[发明专利]凝胶电解质

说明书

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池的凝胶电解质。

【背景技术】

锂离子电池具有高能量密度、大功率、高电压和弱记忆效应等优点，近年来被广泛用作储能设备。目前常规锂离子电池采用液态电解质，其主要由有机溶剂、锂盐和功能添加剂组成，电导率可达10^-2S/cm，但存在胀气、漏液、挥发、易燃等危险。采用固态电解质能够提高锂离子电池的安全性能，但电导率差且氧化电位低。因此，能够兼具液态电解质良好的电导率与固态电解质良好的力学性能的凝胶电解质成为了研究热点。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种取代锂离子电池液态电解质，从而提高锂离子电池安全性能的凝胶电解质。

为了实现上述目的，本发明提供一种凝胶电解质，包括基质聚合物、增塑剂及锂盐，且所述基质聚合物、所述增塑剂及所述锂盐的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.1-0.3)；所述增塑剂主要由烷基取代咪唑阳离子、N-烷基吡啶阳离子及单核阴离子组成。

在一个优选实施方式中，所述基质聚合物为聚环氧乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。

在一个优选实施方式中，所述烷基取代咪唑阳离子至少是如下结构中的一种：

其中R₁为CH₃，R₂是CH₃、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉、C₂H₄或C₃H₆。

在一个优选实施方式中，所述N-烷基吡啶阳离子的结构式为

其中R₃为CH₃。

在一个优选实施方式中，所述单核阴离子为ClO4-、BF4-、PF6-、AsF6-、CF₃SO3-及N(CF₃SO₂)₂^-中的至少一种。

在一个优选实施方式中，所述锂盐为LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiCF₃SO₃及Li N(CF₃SO₂)₂中的至少一种。

在一个优选实施方式中，还包括无机纳米添加剂。

在一个优选实施方式中，所述无机纳米添加剂为TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、MgO及CuO中的一种。

在一个优选实施方式中，其锂离子电导率为0.4×10^-4S/cm-0.9×10^-3S/cm。

本发明提供的凝胶电解质主要由基质聚合物、液态增塑剂及锂盐组成，液态增塑剂的加入能够减小基质聚合物的结晶度，使基质聚合物链段中无定形区域增多，导致与锂离子络合的官能团数量增多，从而增大离子电导率。此外，组成液态增塑剂的咪唑类和吡啶类物质本身具有较高的离子电导率，还能够克服有机溶剂易挥发等缺点。该凝胶电解质具有高弹性、质量轻且与电极接触良好等优点，能够提高锂离子电池的安全性能。

【附图说明】

图1为本发明提供的凝胶电解质的制备流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

本发明提供一种凝胶电解质，包括基质聚合物、增塑剂及锂盐。所述基质聚合物、所述增塑剂及所述锂盐的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.1-0.3)。所述凝胶电解质的锂离子电导率可达0.4×10^-4S/cm-0.9×10^-3S/cm。