[发明专利]一种准固态锂电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种准固态锂电池及其制备方法，该准固态锂电池包括负极、正极和隔膜，还包括弥散于负极、正极与隔膜三者表面与三者空隙间的准固态电解质；该准固态电解质包括聚合物相，和分散在聚合物相内的陶瓷电解质、锂盐与阻燃性有机溶剂；该聚合物相由复合的丙烯酸酯类单体经原位聚合而成；复合的丙烯酸酯类单体包括星状丙烯酸酯类单体和链状丙烯酸酯类单体。本发明公开的准固态锂电池即解决了液态电解液减低电池安全性的问题，还避免了对固态的聚合物电解质的溶解导致的电池循环性能下降的问题。从而具备优异的安全性能、高电导率以及优异的循环稳定性能。

技术领域

本发明涉及新型准固态电池领域，具体涉及一种准固态锂电池及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车产业的迅速发展，对动力电池能量密度的要求越来越高，但随着电池能量密度的提高，电池的安全性面临挑战，特别是直接使用金属锂负极的金属锂电池。

传统的锂电池一般使用有机碳酸酯类的液态电解液，该类电解液具有可燃性，易造成安全问题。另外，在直接使用锂负极的液态金属锂电池中，金属锂在反复的充放电过程中易形成枝晶，易刺破隔膜从而引发安全问题。通过将固态电解质代替液态电解质，可以改善安全性，并缓解锂枝晶问题，常见的固态电解质有如聚合物、陶瓷、聚合物/陶瓷复合物等。但全固态电解质也同样存在与锂负极和正极的接触不良，形成较大的界面电阻的问题。

在固态电解质中引入液态电解液，可一定程度上提高电导率，改善固态电解质与正负极的界面性。但引入液态电解液会降低电池的安全性。因此，使用阻燃性液态电解液可以解决该问题。但处于液态的阻燃电解质在长时间的循环过程中会产生漏液、挥发问题，并且阻燃性电解液一般具有毒性；另外，阻燃性电解液也会对聚合物产生溶解作用，导致聚合物强度和热稳定性下降，以及电池循环性能的下降。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，公开了一种准固态锂电池及其制备方法，该准固态锂电池即解决了液态电解液减低电池安全性的问题，还避免了对固态的聚合物电解质的溶解导致的电池循环性能下降的问题。从而具备优异的安全性能、高电导率以及优异的循环稳定性能。

具体技术方案如下：

一种准固态锂电池，包括负极、正极和隔膜，还包括弥散于所述负极、所述正极与所述隔膜三者表面与三者空隙间的准固态电解质；

所述准固态电解质包括聚合物相，和分散在所述聚合物相内的陶瓷电解质、锂盐与阻燃性有机溶剂；

所述聚合物相由复合的丙烯酸酯类单体经原位聚合而成；

所述复合的丙烯酸酯类单体包括星状丙烯酸酯类单体和链状丙烯酸酯类单体。

所述的准固态锂电池的制备方法，包括：

1)将复合的丙烯酸酯类单体、陶瓷电解质、锂盐与阻燃性有机溶剂混合，混合均匀后得到准固态电解质前驱体，待用；

2)将负极、正极、隔膜与步骤1)制备的准固态电解质前驱体组装成液态电池，再加入引发剂，经原位聚合反应，制备得到准固态锂电池。

本发明以星状丙烯酸酯类单体和链状丙烯酸酯类单体的复合物为原料，与陶瓷电解质、锂盐与阻燃性有机溶剂混合均匀后得到液态的准固态电解质前驱体，将该液态的准固态电解质前驱体与负极、正极、隔膜共同组装成电池，经引发剂引发后，将原位聚合形成聚合物相，并将其它原料(包括陶瓷电解质、锂盐与阻燃性有机溶剂)分散并固定于该聚合物相中，形成准固态电解质；同时，由于采用原位聚合的方式，该准固态电解质填充于负极、正极与隔膜三者空隙间，提高准固态电解质与正、负极间的界面性能、并进一步提高准固态锂电池的力学性能与耐热性能。另外，纳米级的陶瓷电解质颗粒还将吸附于隔膜的两侧，形成镀陶瓷隔膜，可增强隔膜的力学性能和耐热性能，以及进一步增强抑制锂枝晶的能力及电池的安全性能。