[发明专利]一种新型具有互穿网络结构凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种新型具有互穿网络结构凝胶电解质，其特征在于：所述凝胶电解质中各个组份的质量百分含量为：

不饱和酯类单体：0～10％；

交联剂：2～8％；

聚合物基质：0～10％；

热引发剂：0.5％～1％；

锂盐电解液：80％～90％；

其中，所述不饱和酯类单体和聚合物基质的含量不同时为0。

2.如权利要求1所述的新型具有互穿网络结构凝胶电解质，其特征在于：所述锂盐电解液中，锂盐浓度为0.5～2.0mol·L^-1。

3.如权利要求1或2所述的新型具有互穿网络结构凝胶电解质，其特征在于：所述不饱和双键酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯中的一种或几种。

4.如权利要求1或2所述的新型具有互穿网络结构凝胶电解质，其特征在于：所述交联剂为聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。

5.如权利要求1或2所述的新型具有互穿网络结构凝胶电解质，其特征在于：所述聚合物基质包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚乙烯基吡啶、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或几种。

6.如权利要求1或2所述的新型具有互穿网络结构凝胶电解质，其特征在于：所述热引发剂是过氧化苯甲酰或者是偶氮二异丁腈。

7.如权利要求1或2所述的新型具有互穿网络结构凝胶电解质，其特征在于：所述锂盐电解液中的液态有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚乙酯、碳酸二丙酯、碳酸亚丁酯等一种或是它们的混合物；所述盐电解液中的锂盐为LiPF₆、LiClO₄、LiN(CF₃SO₂)₂、LiBF₄或LiCF₃SO₃。

8.一种新型具有互穿网络结构凝胶电解质的制备方法，其特征在于：所述凝胶电解质中各个组份的质量百分含量为：

不饱和酯类单体：0～10％；

交联剂：2～8％；

聚合物基质：0～10％；

热引发剂：0.5％～1％；

锂盐电解液：80％～90％；

其中，所述不饱和酯类单体和聚合物基质的含量不同时为0；

在充有氩气的手套箱中将不饱和酯类单体、交联剂和聚合物基质溶于0.5～2.0mol.L^-1锂盐电解液，在磁力搅拌下混合均匀，用热引发剂引发自由基聚合，先逐渐升温到55～65℃预聚合0.8～1.2h，然后继续升温至75～90℃使混合液热聚合0.2～0.75h，制得具有互穿网络结构凝胶电解质。

9.一种新型具有互穿网络结构凝胶电解质的应用，其特征在于：将所述凝胶电解质应用于聚合物锂离子电池的制备，所述聚合物锂离子电池的制备方法包括：

a)制备正极活性材料浆体，将该正极活性材料浆体涂布在铝箔上，在真空烘箱干燥，辊压，再切成预定大小制得锂离子电池的正极；

b)制备负极活性材料浆体，将该负极活性材料浆体涂布在铜箔上，在真空烘箱干燥，辊压，再切成预定大小制得锂离子电池的负极；

c)利用刮板将正极活性材料浆体涂覆铜箔上，进行烘干和层叠，并切割成预定尺寸的正极板；

d)将裁剪好的正负极片焊上极耳，隔膜叠层成电芯；

e)将电芯装入铝塑膜中，抽真空，热压顶封和边封，留出注液口；

f)注入凝胶电解质前驱溶液，前驱溶液的各个组份的百分含量为：

不饱和酯类单体：0～10％；

交联剂：2～8％；

聚合物基质：0～10％；

热引发剂：0.5％～1％；

锂盐电解液：80％～90％；

其中，所述不饱和酯类单体和聚合物基质的含量不同时为0；

g)抽真空预封口后进行热聚合：先逐渐升温到50～60℃预聚合0.8～1.2h，然后继续升温至75～90℃使混合液热聚合0.2～0.75h；

h)进行抽真空排气封口化成，分容，制得锂离子电池。

10.如权利要求9所述的新型具有互穿网络结构凝胶电解质的应用，其特征在于：所述步骤a)由钴酸锂构成的正极活性物质、由乙炔黑构成的导电剂和由聚偏氟乙烯构成的粘结剂溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中，其中，三种组份的质量百分含量为：正极活性物质92％、导电剂5％、粘结剂3％；得到正极活性材料浆体；

所述步骤b)中，由石墨构成的负极活性物质、由乙炔黑构成的导电剂和由聚偏氟乙烯构成的粘结剂溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中，其中，三种组份的质量百分含量为：负极活性物质94％、导电剂5％、粘结剂1％；得到负极活性材料浆体；

所述步骤c)中，利用420um开口的刮板将正极活性材料组合物涂覆在178um厚和5.1cm宽的铜箔上。