[发明专利]一种凝胶电解质前驱体及其应用

说明书

本发明涉及一种凝胶电解质前驱体及其应用，所述凝胶电解质前驱体包括凝胶骨架单体、柔性添加剂、交联剂、聚合引发剂及锂盐；将其与电解液混合，经原位聚合凝胶化，烘烤，得到弹性多孔形态凝胶电解质；由其组装得到的半固态电池能吸收电池内电解液，减少电池中游离电解液的存在，同时，被吸收的电解液与弹性多孔状态凝胶电解质形成新的凝胶电解质，保证电解质具有高的电导率，保证了电池的电性能；同时，减少了电解液的用量，进而达到提高电池的安全性能的目的。

技术领域

本发明属于电池材料领域，涉及一种凝胶电解质前驱体及其应用。

背景技术

随着社会的快速发展和进步，能源短缺及环境污染问题日益严重，人们对于清洁能源需求变得日益重视；同时，新能源汽车日益普及，能源动力发展日益扩大，促使人们开发更高能量密度的锂离子电池。目前商用锂电池已经出现能量密度的瓶颈，在高能量密度方面很难有提升，固态电池作为下一代电池已经被提到了前沿位置，但是固态电池研发难度大，工艺要求较高，目前还不能马上实现量产，因此半固态电池作为一种过渡产品应运而生。

新能源汽车自燃现象层出不穷，人们一直尝试开发更加安全可靠的新型电池，全固态电池因其不含电解液成分，在电芯内部可以更加稳定地存在，引起人们的普遍关注；但是，目前全固态电池技术尚不成熟，距离工业化还有很长的路要走，半固态电池作为液态电池与全固态电池的中间产品，可以减少电芯内部电解液的用量，在一定程度上改善电芯的安全性能，是目前最接近也最易实现量产的过渡产品。

固态电池从制备方法上划分主要可以分为：①半固态电池；②全固态电池，其中全固态电池正负极隔膜之间是固固接触，Li⁺传导阻力较大，目前性能很难达到传统液态电池水准；半固态电池作为传统液态电池到全固态电池中间的过渡态，无论在制备的可操作性，电池的倍率性能，循环性能都优于全固态电池；

CN105206871A公开了一种通过电化学方式来制备凝胶电解质方法，具体来说是将电化学器件的电极作为电镀池中的阴极，将配置好的电凝胶溶液放入电镀池中，并在阴极和阳极之间施加电压，持续一定时间后就会使凝胶电解质直接沉积在阴极表面形成水凝胶膜片，其制备工艺复杂，成本高。

CN110224163A公开了一种基于聚合物凝胶电解质膜的柔性醇类燃料电池及其制备方法，包括以下步骤：S1，将聚合物加入到去离子水中，搅拌形成均一透明的粘稠溶液A；S2，将碱性物质加入到醇类溶液中，搅拌形成均一透明的溶液B；S3，将溶液B加入到粘稠溶液A中，搅拌进行反应，反应结束后冷却，获得产物C；S4，将产物C进行涂膜操作，获得预设厚度的膜，完成聚合物凝胶电解质膜的制备；其中，步骤S1中的聚合物为聚乙烯醇或聚丙烯酰胺；上述凝胶电解质膜用于全固态电池存在倍率性能和循环性能不足的问题。

半固态电池作为传统液态电池到全固态电池的过渡产品，需要兼具传统液态电池优良的倍率及循环性能，同时又要有全固态电池的安全性能，为了提高电池的安全性能就要尽可能地减少电解液的用量，电解液是电池体系内部闪点最低，沸点最低的物质，也是最容易燃烧的物质，所以减少液态电解液的使用量，是提高电池安全性的重要手段，凝胶态电解质作为安全的电解质非常受到关注。

因此，开发一种适于用半固态电池使得电池具有与传统液态电池相当的电性能，且具有更高的安全性的凝胶电解质前驱体仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝胶电解质前驱体及其应用，所述凝胶电解质前驱体包括凝胶骨架单体、柔性添加剂、交联剂、聚合引发剂及锂盐；将其与电解液混合，经原位聚合凝胶化，烘烤，得到弹性多孔形态凝胶电解质；由其组装得到的半固态电池能吸收电池内电解液，减少电池中游离电解液的存在，同时，被吸收的电解液与弹性多孔状态凝胶电解质形成新的凝胶电解质，保证电解质高的电导率，保证了电池的电性能；同时，减少了电解液的用量，进而达到提高电池的安全性能的目的。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：