[发明专利]一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质的制备方法

说明书

本发明涉及一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质及其制备方法；属于高性能电池开发技术领域。所述的凝胶聚合物电解质由酰胺基单体材料聚合而成，且酰胺基单体材料自身以及多孔支撑材料之间形成氢键作用。其制备方法为：将按设计组分配取的酰胺基单体材料和锂离子电池液态电解液充分混合均匀，在富羟基、羧基的多孔支撑材料上聚合成膜，得到多网络结构高强度的界面增强聚酰胺基凝胶聚合物电解质。本发明凝胶聚合物电解质组分设计合理、制备工艺简单可控，所得产品性能优良，便于大规模的工业化生产。

技术领域

本发明设计一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质及其制备方法；属于高性能电池开发技术领域。

背景技术

锂离子电池二次电池因其高能量密度，已经成为混合电动汽车、便携式电子设备等领域的首选储能技术。随着锂离子电池的广泛应用，市场对其安全性、轻型化的要求也越来越高，如何设计长循环寿命，高安全性能的锂离子电池成为当今二次电池研发和应用的热点问题。

目前商用的锂离子电池电解质多为液态电解质，在使用过程中存在电解液泄露的风险。同时锂离子在负极的不均匀沉积，容易形成锂枝晶，产生死锂从而减少活性锂，降低电池循环寿命，甚至可能刺穿隔膜导致电池内部短路，造成严重安全事故。而使用凝胶聚合物电解质可以避免传统液态电解液泄露的问题，可以灵活加工成任意形状，同时保留了较高的离子电导率和电极相容性。

然而目前常用的凝胶聚合物电解质由于较大含量绝缘性聚合物的添加，存在离子电导率降低过大，电极浸润性差使得正负极界面恶化的严重问题。因此，设计一种安全环保，同时兼顾电化学性能的凝胶态聚合物电解质是目前电解质研究的重点。

发明内容

本发明旨在提供一种锂离子电池多网络结构凝胶聚合物电解质及其制备方法，基于多网络结构的凝胶聚合物电解质，一方面使得电解液固化减少漏液隐患，另一方面高液相成分保持了良好的界面相容性，改善界面电阻，进一步提高锂离子电池的电化学性能。

本发明一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质材料；所述凝胶聚合物电解质所用原料包括酰胺基单体材料和锂盐；所述酰胺基单体材料能聚合得到聚合物，且酰胺基单体材料自身以及多孔支撑材料之间形成氢键作用；所述的酰胺基聚合物由N,N-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-烯丙基甲酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-甲基-2-丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-乙基-2-甲基丙烯酰胺中至少一种聚合而成。

本发明一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质材料；酰胺基聚合物材料的质量分数为1-50wt％。其中优选地，酰胺基聚合物材料的质量分数为1-10wt％、进一步优选为1-5wt％、更进一步优选为1-3wt％。

本发明一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质材料；当锂离子电池正极材料为LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂时；所用聚酰胺基聚合物的单体优选为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。当锂离子电池正极材料为磷酸铁锂时，所用酰胺基有机单体优选为N-烯丙基甲酰胺。

本发明一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质材料；所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。所述锂盐占酰胺基单体材料和锂盐总质量的80-95％。