[发明专利]锂离子电池及其电解质

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是一种可显著改善电池高温存储性能的锂离子电池及其聚合物电解质。

背景技术

锂离子电池在满充电时，在高温环境中由于电解液在正、负极上的副反应产生气体，导致电池的厚度膨胀，产生安全风险。

凝胶聚合物电解质具有普通液态电解液相近的电导率，同时又具有聚合物电解质的低蒸汽压、高安全性、高质量比能量的优点，因而受到人们的重视。目前成功产业化的凝胶聚合物电解质技术包括US6444369等揭示的原位聚合技术与US6395428、US6755873等揭示的溶解-溶剂挥发凝胶化技术。其中原位聚合技术通过在电解液中添加可聚合的单体或寡聚物及可产生自由基的引发剂，通过热引发的方法使单体或寡聚物聚合，从而使电解液凝胶化；由于单体往往难以完全聚合而有残留，从而造成电池性能的恶化，在高温存储时由于残留单体的副反应电池甚至更容易产生气体；同时引发剂的稳定性较差，导致电解液的生产、保存及安全使用产生困难。

溶解-溶剂挥发凝胶化技术，通过DMC等溶剂将可凝胶化聚合物溶解，然后与普通的液态电解液混合均匀，涂覆在电极表面，通过使DMC溶剂挥发来实现凝胶化，生成凝胶聚合物电解液；由于锂盐对水的敏感性，此技术要求从聚合物电解液溶液的制备、极片涂覆、凝胶化及之后的工序都需要严格的干燥条件，同时需要使用额外的溶剂，整个工艺非常复杂，成本偏高；同时，聚合物主要分布在极片与隔离膜的界面，难以渗入极片内部，因此聚合物难以对极片内部形成有效的保护作用，同时生产过程中，电解质暴露在空气中，即使严格控制空气中的湿度，空气中残留的水分还是可能造成电解质中水分超标，电池性能恶化。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种可显著改善电池高温存储性能的锂离子电池及其聚合物电解质。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚合物电解质，其包括锂盐、非水溶剂及分散在其中的聚合物，所述的聚合物为偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物，所述的聚合物占聚合物电解质的总质量百分比为1％～20％，大于20％则聚合物在电解液中容易团聚而无法分散，不能制备均匀的电解液。

作为本发明锂离子电池聚合物电解质的一种改进，所述的聚合物占聚合物电解质的总质量百分比为4％～17％。

作为本发明锂离子电池聚合物电解质的一种改进，所述的聚合物占聚合物电解质的总质量百分比为15％。

作为本发明锂离子电池聚合物电解质的一种改进，所述六氟丙烯单元占共聚物的重量百分比在4％～10％之间。

作为本发明锂离子电池聚合物电解质的一种改进，所述的六氟丙烯单元占共聚物重量百分比为7％。

作为本发明锂离子电池聚合物电解质的一种改进，所述的锂盐为六氟磷酸锂。

相对现有技术，本发明生产聚合物电解质的过程中不需要使用单体、引发剂，不存在未反应的单体，不需要保存引发剂，且电解液不用暴露在空气中，不需要严格的干燥环境，不消耗额外的溶剂，生产成本低。

本发明的另一个目的是提供一种锂离子电池，其包括正极及正极活性物质、负极及负极活性物质、正极与负极之间的隔离膜以及聚合物电解质，聚合物电解质为上述段落所述的聚合物电解质。

作为本发明锂离子电池的一种改进，所述的正极活性物质为钴酸锂。

作为本发明锂离子电池的一种改进，所述的负极活性物质为人造石墨。

相对现有技术，本发明直接将聚合物加入液态电解质中，聚合物可随着电解液的浸润迁移到极片内部，对极片内部形成保护作用，降低电池在高温条件下的厚度膨胀率，显著改善电池的高温存储性能。

具体实施方式

下面结合实施例和测试结果，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

正极制备：正极材料配比为：钴酸锂(LiCoO₂，正极活性物质，重量百分比94％)、乙炔黑(导电材料，重量百分比3％)、聚偏二氟乙烯(PVDF，粘结剂，重量百分比3％)。将PVDF加入到N-甲基吡咯烷酮中，用高速搅拌机搅拌，使聚合物完全溶解，形成均匀的溶液。往此溶液中加入乙炔黑，搅拌分散均匀；然后加入LiCoO₂，搅拌分散形成均匀的阴极浆料。将此浆料涂覆到铝箔集流体上，烘干溶剂，将极片压实，裁片，得到单元正极极片。