[发明专利]一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法，包括：一种锂离子电池凝胶电解液，其特征在于，包括：凝胶因子、电解液溶剂、电解液锂盐和功能添加剂，其中，凝胶因子包括凝胶单体、交联剂和引发剂，凝胶单体为丙烯酸异氰基酯类化合物，其化学结构式为：其中，R为CH₃、C₂H₅或H，10≤n≤100。本发明实现了在保证凝胶电解液优点的基础上，减少了凝胶因子的用量，降低了凝胶电解液的粘度，提高了凝胶电解液中离子的电导率，从而在保证凝胶电池安全性和机械性能的前提下，提高了凝胶电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及机械制造领域，更具体的说是涉及一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有电压高、质量轻、体积小、能量密度高、无记忆效应、环保性良好和使用寿命长等优点，是可供选择综合性能最好的可充电电池，从而被广泛应用于手机、笔记本电脑等电子产品以及电动工具方面，近年来其在电动汽车、电动自行车、航天航空、军事移动通信工具和设备等领域的运用也已经崭露头角，并且正逐步取代铅酸和Ni-Cd等传统电池，获得了市场的主导地位。锂离子电池所用电解液一般分为液态电解液和凝胶电解液两种，但液态电解液普遍存在安全性较差、电池硬度不够易变性等问题。相比传统的液态电解液，凝胶电解液体系将游离态的溶剂分子固定在高分子凝胶骨架之中，不存在或较少存在游离态的溶剂，因而减少了电解液渗漏的风险，有效降低了电池体系的燃烧性，进而提高了电池的安全性。同时，高分子骨架将整个电芯连成一个整体，有利于减少电芯变形和膨胀。

近年来，人们投入了大量的精力来研制锂离子电池凝胶电解液，发展了多种制备凝胶电解液的方法，概括起来，主要有原位凝胶法和涂布热压法两种。其中，原位凝胶法是一种比较简单易行的方法，原位凝胶法是将高分子单体溶解在液态电解液中，通过灌注的方式加入电芯，之后在电芯内部热聚合形成凝胶电解液。但是现有技术中的原位凝胶法普遍存在制备工艺严苛的缺点，并且凝胶电解液中凝胶比例较大，致使制备得到的凝胶电解液粘度大、浸润性差、电导率低，从而使得电池电化学性能较差。

因此，如何提供一种制造工艺简单、电化学性能优良以及安全性优异的锂离子电池凝胶电解液及其制备方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法，减少了凝胶因子的用量，降低了凝胶电解液的粘度，提高了凝胶电解液中离子的电导率，从而在保证凝胶电池安全性和机械性能的前提下，提高了凝胶电池的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法，包括：凝胶因子、电解液溶剂、电解液锂盐和功能添加剂，其中，凝胶因子包括凝胶单体、交联剂和引发剂，所述凝胶单体为丙烯酸异氰基酯类化合物，其化学结构式为：

其中，R为CH₃、C₂H₅或H，10≤n≤100。

进一步地，所述交联剂为丙烯酸酯类化合物，其化学结构式为：

其中：R为CH₃或C₂H₅，1≤n≤10。

进一步地，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化乙酰、二叔丁基过氧化物、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种。

进一步地，所述电解液溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯中的任意两种或两种以上的组合。