[发明专利]用于二次锂电池的交联互穿型复合电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池电解质，公开了用于二次锂电池的交联互穿型复合电解质及其制备方法，复合电解质包括聚合物电解质和无水电解液；二次锂电池内设有为柔性无机SiO₂纳米纤维膜的隔膜；复合电解质位于锂电池的电极和隔膜之间；聚合物电解质为四甘醇二丙烯酸酯单体和2,2,3,3‑四氟丙基甲基丙烯酸酯单体聚合而成；聚合物电解质呈三维的网络状，无水电解液填充于网络状的聚合物电解质内，并使复合电解质整体形成凝胶状；无水电解液由有机溶剂和锂盐组成。通过四甘醇二丙烯酸酯单体和2,2,3,3‑四氟丙基甲基丙烯酸酯单体在隔膜和二次锂电池的电极之间原位聚合，形成包裹无水电解液的网络状聚合物电解质，有优异的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂电池电解质，尤其涉及用于二次锂电池的交联互穿型复合电解质及其制备方法。

背景技术

随着科技的进步，个人智能设备的普及率越来越高，与此同时应用于智能设备的可充放电的二次锂电池也得到广泛的应用。

现有技术的二次锂电池，有的采用电解液作为导电介质，电解液中的含有易挥发和易燃的碳酸酯溶液，充放电产生热量，导致锂电池容易出现漏液、着火、甚至爆炸等安全隐患；有的采用固态聚合物电解质，固态聚合物电解质的基体包括聚醚类、聚碳酸酯类和聚丙烯酸酯类，固态聚合物电解质虽然具有较好的安全性能，但是不利于锂离子的传导，导致使用固态聚合物电解质的二次锂电池的放电比容量低，充放电的效率差，使用一段时候后，容易出现锂离子的过度沉积而短路。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一目的在于提出一种用于二次锂电池的交联互穿型复合电解质，含有的聚合物电解质呈网络状，具有电导率高和电化学稳定的优点，有着优异的循环性能和倍率性能。

本发明的另一目的在于提出一种复合电解质的制备方法，在二次锂电池内形成原位聚合的复合电解质。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于二次锂电池的交联互穿型复合电解质，所述复合电解质包括聚合物电解质和无水电解液；

所述二次锂电池内设有为柔性无机SiO₂纳米纤维膜的隔膜；所述复合电解质位于所述二次锂电池的电极和所述隔膜之间；

所述聚合物电解质为四甘醇二丙烯酸酯单体和2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯单体聚合而成；

所述聚合物电解质呈三维的网络状，所述无水电解液填充于网络状的所述聚合物电解质内，并使所述复合电解质整体形成凝胶状；

所述无水电解液由有机溶剂和锂盐组成。

优选的，所述四甘醇二丙烯酸酯单体和所述2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯单体的质量比为(1-3)：(1-3)。

2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯的分子链中存在大量的强吸电子基团(–C–F),因此具有很好的电化学稳定性。

优选的，所述锂盐包括LiPF₆、LiBOB、LiFSI、LiTFSI、LiSbF₆、LiA1O₂和LiAlCl₄中的至少一种。

四甘醇二丙烯酸酯单体与2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯单体的化学性质稳定，不会与锂盐产生副反应。还可以使不同锂盐有效的解离，有助于锂离子传输。

优选的，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂和腈类溶剂中的至少一种。

优选的，所述无水电解液中的所述锂盐的浓度为0.1-5M。

进一步的，一种复合电解质的制备方法，用于制备以上所述的用于二次锂电池的交联互穿型复合电解质，包括以下步骤：