[发明专利]一种锂电池凝胶电解液

说明书

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池凝胶电解液。

背景技术

目前市场上的锂离子电池一般采用有机体系液体电解液，这种电池在极端情况下容易出现漏液问题，另一方面由于有机体系液体电解液燃点和沸点低，在充放电过程中其内阻不断增加，放热反应产生的热量导致电池内部温度升高，也会使液态电解质分解产生可燃气体，极易出现起火爆炸等安全问题；同时电解液易腐蚀正、负极以及自身的消耗从而造成电池容量不可逆损失，也使电池使用寿命缩减。采用有机电解液的锂离子电池逐渐暴露出它的缺点：电解液易燃、易爆、易挥发、易泄漏，锂离子电池不能遭受破坏性操作，如遇火或猛烈撞击，电池就变成了危险的易燃烧物。而聚合物电解质的使用在一定程度上缓解了这种问题，但全固态聚合物电解质还存在着室温电导率低等缺陷，远远不能达到实际应用所需的要求。

相比之下，凝胶态聚合物电解质主要是由聚合物、增塑剂以及钾盐等几部分组成的，形成凝胶态，这种凝胶态聚合物电解质不但具有液体电解质的高离子电导率，同时又具有良好的加工性能，凝胶态聚合物电解液体系将流动态的溶剂分子固定在高分子凝胶骨架内，因不存在或较少存在游离态的溶剂而减小了电解液渗漏的风险，有效地降低了电池 体系的燃烧性，进而提高了电池的安全性；同时，由于高分子骨架将整个电芯连成一个整体，因此有利于减少电芯变形和膨胀。所以，被广泛认为是克服目前液态电解质缺陷，改善锂离子电池性能的最重要材料。

现有凝胶电解液一般是向液态电解液中添加可聚合单体制备而成的：聚醚系(如PEO)，聚丙烯腈系(PAN)，聚甲基丙烯酸酯系(PMMA)，聚偏氟乙烯系(PVDF)等胶态电解液，其对环境不友好，不容易被大自然分解，易造成“白色污染”等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对以上存在的技术问题，提供一种无污染、环保型的锂电池凝胶电解液。

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池凝胶电解液，包括凝胶基体以及注入于凝胶基体内的锂离子溶液；所述凝胶基体由纤维素、低聚物离子液体及增稠剂通过物理混合而成；所述纤维素为涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、维尼纶和芳纶中的一种或多种；所述低聚物离子液体由液态的环氧树脂合成；所述增稠剂为纳米Al₂O₃、TiO₂、MgO、BaTiO₃、Fe₃O₄和SiO₂的一种或两种。

本发明的有益效果是：由于纤维素本身亲水的特性，含有纤维素的凝胶基体对电解液的浸润性好，同时纤维素热稳定性好，300℃以下不发生热收缩。并且其低的价格、无污染、资源丰富，为动力锂电池凝胶聚合物电解液的开发提供了低成本和可持续性的解决方法。

附图说明

图1为本发明提供的一种锂电池凝胶电液的低聚物离子液体的合成 方法的结构式图。

图2为三烷基胺、三烷基膦、吡咯烷、吡咯烷酮、咪唑和哌啶的结构式。

具体实施方式

本发明提供一种锂电池凝胶电解液，包括凝胶基体以及注入于凝胶基体内的锂离子溶液。所述凝胶基体由纤维素、低聚物离子液体及增稠剂通过物理混合而成。所述纤维素为涤纶PET、锦纶(PA)、丙纶、腈纶、维尼纶和芳纶中的一种或多种。低聚物离子液体由液态的环氧树脂合成。所述增稠剂为纳米Al₂O₃、TiO₂、MgO、BaTiO₃、Fe₃O₄和SiO₂的一种或两种。

通过采用纤维素(天然高分子)作为凝胶基体成分，纤维素资源丰富，环境友好，价格低廉，耐热温度230℃以上，同时具有良好的浸润性，高的吸液率和曲折的多孔结构。

所述锂离子溶液包括锂盐、非水有机溶剂及添加剂。所述锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiC(CF₃SO₂)₃、LTFSI、LiFSI中的一种或几种的组合。所述锂盐的浓度为0.9mol/L～1.5mol/L。