[发明专利]凝胶聚合物电解质、锂离子二次电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种凝胶聚合物电解质，是由在‑30℃～30℃下为液态的混合物，在45℃～85℃下高温聚合而形成的；以混合物质量为100％计，包括：组分A：占0.5％～5％，包括至少一种含有一个不饱和双键的有机单体；组分B：占0.01％～5％，包括至少一种交联剂，所述交联剂含有至少两个不饱和双键；组分C：占0.0001％～1.55％，包括至少一种热引发剂和/或至少一种光引发剂；组分D：液态锂离子电池的液态电解液，包括有机溶剂和锂盐。同时公开了这种凝胶聚合物电解质的制备方法、具有这种凝胶聚合物电解质的锂离子二次电池及制备方法。本发明的凝胶聚合物电解质化学性能以及电化学性能稳定，提高了锂离子电池的循环寿命与耐高温性能，具有高安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的电解质，特别是凝胶聚合物电解质及其制备方法，以及具有该凝胶聚合物电解质的锂离子二次电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长以及对环境友好等优点而广泛应用于手机、笔记本电脑等数码类产品，并且被认为是用于电动汽车(EV)及混合动力汽车(HEV)的理想动力电池。

按电解质划分，目前锂离子电池可以分为液态锂离子电池以及聚合物锂离子电池。液态锂离子电池具有大电流充放电、低温充放电性能良好的优点，但是液态电解液容易泄露引起燃烧、爆炸等安全问题。聚合物锂离子电池则不存在电解液泄露所造成的安全问题，引起越来越广泛的研究与关注。聚合物电解质包括凝胶聚合物电解质以及全固态电解质，其中全固态电解质主要以等离子体增强氧化物(PEO)为代表，但是其电导率极低，约为10^-8s·cm^-1，因此阻碍了其应用。

欧洲专利申请“Gel electrolyte including additives for rechargeablelithium battery,and rechargeable lithium battery including same”(公开号：EP2400589A1，公开日期： 2011-12-28)公开了一种凝胶电解质的制备，该凝胶体由多种含不饱和双键的碳酸酯类、醚类以及酮类的单体经引发剂热聚合而成。

美国专利申请“Polymer gel electrolyte and lithium battery employingthe same”(公开号：US6949318B2，公开日期：2005-09-27)公开了一种聚合物凝胶电解质，该聚合物包括两相，一相为聚醇类，另一相为聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚芳酯、聚丙烯酯中的一种或其中的几种混合物。

中国专利申请“一种凝胶聚合物电解质的制备方法”(公开号：CN1645662A，公开日期：2005-07-27)也公开了关于凝胶聚合物电解质的制备方法。

以上公开的现有技术都能得到凝胶状电解质，但是其基体主要是聚丙烯及其衍生物、聚碳酸酯及其衍生物的链状共聚物，长时间在高温环境下容易被其中的含有锂盐的有机溶剂腐蚀，从而降低锂电池的循环寿命。作为物理性聚合物凝胶，容易随着温度变化而发生可逆的热分解变化，这不利于锂电池在高温环境下工作。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的之一是提供一种聚合物锂离子电池的凝胶聚合物电解质，具有良好的耐高温性能、机械强度、锂离子迁移率，本发明的目的之二是提供一种这种凝胶聚合物电解质的制备方法，本发明的目的之三是提供一种具有这种凝胶聚合物电解质的锂离子二次电池，本发明的目的之四是提供一种这种锂离子二次电池的制备方法。

技术方案：一种凝胶聚合物电解质，是由在-30℃～30℃下为液态的混合物，在 45℃～85℃下高温聚合而形成的；以所述混合物质量为100％计，所述混合物包括以下组分及含量：

组分A：包括至少一种含有一个不饱和双键的有机单体，所述组分A占所述混合物的0.5％～5％；所述有机单体的通式为：