[发明专利]凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法。凝胶电解质膜的制备方法包括提供电池极片；制备不同粘度的凝胶电解质前驱体；利用所述不同粘度的凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成凝胶电解质膜，测试不同粘度下的凝胶电解质前驱体制备的凝胶电解质膜的机械强度制成对应的粘度‑机械强度标准曲线，根据目标凝胶电解质膜的预定机械强度对应该标准曲线选用不同粘度的凝胶电解质前驱体来进行制备得到目标凝胶电解质膜。本发明还涉及采用上述方法制备凝胶电解质膜、采用凝胶电解质膜获得凝胶电解质电芯后，再将所述凝胶电解质电芯制成锂离子电池的锂离子电池制备方法，及采用所述锂离子电池制备方法制备的锂离子电池。

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法。

【背景技术】

锂离子电池作为主要电源的领域已经由便携式移动设备发展到动力汽车、大型储能装置。随着社会发展和科技进步，人们对高功率和大容量的锂离子电池需求越来越迫切，而安全性是未来大型锂离子电池发展需要解决的首要问题。常用液态锂离子电池用的液态电解质都含有低闪点、低燃点的有机溶剂，易燃易爆，电池在短路、过充、受热、受猛烈撞击等极端情况下极易起火燃烧甚至爆炸，从而给锂离子电池的生产、运输和使用带来了安全隐患，也严重地制约了其在某些领域特别是在电动汽车领域的推广应用。

凝胶聚合物固态锂离子电池的正、负极活性物质及工作原理与液态锂离子电池的基本相同，但采用的不是游离的电解液，而是半固态的聚合物电解质。采用多孔聚合物作为骨架，以凝胶电解质替代液态电解质，作为一种特殊的物质形态，凝胶既不是液体也不是固体，但是也可以反过来说其既是液体也是固体，这种二元性保证了凝胶既具有隔膜的电子绝缘性，也具有液体电解质扩散传输物质的性质。此类电池不仅具有液态锂离子电池的高电压、长寿命以及清洁无污染等特点，电池因内部结构的变化而具备了液态电池所不具有的一些性质：凝胶聚合物将电解液以半固态的形式限制在一定范围，电解液流动性减弱，可以从根本上解决传统锂离子电池在使用过程中可能出现的漏液、易燃和爆炸等问题，显著提高了锂离子电池的安全性能。另外，凝胶聚合物锂离子电池还体现出成本低廉、有利于发展形状可控等一系列优点。

这类凝胶聚合物电解质电池，其外壳通常采用软性封装材料如铝塑膜。由于这种外壳非常容易受到外力变形需要使凝胶聚合物电解质电池具有一定的机械强度，以使电池上出现少量的变形时，也能保持电池良好的性能。同时由于不同种类电池产品需要不同机械强度的电解质膜，以允许不同程度的弯曲变形。目前，传统方法制备的电解质膜机械强度可控性差，因此，如何提高电解质膜机械强度可控性，以制备不同产品性能需求的电池成为研究的重点。

【发明内容】

为克服现有聚合物电解质膜机械强度可控性差的技术问题，本发明提供一种凝胶电解质膜、锂离子电池及其制备方法。

本发明解决技术问题的技术方案是提供一种凝胶电解质膜制备方法，其包括提供电池极片；制备不同粘度的凝胶电解质前驱体；利用所述不同粘度的凝胶电解质前驱体于所述极片至少一表面形成凝胶电解质膜，测试不同粘度下的凝胶电解质前驱体制备的凝胶电解质膜的机械强度制成对应的粘度-机械强度标准曲线，根据目标凝胶电解质膜的预定机械强度对应该标准曲线选用不同粘度的凝胶电解质前驱体来进行制备得到目标凝胶电解质膜。

优选地，所述凝胶电解质前驱体粘度范围为10-500cp；所述电池极片为正极极片和/或负极极片。

优选地，所述凝胶电解质前驱体包括液态混合物A与液态混合物B，在液态混合物A中，以液态混合物A的总质量为100％，所述液态混合物A包括高分子聚合物基体：1％-40％，有机溶剂：20％-90％及添加剂：0％-10％；在液态混合物B中，以液态混合物B的总质量为100％，所述液态混合物B包括锂盐：1％-50％，增塑剂：10％-98％及添加剂：1％-40％；在含量1％-50％范围内，通过调节锂盐的添加量，制备不同粘度的凝胶电解质前驱体。