[发明专利]一种凝胶聚合物电解质前驱体、电解质、凝胶电池及方法

说明书

本发明提供一种凝胶聚合物电解质前驱体、电解质、凝胶电池及方法，将环硅氧烷、单环氧封端的硅氧烷、双环氧封端的硅氧烷中一种或多种、催化剂、锂盐、环醚单体、交联剂、磷系阻燃剂溶解在碳酸酯混合溶剂中制得；将上述凝胶聚合物电解质前驱体在0.1Mpa～50Mpa、20℃‑80℃条件下，原位聚合2h～96h，得到凝胶聚合物电解质；将上述凝胶聚合物电解质前驱体注入到干电芯中对电极和隔膜进行浸润；将浸润后的电芯在0.1Mpa～50Mpa、20℃‑80℃条件下，原位聚合2h～96h，得到具有原位聚合的凝胶聚合物电解质的凝胶电池。本发明的前驱体溶液粘度低，易于流动，便于进入到电芯中电极片的内部，对材料浸润，有助于电池材料性能的发挥，制得电池的安全性能、电池的容量发挥和倍率性能均有提升。

技术领域

本发明属于凝胶电解质及其电池技术领域，具体属于高安全高倍率性能的凝胶聚合物电解质前驱体、凝胶电池及方法。

背景技术

为解决高能量密度电池的易燃易爆的安全性问题，目前市场着重开发阻燃电解液和凝胶电解质技术等，阻燃电解液主要通过阻燃添加剂降低电解液溶剂的易燃性，从而提升电池的安全性，但是阻燃添加剂的用量较大，损害电池的容量发挥，并且电池安全性能提升不明显；凝胶电解质主要通过胶类的框架限制作用，提升吸液能力，增强电解液的热稳定性，从而提升电池的安全性能，但是凝胶电解质粘度大，降低电解质的离子电导率，损害电池的倍率性能，降低电池的快充快放能力。总而言之，目前研发的技术在提升电池安全性能的同时降低了电池的容量发挥和倍率性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种凝胶聚合物电解质前驱体、电解质、凝胶电池及方法，在提升电池安全性能的同时提高了电池的容量发挥和倍率性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种凝胶聚合物电解质前驱体，原料包括：

环硅氧烷、单环氧封端的硅氧烷、双环氧封端的硅氧烷中一种或多种、催化剂、锂盐、环醚单体、交联剂、磷系阻燃剂；

将上述原料溶解在碳酸酯混合溶剂中制得凝胶聚合物电解质前驱体。

进一步的，以质量份数计，各原料用量为：

催化剂0.1-5份、锂盐5-30份、环醚单体组分3-40份、交联剂0.5-10份、磷系阻燃剂0.5-10份、碳酸酯混合溶剂组分60-95份、环硅氧烷组分0.5-20、单环氧封端的硅氧烷0.2-30份、双环氧封端的硅氧烷0.2-30份。

进一步的，环醚单体为四氢呋喃、1、3-环氧戊烷、三聚甲醛、环氧丙烷、环氧氯丙烷中的一种或多种；

交联剂为乙二醇缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、聚乙二酵二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、异氰尿酸三缩水甘油醚中的一种或多种。

进一步的，环硅氧烷为二甲基环硅氧烷、三甲基环三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷的一种或多种；

单环氧封端的硅氧烷为二乙氧基(3-缩水甘油基氧基内基)甲基硅烷、三甲氧基[2-(7-氧杂二环[4.1.0]庚-3-基)乙基]硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷的一种或多种；

双环氧封端的硅氧烷为1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1.3.3-四甲基二硅氧烷；

磷系阻燃剂包括六苯氧基环三磷腈、六氯三聚磷腈、乙氧基五氟环三磷腈、磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸甲苯二苯酯的一种或多种。

进一步的，所述碳酸酯混合溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯的混合物。

进一步的，所述催化剂为三氟化硼及其络合物、氯化锡、三氟甲基磺酸、五氟化磷、六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰中的一种或多种。