[发明专利]一种凝胶电解液及其制备方法以及使用该凝胶电解液的电池及其制备方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种凝胶电解液及其制备方法以及使用该凝胶电解液的电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其具有更高的体积比能量、重量比能量和良好的环保性，正逐步取代铅酸电池、Ni-Cd和MH-Ni电池，而广泛使用于手机、笔记本电脑等便携式电子设备中，具有良好的应用前景。根据锂离子电池所使用的电解质不同可分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。液态锂离子电池具有良好的高充放电速率和低温性能，但其缺点是：液体电解液有可能泄漏，会危害电池的安全性；而且由于液态锂离子电池外包装为铝壳或钢壳，限制了其形状的任意性。聚合物锂离子电池采用聚合物电解质膜取代了液态的电解质液，并用铝塑复合膜包装，使电池可以制成任意形状，通过采用添加增塑剂、极片和隔膜热复合后萃取产生大量的孔，通过大量的微孔吸咐电解液。但此种方法工艺复杂，且会造成环境污染。

申请号为：03158361.X，专利名称为：“锂离子电池凝胶电解液配方及用该配方制备凝胶状电解液的方法”，申请号为：200610122573.7，专利名称为：“一种聚合物凝胶电解液的制备方法”的中国专利都提出了一种凝胶电解液及其制备方法，按这些方法虽然可以获得的凝胶状电解液，具有较高的离子导电性能，但电性能仍然不是很优越，初始电压与放电容量不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种凝胶电解液及其制备方法以及使用该凝胶电解液的电池及其制备方法，具有更高的初始电压与放电容量，内阻更低，电性能优越，保证不漏液提高电池的安全性能。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种凝胶电解液，包含有锂盐的非水溶剂和凝胶因子，所述的凝胶因子包含有以下物质：具有不饱和双键聚乙二醇化合物、具有不饱和双键的酯类单体、硅烷偶联剂和热引发剂；包含有锂盐的非水溶剂中的锂盐为混合盐，混合盐的主盐为以下物质中的至少一种：LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiI、LiNO₃、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(CF₂CF₃SO₂)₂，混合盐的辅盐为以下物质中的至少一种：LiB(C₂O₄)₂或LiBF₂C₂O₄。二次锂电池是混合盐，一次锂电池是单一的盐。

凝胶电解液的制备方法，首先配置包含有锂盐的非水溶剂并将其分成两份，然后将所述引发剂加入其中一份并搅拌均匀，得到锂电池用凝胶电解液组份A；同时将各种单体、偶联剂加入另外一份并搅拌均匀，得到锂电池用凝胶电解液组份B；所制得的凝胶电解液为双组份包装，其组份A和组份B的重量百分比为1∶1。

一种使用凝胶电解液的电池，具有以上所述的凝胶电解液。

使用凝胶电解液电池的制备方法，先将凝胶电解液组份A和组份B按重量比1∶1混合，搅拌至均匀的液体，其粘度跟包含有锂盐的非水溶剂接近；然后将搅拌好的均匀液体注入经干燥好的电池中，放置16～24小时，使得凝胶电解液充分分布于电池内部；最后经原位热聚合得到凝胶电解液电池。

作为本发明进一步限定的技术方案：

凝胶电解液各组成成份的重量百分比含量为：具有不饱和双键的聚乙二醇化合物：0.5～5％，具有不饱和双键的酯类单体：0～10％，硅烷偶联剂：0～5％，热引发剂：0.01～2％，包含有锂盐的非水溶剂：80～98％；包含有锂盐的非水溶剂中锂盐的浓度为0.5M～1.5M。主盐与辅盐的摩尔质量比为9∶1。

具有不饱和双键的聚乙二醇化合物为聚乙二醇二烷基丙烯酸酯化合物，由下式表示：CH₂＝C(R)COO(CH₂CH₂O)n-COC(R)＝CH₂，其中，n＝1～12，R代表CH₃或者C₂H₅。具有不饱和双键的聚乙二醇化合物的重量百分含量为：0.8～3.5％。

具有不饱和双键的酯类单体选自以下物质中的至少一种：(α-甲基)丙烯酸烷酯、丙烯酸烷酯。具有不饱和双键的酯类单体的重量百分比含量为：0.3～8％。