[发明专利]一种具有可调的强度和/或转变温度的凝胶及其制备方法和应用

说明书

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：(a)锂盐，(b)醚类化合物和(c)添加剂，所述醚类化合物选自环状醚类化合物，所述添加剂选自聚酯或其共混物中的一种或几种；通过调节所述体系中锂盐、环状醚类化合物和添加剂的组分含量和种类，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；所述凝胶和/或固态电解质可应用于锂系电池(例如锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池)等领域中。

技术领域

本发明属于凝胶技术领域，具体涉及一种具有可调的强度和/或转变温度的凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会和科技的进步，人们的生产和生活对能源的需求越来越高。生产和生活中通常用到的太阳能、石油等能源经常受到时间、地域或者储量的影响。因此储能设备是十分重要的。电池是储能设备中非常重要的一部分，因此电池设备的创新和改进越发受到人们的关注。电池有三种重要组成部分，正极、负极，电解质。其中，电解质主要有两方面的作用，首先是导电，然后是提供参与反应的离子。由此可见电解质在电池中至关重要。

电解质包括液体电解液，凝胶电解液，固态电解质等。目前液态电解液是商用电池的重要组成部分；全固态电解质由于电导率低，界面电阻大等问题，目前应用范围较窄；而凝胶电解液作为电解液向全固态电解质过渡的一个中间态，具有很多突出的优点。凝胶电解液一般是由聚合物和锂盐通过一定的方法形成的具有微孔结构的网络结构，既具有固体电解质的粘聚性又具有液体电解液的分散传导性，因此成为目前研究的热点。

通常使用高分子聚合物作为凝胶电解液的骨架，因此聚合物的相关性质就严重影响了凝胶体系的电导率和力学性能等重要参数。而用作电池之中的高分子聚合物对某些结构要求较为严格。存在合成步骤繁琐，得到的高分子分子量不一致，结晶度高等一系列问题。

目前，对于凝胶电解液和/或固态电解质的制备方法有很多，常用的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，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、由所述凝胶制备得到的产品也会存在差异的问题。且目前报道的凝胶体系大多都是不可逆的，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，本发明目的之一在于提供一种可凝胶化体系，该体系中包括以下组分：(a)锂盐、(b)醚类化合物和(c)添加剂，所述醚类化合物选自环状醚类化合物，所述添加剂选自聚酯或其共混物中的一种或几种；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％。

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和/或固态电解质，及所述凝胶和/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。