[发明专利]一种锂金属用阻燃凝胶电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种锂金属用阻燃凝胶电解质及其制备方法和应用，该方法包括以下步骤：S1、将聚丙烯酸乙酯‑丙烯酸溶解于溶剂a中得到溶液A，将LiOH溶解于溶剂a中得到溶液B，再将溶液B滴加到溶液A中，充分反应后得到溶液C；S2、将锂盐溶解于有机溶剂b中，充分混合后得到溶液D，再将溶液C和溶液D充分混合后得到溶液E；S3、将溶液E浇筑到聚四氟乙烯模具中，放入40℃的鼓风烘箱中保温30分钟，再将其转移到真空干燥箱中80℃保温4小时后迅速转移至手套箱中，从聚四氟乙烯模具中取出后裁成圆片，得到锂金属用阻燃凝胶电解质；该锂金属用阻燃凝胶电解质在室温下具有较高的离子电导率及锂离子迁移能力、良好的电化学稳定性和优良的阻燃性。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种锂金属用阻燃凝胶电解质及其制备方法和应用。

背景技术

随着电动汽车及便携式电子设备等产品在日常生活中的普及，人类对储能设备的要求越来越高。在诸多的储能装置中，锂离子电池具有能量密度大、无记忆效应、环境友好且自放电小等优点，已成为目前国内外应用广泛的一类储能装置。电解质作为锂离子中极为重要的组成部分之一，其对液态锂离子电池的安全性和电化学性能都有极大的影响。聚合物电解质一方面由于其表面均匀微孔的存在，锂离子流可以平缓通过电解质；另一方面聚合物网络结构为固态电解质界面膜提供了支撑，使其不易被破坏，因此聚合物电解质可以有效地抑制锂枝晶的形成，避免造成电池短路危及人身安全。聚合物电解质制备的凝胶电解质结合了液态电解质和全固态电解质的优点，成为新一代可应用于高性能储能装置的电解质。现有的凝胶电解质室温下离子电导率以及迁移锂离子的能力有所下降，且其阻燃性能较差，仍有不小的发展空间。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种锂金属用阻燃凝胶电解质及其制备方法和应用，该方法制备的锂金属用阻燃凝胶电解质在室温下具有较高的离子电导率及锂离子迁移能力、良好的电化学稳定性和优良的阻燃性。

本发明采用以下技术方案：

一种锂金属用阻燃凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚丙烯酸乙酯-丙烯酸溶解于溶剂a中得到溶液A，将LiOH溶解于溶剂a中得到溶液B，再将溶液B滴加到溶液A中，充分反应后得到溶液C；

S2、将锂盐溶解于有机溶剂b中，充分混合后得到溶液D，再将溶液C和溶液D充分混合后得到溶液E；

S3、将溶液E浇筑到聚四氟乙烯模具中，放入40℃的鼓风烘箱中保温30分钟，再将其转移到真空干燥箱中80℃保温4小时后迅速转移至手套箱中，从聚四氟乙烯模具中取出后用裁刀裁成圆片，得到锂金属用阻燃凝胶电解质。

优选地，步骤S1中所述聚丙烯酸乙酯-丙烯酸的制备过程为：将摩尔比为3:1:6.09×10^-5:0.141的丙烯酸乙酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈和二氧六环加入到聚合管中，真空封管后在油浴中进行反应，在反应温度为65℃条件下，反应16h后，得到聚丙烯酸乙酯-丙烯酸。

优选地，步骤S1中所述溶剂a为甲醇、四氢呋喃中的一种或多种有机物的水溶液，其中所述溶液A的质量浓度为5wt％～40wt％。

优选地，步骤S1中所述溶液C的质量浓度为5wt％～40wt％。

优选地，步骤S2中所述锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或多种。

优选地，步骤S2中所述有机溶剂b为磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、离子液体中的一种或多种；所述溶液D中锂盐的浓度为1mol/L～3mol/L。

优选地，步骤S2中所述溶液D的添加质量占溶液E总质量的50％～80％。

一种锂金属用阻燃凝胶电解质，所述锂金属用阻燃凝胶电解质由权利要求1-7任一项所述的锂金属用阻燃凝胶电解质的制备方法制得。