固态电解质存在电极与电解质接触不良的问题，导致离子电导率低、界面阻抗较大、不耐高压等问题，影响电池性能。然而采用固态电解质也不能避免解决锂枝晶刺穿隔膜导致短路的问题，且在重复的充放电过程后锂金属产生较大的体积膨胀使电极/电解质界面进一步恶化，影响循环、倍率性能，阻碍了固态电池的商业化应用。通过原位聚合的方式合成固态聚合物电解质可有效解决电极/电解质界面接触差的问题，该种方法往往需要引发剂才能进行聚合反应，如2,2-偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰等。然而这些引发剂需在加热或者紫外光条件下才可引发，这将对电极材料产生不良影响。
根据第一方面，在一实施例中，提供一种用于制备凝胶电解质的组合物，包含锂盐、环状化合物单体、引发剂、溶剂，引发剂具有如下结构式：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
式（1）
式（1）中，R选自H、F、CF3或CH2CF3，式（1）中的各个R基团可以相同或不同；各个R基团可以全部相同，或全部不同，或部分相同；
环状化合物单体选自1,3-二氧戊环、2-乙烯基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、2,2-二甲基-1,3-二氧戊环、2-甲基-1,3-二氧戊环中的至少一种。环状化合物单体会在引发剂的作用下发生开环聚合反应。
在一实施例中，引发剂选自三(4-氟苯基)膦（CAS: 18437-78-0）、三(五氟苯基)膦（CAS:1259-35-4）、双(五氟苯基)苯膦（CAS: 5074-71-5）、三(4-三氟甲苯基)膦（CAS:13406-29-6）中的至少一种。
在一实施例中，引发剂中还含有稳定剂。
在一实施例中，稳定剂包括但不限于二丁基羟基甲苯。该试剂主要起到抗氧化的作用。
在一实施例中，引发剂中稳定剂的质量浓度为75ppm。从市场购买的1,3-二氧戊环通常含有75ppm稳定剂。
在一实施例中，组合物中，锂盐选自六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
在一实施例中，组合物中，溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种。
在一实施例中，组合物中，锂盐的浓度为0.1~2mol/L。
在一实施例中，组合物中，引发剂的浓度为0.1~0.5mol/L。
在一实施例中，组合物中，按体积计，环状化合物单体：溶剂=1：（1~2）。
在一实施例中，组合物中，溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯。
在一实施例中，组合物的溶剂中，按体积计，碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=（1~2）：（1~2）：（1~2），优选为2：2：1。
根据第二方面，在一实施例中，提供由第一方面任意一项的组合物制得的凝胶电解质。
根据第三方面，在一实施例中，提供第二方面的凝胶电解质的制备方法，包括：
按配方量将环状化合物单体与溶剂混合，然后加入锂盐、引发剂，混合反应，制得凝胶电解质。
根据第四方面，在一实施例中，提供一种电池，包含第二方面的凝胶电解质。
在一实施例中，本发明制备一种凝胶电解质并应用于锂电池中，有效提高电化学窗口，并能够提高循环稳定性以及倍率性能。通过使用三(4-氟苯基)膦、三(五氟苯基)膦、双(五氟苯基)苯膦、三(4-三氟甲苯基)膦等来引发1,3-二氧戊环等环状化合物单体在室温发生原位开环聚合，在液态混合液的状态时组装电池能够实现正负极与电解质之间的紧密贴合，聚合后进一步提高了粘附力，降低了界面阻抗、提高了界面稳定性，同时避免了溶剂挥发与回收的步骤。本发明的方法简便，有利于工业化生产。
在一实施例中，本发明选用的引发剂为三苯基膦系列有机物，结构通式如下式（1），在苯环不同位点有取代基R，R=H、F、CF3或CH2CF3，式（1）中的各个R基团可以相同或不同，这种结构可促进DOL等环状化合物单体开环聚合。其中，本发明优选三(4-氟苯基)膦、三(五氟苯基)膦、双(五氟苯基)苯膦、三(4-三氟甲苯基)膦中的至少一种作为高效引发剂，其结构式依次为式（2）、式（3）、式（4）、式（5）：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
式（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE007
式（2）
Figure DEST_PATH_IMAGE008
式（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE009
式（4）
Figure DEST_PATH_IMAGE010
式（5）
在一实施例中，本发明的实施路径如下：将锂盐与引发剂溶解在1,3-二氧戊环(DOL) 等环状化合物单体与混合溶剂中，搅拌均匀后作为电解质组装成纽扣电池。具体的制备步骤如下：
(1)在高纯氩气环境下，将锂盐(包括六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种，浓度为0.1~2mol/L)与引发剂分散在1,3-二氧戊环(DOL，99.8%，含75ppm的二丁基羟基甲苯(BHT)稳定剂)与溶剂(选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种)的混合溶液中，持续搅拌至混合均匀。引发剂为苯环不同位点取代的三苯基膦，如(三(4-氟苯基)膦、三(五氟苯基)膦、双(五氟苯基)苯膦、三(4-三氟甲苯基)膦等，在混合溶液中的浓度为0.1~0.5mol/L。
(2)按照液态锂电池的组装方法，将上述混合溶液替代电解液滴在商业隔膜 (包括但不限于聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜、聚酰亚胺隔膜或玻璃纤维) 上，组装成纽扣电池。
(3)纽扣电池组装完成后室温静置1~5天，得到凝胶电解质电池。
在一实施例中，针对凝胶电解质和电极材料之间的界面接触不够稳定导致的循环、倍率性能差的问题，本发明制备了一种凝胶电解质并应用于锂电池，具有优秀的界面稳定性、循环稳定性，有利于进一步实现商业化发展。
在一实施例中，本发明与现有技术的不同之处在于首次采用了三(4-氟苯基)膦、三(五氟苯基)膦、双(五氟苯基)苯膦、三(4-三氟甲苯基)膦等作为引发剂诱导1,3-二氧戊环等环状化合物单体发生开环聚合，最终形成凝胶电解质并应用于锂电池中，可显著提高电化学窗口，并能够提高循环稳定性以及倍率性能。
实施例1
