[发明专利]一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤A：凝胶聚合物电解质的预聚合，步骤B：凝胶聚合物电解质的配制，步骤C：凝胶聚合物锂离子电池的制备。优点是：凝胶聚合物电解质的预聚合阶段，在充分的搅拌和长时间的加热反应下，以及后期补加引发剂，单体的转化率达到很高的水平，通过与含羧基或羟基的功能单体共聚，合成出了一侧链带可反应基团的线性聚合物，此线性聚合物通过与交联剂受热反应形成化学键交联的凝胶，解决了先前化学交联法单体转化率低而引起的电池性能恶化问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解质材料的设计和制造领域，涉及了一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法。

背景技术

目前市售的锂离子电池为液体电解质电池。液体电解质一般由锂盐、有机溶剂及添加剂组成，其室温下为易于流动的液体状态。在电池受到强烈碰撞或电池内部膨胀等作用后，电池包装很容易发生破损，液体电解质会泄漏出来。由于液体电解质含有大量的易燃、易爆的有机溶剂，因而产生极大的安全隐患。

固体聚合电解质电池具有比能量高，不漏液，不易燃，结构简单，可以制成任意形状的超薄型电池等优点而备受关注。但固体聚合物电解质由于较低的室温电导率，目前仍难以实际应用。

凝胶聚合电解质常温下具有类似果冻状的外观，无法自由流动，具有良好的力学性能和空间尺寸稳定性，同时凝胶聚合物电解质内部保有较大量的有机溶剂，有着良好的室温离子电导率。因此凝胶聚合物兼具液态电解质和固态电解质优点的同时，避免了液态电解质易泄露或释放易燃蒸汽的等安全问题以及固态电解质离子电导率低下等缺点。

传统上凝胶聚合物电解质的制备方法主要有Bellcore法、倒相法、浇注法、延流法、丝网印刷法、电纺丝法等，其原理均是利用分子链间存在相互作用力而形成物理交联，再吸入电解液后制成凝胶聚合物电解质。然而，当温度升高或长时间放置后，易因分子链间作用力减弱而发生溶胀、溶解，导致电解液溢出，电池性能恶化。

化学交联法是运用化学反应或辐射来制备电解质的一类方法，把低分子单体、引发剂、交联剂、液体电解质以及其它添加物混合均匀，然后浸润到无纺布或锂离子电池隔膜上，再通过UV、加热、γ射线等直接引发单体聚合制备电解质。这种方法亦可以称之为现场聚合或者原位聚合法。此方法的交联是通过生成新的化学键而产生的，键能较大不易断裂，与物理交联法相比具有不受温度和时间的影响，热稳定性好等优点。但是该方法存在单体转化率低的问题，未反应的单体残留在电池内部，易发生发生分解反应，分解后的产物会沉积在电极表面增大电解质与电极间的界面电阻，导致电池在高倍率和低温条件下的放电比容量下降。

发明内容

本发明的目的是：针对上述不足，提供一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种凝胶聚合物锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：步骤A：凝胶聚合物电解质的预聚合：将5-40质量份的烯烃类或丙烯酸酯类单体、0.3-2.4质量份的含羧基、羟基的丙烯酸及酯类功能单体、60-95质量份的有机溶剂、1-2mol/kg(对有机溶剂)的锂盐加入到反应釜中搅拌均匀，通入氮气排出反应釜和物料中的氧气，并保持一定的压力，边搅拌边升温，待反应釜中的物料温度升到65℃时，加入0.05-0.4质量份的引发剂，然后升温到75℃-80℃开始反应，反应6-10小时，之后补加0.02-0.16质量份的引发剂继续反应2小时，反应完成后冷却至35℃-45℃出料备用，黏度在100-2000cps；

步骤B：凝胶聚合物电解质的配制：向制备好的凝胶聚合物预聚溶液中加入5-10质量份的交联剂，0.05-0.1份的催化剂并搅拌均匀，25℃以下保存0-12h，备用；