[发明专利]软包锂电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种软包锂电池用凝胶聚合物电解质，包括有凝胶聚合物和有机电解液；所述凝胶聚合物由聚合物单体在引剂发作用下发生链式聚合反应得到。本发明的有益效果是：本发明可以用于软包锂离子电池体系，本发明所选用的聚合物单体，经过热引剂发作用下快速发生链式聚合反应，聚合反应得到长链结构的凝胶聚合物，在凝胶聚合物电解质中主要起骨架支撑作用，有机溶剂包含在聚合物的空隙中，凝胶聚合电解质常温下具有类似果冻状的外观，无法自由流动，具有良好的力学性能和空间尺寸稳定性，同时有着良好的室温离子电导率。

技术领域

本发明涉及凝胶聚合物电解质领域，特别是软包锂电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高，循环寿命长且对环境友好等特点，已经逐渐成为便携式电子设备的主流电源。从结构上而言，锂离子电池由正负极电极材料和电解质中间层构成。目前商业化的锂离子电池的电解质是有机液体电解液，虽然电解液在室温下具有高电导率，但有机液体电解质含有大量可自由流动的易燃易爆的有机溶剂，存在漏液，挥发的巨大安全隐患，因此研发一种安全的电解质迫在眉睫。

为解决电解液的安全隐患，采用安全、高效、环保的聚合物电解质代替液态电解质成为锂离子电池领域的发展趋势。早期的方案是在PEO等聚合物中加入锂盐电解质制备纯固态聚合物电解质，制得的聚合物电解质虽然机械强度高，但是离子电导率较低、电解质与电极界面差，影响电池的循环性能。近年来的研究表明，使用聚合物凝胶电解质为上述问题提供了一种折中方案。聚合物凝胶电解质一般由固态聚合物和液态有机电解液组成，兼具聚合物电解质的可加工性和液态电解液/电极优异的界面性。由于聚合物的固定作用，抑制了液态电解液在热失控时的挥发，并降低了液态电解液与电极的界面反应，从而一定程度上降低或延缓了热失控的发生，可显著提高电池的安全性。

现有的凝胶电解质一般由热交联单体、热交联单体衍生物、光交联单体和光交联单体的衍生物在光或热的催化下发生交联反应，交联得到网状的凝胶电解质，但这样的交联反应存在热交联时间长而光交联能耗大的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供软包锂电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种软包锂电池用凝胶聚合物电解质，包括有凝胶聚合物和有机电解液；所述凝胶聚合物由聚合物单体在引剂发作用下发生链式聚合反应得到；

进一步的，所述有机电解液包括有机溶剂、锂盐和功能添加剂；

进一步的，按照重量份数，包括有70-85份的有机溶剂、10-20份的锂盐、1-5份的功能添加剂、5-10份的聚合物单体、1-2份的引发剂；

进一步的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述聚合物单体为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或两种；

进一步的，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂；

进一步的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种；

进一步的，所述锂盐为LiPF₆或LiFSI；

更进一步的技术方案是，所述功能添加剂为碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺内酯；

一种软包锂电池用凝胶聚合物电解质的制备方法，包括有如下步骤：

(1)将有机溶剂、锂盐和功能添加剂混合，制备得到有机电解液；

(2)将聚合物单体溶解于步骤(1)制备得到的有机电解液中，混合搅拌后，加入引发剂，在真空条件下加热0.5-1h，得到凝胶聚合物电解质；

更进一步的技术方案是所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按质量比30：50：20例配置混合得到。