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取等体积的DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=2：2：1，体积比)，随后加入0.5mol/L的六氟磷酸锂、0.5mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.1mol/L的三(五氟苯基)膦，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到凝胶电解质电池，并进行循环、倍率性能测试。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到不锈钢片/电解质/锂片电池，并在电化学工作站进行线性扫描伏安测试。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、垫片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到阻塞电池（亦称闭塞电池），并在电化学工作站进行电导率测试。
实施例2
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取等体积的DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=2：2：1，体积比)，随后加入0.5mol/L的六氟磷酸锂、1mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.25mol/L的三(五氟苯基)膦，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置3天，即可得到凝胶电解质电池，并进行循环、倍率性能测试，其性能与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置3天，即可得到不锈钢片/电解质/锂片电池，并在电化学工作站进行线性扫描伏安测试，其曲线与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、垫片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置3天，即可得到阻塞电池（亦称闭塞电池），并在电化学工作站进行电导率测试，其电导率与实施例1中基本相当。
实施例3
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取等体积的DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=2：2：1，体积比)，随后加入0.5mol/L的六氟磷酸锂、1mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.1mol/L的三(4-三氟甲苯基)膦，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置4天，即可得到凝胶电解质电池，并进行循环、倍率性能测试，其性能与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置4天，即可得到不锈钢片/电解质/锂片电池，并在电化学工作站进行线性扫描伏安测试，其曲线与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、垫片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置4天，即可得到阻塞电池（亦称闭塞电池），并在电化学工作站进行电导率测试，其电导率与实施例1中基本相当。
实施例4
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=2：2：1，体积比)，按体积计，DOL：混合溶剂=1：2，体积比，随后加入1.5mol/L的六氟磷酸锂、1mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.5mol/L的三(4-氟苯基)膦，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置4天，即可得到凝胶电解质电池，并进行循环、倍率性能测试，其性能与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置4天，即可得到不锈钢片/电解质/锂片电池，并在电化学工作站进行线性扫描伏安测试，其曲线与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、垫片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置4天，即可得到阻塞电池（亦称闭塞电池），并在电化学工作站进行电导率测试，其电导率与实施例1中基本相当。
实施例5
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取等体积的DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=2：2：1，体积比)，随后加入0.5mol/L的六氟磷酸锂、1mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.5mol/L的双(五氟苯基)苯膦，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到凝胶电解质电池，并进行循环、倍率性能测试，其性能与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到不锈钢片/电解质/锂片电池，并在电化学工作站进行线性扫描伏安测试，其曲线与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、垫片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到阻塞电池（亦称闭塞电池），并在电化学工作站进行电导率测试，其电导率与实施例1中基本相当。
实施例6
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=2：2：1，体积比)(DOL：混合溶剂=1：2，体积比)，随后加入1mol/L的六氟磷酸锂、1mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.25mol/L的三(4-三氟甲苯基)膦，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置5天，即可得到凝胶电解质电池，并进行循环、倍率性能测试，其性能与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置5天，即可得到不锈钢片/电解质/锂片电池，并在电化学工作站进行线性扫描伏安测试，其曲线与实施例1中基本相当。
