[发明专利]一种阻燃凝胶聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种阻燃凝胶聚合物及其制备方法与应用，属于锂离子电池技术领域。本发明公开了式1所示阻燃凝胶聚合物的制备方法，(1)将乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3,6‑二氧杂‑1,8‑辛二硫醇溶解于溶剂中，配置成溶液，将光引发剂加入上述溶液中，搅拌均匀后得到前驱体溶液；(2)将前驱体溶液置于聚偏氟乙烯纤维骨架中，然后在紫外光照射下进行反应，得到聚合物膜；(3)将步骤(2)所得聚合物膜置于电解液中浸泡，即得阻燃凝胶聚合物；其中，步骤(1)中乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3,6‑二氧杂‑1,8‑辛二硫醇的摩尔比为2:3。本发明还提供了阻燃凝胶聚合物在锂离子电池中的应用。

技术领域

本发明涉及一种阻燃凝胶聚合物及其制备方法与应用，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

随着智能手机、智能移动设备、电动汽车、混合动力汽车的快速发展，对锂电池的能量密度，安全性能要求越来越高。电解质作为锂电池的一个重要组成部分，对电池性能有重要影响。理想的电解质要求具有离子电导率高，锂离子迁移数高，电化学窗口宽，热稳定性好、机械强度高、安全性好等特性。

传统的锂离子电池使用的是液体电解质，通常由有机液体与锂盐组成。而这些有机液体如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙烯碳酸酯(EC)等是易燃易爆物质，在锂离子电池的使用中存在诸多安全隐患(如燃烧、爆炸、泄漏等)。

聚合物电解质由具有离子传导能力的聚合物与锂盐复合而成，比液体电解质具有更好的安全性，而且可以同时作为电解质和隔膜使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阻燃凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用，所述阻燃凝胶聚合物电解质室温电导率高、锂离子迁移数高、电化学窗口宽优点，用本发明提供的电解质组装的锂电池安全性好，倍率性能好，循环寿命高且稳定。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种阻燃凝胶聚合物电解质，其化学结构如式1所示：

第二方面，本发明提供了一种阻燃凝胶聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇溶解于溶剂中，配置成溶液，将光引发剂加入上述溶液中，搅拌均匀后得到前驱体溶液；

(2)将前驱体溶液置于聚偏氟乙烯纤维骨架中，然后在紫外光照射下进行反应，得到聚合物膜；

(3)将步骤(2)所得聚合物膜置于电解液中浸泡，即得阻燃凝胶聚合物；

其中，步骤(1)中乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇的摩尔比为2:3。

本发明以乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇，制备的凝胶聚合物具有阻燃性，具有室温电导率高、锂离子迁移数高、电化学窗口宽优点。用本发明制备的阻燃凝胶聚合物电组装的锂电池安全性好，倍率性能好，循环寿命高且稳定。乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇的摩尔比影响阻燃凝胶聚合物的阻燃性和电导率。

作为本发明阻燃凝胶聚合物制备方法的优选实施方式，所述乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇的摩尔比为2:3。上述配比下制备的阻燃凝胶聚合物电解质的阻燃性更好，电导率更高。

作为本发明阻燃凝胶聚合物制备方法的优选实施方式，所述溶剂为碳酸丙烯酯。

作为本发明阻燃凝胶聚合物制备方法的优选实施方式，所述光引发剂为安息香二甲醚。

作为本发明阻燃凝胶聚合物制备方法的优选实施方式，所述电解液由锂盐和有机溶剂组成。