[发明专利]一种网格状凝胶型聚合物电解质半固态电池制备方法

说明书

本发明公开了一种网格状凝胶型聚合物电解质半固态电池制备方法，涉及锂离子电池技术领域，是一种通过合成制备交联网状结构的凝胶型聚合物电解质，再在凝胶型聚合物电解制表面造孔补锂，以达到既优化凝胶型电解质与正、负极界面阻抗，又提高聚合物电解质锂离子迁移能力的效果的半固态电池制备方法。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种网格状凝胶型聚合物电解质半固态电池制备方法。

背景技术

随着锂离子电池制备技术的不断提高，其应用领域也在不断扩展，锂离子电池已从传统的消费类3C电子领域向新能源汽车及大型储能等新领域进军。

3C电子领域由于对电池成本、循环寿命不敏感，因而主要是以半固态和固态锂电池为主，而新能源汽车和大型储能应用的锂离子电池则主要以液态锂离子电池为主。

液态锂离子电池主要采用了液体电解质，液态电解质具有极高的离子电导率和对电极的极佳润湿性等优点，是目前应用最为广泛的电解质。但是液态锂电池由于存在较多易泄漏、易燃易爆等电解液，存在较大安全隐患。全固态电池由于不含液态成分，具有较高的安全性，引起业界广泛关注，但是，由于固态电池存在界面阻抗大、离子电导低、循环寿命短等缺点，还不能规模化应用到大型储能系统中。凝胶型半固态电池的电化学性能指标介于液态锂离子电池和全固态电池之间，已经逐步在新能源汽车和大型储能系统中小批量应用。

在现有技术中，如公开号为CN102005609A、公开时间为2011年4月6号、名称为“一种复合凝胶型聚合物电解质膜及其应用”的中国发明专利申请文献，公开了一种聚合物做核、介孔氧化硅颗粒做壳的复合凝胶型聚合物电解质，尽管这种技术方案在一定程度上减少了液态电解液的流动性，增强了电池安全性，同时也提高了凝胶聚合物电解质机械强度，但锂离子在凝胶型聚合物电解质构成的半固态电池的迁移能力始终不及液态锂离子电池，因而界面阻抗优化不明显，电池的循环周数提升效果不显著；再如，公开号为CN109786624A、公开时间为2019年5月21号、名称为“一种离子电池多孔隔膜的制备方法和离子电池”的中国发明专利申请文献，公开了的这种锂离子电池多孔隔膜的制备方法只是针对锂离子电池商用的PP、PE、PP/PE/PP三层复合隔膜进行造孔改性，改善隔膜的孔隙率，提高隔膜对极性溶剂的吸液量和保液性，仅用于液态锂离子电池，隔膜中的孔道大小还不足以固液形成凝胶电解质，因而不适用于凝胶型电解质。

即，现有技术中的相关技术方案，对凝胶型聚合物电解质在聚合物表面形成交联网格结构，再造孔储液补锂，从而提高凝胶型半固态电池的电化学性能的研究方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种通过合成制备交联网状结构的凝胶型聚合物电解质，再在凝胶型聚合物电解制表面造孔补锂，以达到既优化凝胶型电解质与正、负极界面阻抗，又提高聚合物电解质锂离子迁移能力的效果的半固态电池制备方法。

本发明提供的一种网格状凝胶型聚合物电解质半固态电池制备方法，包括以下步骤：

聚合物电解质初始膜制备步骤，将环氧乙烷、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈（PAN）、乙烯醇、偏氟乙烯中的一种或多种，汇同聚乙氧基乙烯亚胺（PEIE）和反应型锂盐，在溶剂中混合并加入引发剂，然后在30～90℃的温度环境下加热搅拌4～24小时制备得到聚合物乳液，聚合物为网格的交联PEIE-PEO、PEIE-PAN、PEIE-PMMA聚合物，将聚合物乳液降至室温并涂布在PET衬底上；

进一步的，所述将聚乙氧基乙烯亚胺（PEIE）添加量为溶剂质量的10～40%，优选地为20～30%。

更为具体的，所述反应型锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺亚胺锂中的一种或多种的混合，是锂盐与高分子材料形成的锂盐络合物；所述反应锂盐的添加量为溶液质量的5～60%，优选地为20～40%。