在高纯氩气氛围下，依次按照正极壳、垫片、隔膜、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置5天，即可得到阻塞电池（亦称闭塞电池），并在电化学工作站进行电导率测试，其电导率与实施例1中基本相当。
对比例1
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取等体积的DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=2：2：1，体积比)，随后加入1mol/L的六氟磷酸锂和1mol/L的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到凝胶电解质电池。
对比例2
在手套箱中(氩气气氛，水和氧含量低于10ppm)取等体积的DOL与混合溶剂(碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=1：1：1，体积比)，随后加入1mol/L的六氟磷酸锂，搅拌均匀后，获得混合溶液，将该混合溶液替代电解液滴在聚丙烯隔膜上，组装成纽扣电池。组装纽扣电池的具体操作流程如下：
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将上述溶液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到凝胶电解质电池。
对比例3
在高纯氩气氛围下，负极采用金属锂片，正极采用磷酸铁锂，依次按照正极壳、正极片、隔膜、负极片、垫片、弹片、负极壳的顺序进行组装，并将商业电解液添加进所组装的电池中。之后将电池封口并室温静置2天，即可得到普通液态电解质电池。商业电解液中含有1.0 mol/L六氟磷酸锂，该电解液的溶剂中，按质量计，碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=1:1:1。
本发明首次采用三(4-氟苯基)膦、三(五氟苯基)膦、双(五氟苯基)苯膦、三(4-三氟甲苯基)膦等作为引发剂并在室温下诱导DOL原位开环聚合，在液态时组装电池可实现电极/电解质界面的良好接触，在完成聚合后提高了粘附力。通过图1所示的实施例1制得的凝胶电解质电池的线性扫描伏安曲线可知，本发明中的凝胶电解质的电化学稳定窗口最高可达到5.7V，说明当该电解质匹配目前绝大多数正极材料时可以保持稳定、不分解。同时图2中所示的实施例1制得的凝胶电解质电池的电导率最高可达4.09×10-3S·cm-1，说明本发明中的凝胶电解质电池中的电极/电解质界面良好。图2中的横纵坐标分别为实部与虚部，电导率是通过公式σ=D/(SR)算得，其中σ为电导率，D为两电极间的距离，S为电极与电解质的接触面积，R为阻抗测得的本体电阻。
图3的循环性能图反映出本发明中的凝胶电解质电池的比容量与循环稳定性要明显高于对比例1[不加三(五氟苯基)膦]、对比例2(六氟磷酸锂引发的DOL开环聚合)和对比例3(使用商业电解液的电池)。同时图4也反映出本发明中的凝胶电解质电池的倍率性能优于对比例1~3。可见，本发明中的凝胶电解质电池的综合性能较优，且制备方法简单，安全环保，十分有利于商业化应用。
在一实施例中，本发明首次将三(4-氟苯基)膦、三(五氟苯基)膦、双(五氟苯基)苯膦、三(4-三氟甲苯基)膦等作为引发剂诱导DOL开环聚合，在较小的浓度下(0.1~0.5mol/L)有效提高界面稳定性，进而实现稳定的循环。
在一实施例中，锂盐可选自六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种，目的是为了提高盐的浓度及锂离子电导率，浓度的变化也会对凝胶电解质电池的性能产生影响。
在一实施例中，DOL与混合溶剂的比例不仅能够决定凝胶电解质的粘稠度还能够影响聚合的速度与效果，所以合适的DOL：混合溶剂比也至关重要。
在一实施例中，凝胶电解质的制备及其电池组装必须在水和氧含量低于10ppm的手套箱中完成。组装电池后需静置1~5天，保证聚合过程已完成。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种用于制备凝胶电解质的组合物，其特征在于，包含锂盐、环状化合物单体、引发剂、溶剂，所述引发剂选自三(4-氟苯基)膦、三五氟苯基膦、双(五氟苯基)苯膦、三(4-三氟甲苯基)膦中的至少一种；
所述锂盐选自六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种；
所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种；
所述环状化合物单体选自1,3-二氧戊环、2-乙烯基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、2,2-二甲基-1,3-二氧戊环、2-甲基-1,3-二氧戊环中的至少一种；
所述组合物中，按体积计，环状化合物单体：溶剂=1：（1~2）。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述引发剂中还含有稳定剂；
所述稳定剂包含二丁基羟基甲苯；
所述引发剂中稳定剂的质量浓度为75ppm。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物中，所述锂盐的浓度为0.1~2mol/L；
所述组合物中，所述引发剂的浓度为0.1~0.5mol/L。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯。
5.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述溶剂中，按体积计，碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸甲乙酯=（1~2）：（1~2）：（1~2）。
6.由权利要求1~5任意一项所述的组合物制得的凝胶电解质。
7.如权利要求6所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括：
按配方量将环状化合物单体与溶剂混合，然后加入锂盐、引发剂，混合反应，制得所述凝胶电解质。
8.一种电池，其特征在于，包含如权利要求6所述的凝胶电解质。
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