[发明专利]凝胶聚合物电解质、其制备方法及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种凝胶聚合物电解质、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

安全问题是制约大容量、高功率锂离子电池应用的瓶颈。目前广泛使用的液态电解质产生的漏液、电解质氧化分解及热失控等引起的燃烧、爆炸是电池的主要安全隐患。

当前常规的液体电解质的优点是电导率高，但是由于含有易燃、易挥发的有机溶剂，其在充放电过程中释放出可燃气体，特别是在某些非常规工作条件下（如大功率充放电、过充过放等）产生大量热会加速气体的产生，导致电池内压增高，气体泄漏，甚至起火爆炸，因而存在严重的安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对现有的用于锂离子电池的电解质的安全性较低问题，提供一种安全性较高的凝胶聚合物电解质、其制备方法及锂离子电池。

一种凝胶聚合物电解质，包括含有相互贯通空隙的聚乙烯基正丁基醚薄膜及吸附于所述聚乙烯基正丁基醚薄膜上的电解液，所述电解液为浓度为0.5mol/L~2.0mol/L的硼酸盐溶液，所述硼酸盐为N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐或N-丙基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐，所述电解液的溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯或γ-丁内酯。

在其中一个实施例中，所述聚乙烯基正丁基醚薄膜与所述电解液的质量比为100:60~100:30。

在其中一个实施例中，所述聚乙烯基正丁基醚薄膜的贯通空隙的孔隙率为40%~70%。

在其中一个实施例中，所述聚乙烯基正丁基醚薄膜的厚度为50μm~200μm。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤：

在保护气体氛围下，按照1g:1mL~3mL的比例将聚乙烯基正丁基醚和甲基吡咯烷酮混匀，然后超声处理，得到浆料；

采用丝网印刷法将所述浆料印刷在一衬底上，真空干燥，剥离后得到含有相互贯通空隙的聚乙烯基正丁基醚薄膜；

在保护气体氛围下，将所述聚乙烯基正丁基醚薄膜在电解液中浸泡5分钟~60分钟，其中，所述电解液为浓度为0.5mol/L~2.0mol/L的硼酸盐溶液，所述硼酸盐为N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐或N-丙基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐，所述电解液的溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯或γ-丁内酯；

将吸附有电解液的所述聚乙烯基正丁基醚薄膜取出，得到凝胶聚合物电解质。

在其中一个实施例中，所述超声处理的时间为10分钟~60分钟。

在其中一个实施例中，所述丝网印刷法中采用200目丝网，丝网印刷法中采用的刷子在印刷时的角度为45°。

在其中一个实施例中，所述真空干燥的真空度为0.01MPa，温度为60℃~100℃，干燥时间为24小时~48小时。

一种锂离子电池，包括电池壳体、正极、负极和凝胶聚合物电解质，所述正极、负极和凝胶聚合物电解质收容于所述电池壳体内，所述凝胶聚合物电解质位于所述正极和负极之间；

所述凝胶聚合物电解质包括含有相互贯通空隙的聚乙烯基正丁基醚薄膜和吸附在所述聚乙烯基正丁基醚薄膜上的电解液；

所述电解液为浓度为0.5mol/L~2.0mol/L的硼酸盐溶液，所述硼酸盐为N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐或N-丙基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐，所述电解液的溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯或γ-丁内酯。

上述凝胶聚合物电解质应用于锂离子电池时，由于电解液吸附于凝胶态的聚乙烯基正丁基醚聚合物薄膜中，电解液不易流动，不会发生漏液现象，也不会因为液体沸腾产生大量气体而爆炸，和传统的锂离子电池相比，这种采用了凝胶聚合物电解质制备的锂离子电池，使用更加安全。

附图说明

图1为一实施方式的凝胶聚合物电解质的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式和附图对上述凝胶聚合物电解质及其制备方法进一步阐述。

一实施方式的凝胶聚合物电解质，包括含有相互贯通空隙聚乙烯基正丁基醚薄膜及吸附于聚乙烯基正丁基醚薄膜上的电解液。

聚乙烯基正丁基醚薄膜与电解液的质量比为100:60~100:30。

在吸附电解液之前，聚乙烯基正丁基醚薄膜的厚度优选为30μm~150μm。吸附有电解液后，聚乙烯基正丁基醚薄膜的厚度为50μm~200μm。

吸附电解液后，聚乙烯基正丁基醚薄膜的厚度优选为50μm~200μm。厚度为50μm~200μm的聚乙烯基正丁基醚薄膜具有适宜的柔韧性，能卷绕，将其应用于锂离子电池时，如需卷绕，不会对聚乙烯基正丁基醚薄膜造成损伤。