[发明专利]一种安全防爆防火水基锂电池

说明书

一种安全防爆防火水基锂电池，其由表面包覆有一层疏水凝胶膜的电极和水基电解液组成；所述的疏水凝胶膜是利用乙烯基咪唑含氮五元环与环糊精大环化合物之间的主客体作用，结合原子转移自由基聚合(ATRP) 原理制备；所述疏水凝胶膜的水接触角可以达到150°；所述的水基电解液是由结晶水的锂盐LiBETI（H₂O）_2.0和无水的锂盐LiOT_f以3:1摩尔比同时溶解到水溶剂中得到。使用本发明安全防爆防火水基锂电池不仅可以忍耐与使用有机溶剂的商用锂离子电池同等的2.4~3.7伏的电压，还可以进一步满足电子设备在工作时电池电压必须要4.0伏的标准，并且还具备比市面上销售的锂离子电池大大缩短时间，实现快速充电、放电（6分钟）的优点。

技术领域

本发明属于电化学工程与工艺装置领域，属于锂离子电池电解质方面，更具体的是涉及一种新型安全防爆防火水基锂电池的电极疏水凝胶膜，用于镍钴锰酸锂三元材料（NCM）、磷酸铁锂（LFP）等为正极的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为能储存电能、并在必要时释放电能的轻型高性能蓄电池，被广泛应用于手提式终端设备等日常用品以及多种产业领域的蓄电系统，目前锂电池已逐步向电动自行车、电动汽车等领域拓展。目前锂离子电池使用的电解液都加入了特殊的有机溶剂，有机溶剂不仅易燃、易爆引起火灾和爆炸事故，还有毒性，令人担心在发生事故时会对人体和环境产生不良影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：克服现有锂离子电池使用的电解液使用的有机溶剂易燃、易爆、有毒、安全性低的缺陷，提供一种安全防爆防火水基锂电池，不仅解决锂离子电池长期存在的电解质易燃易爆有毒的安全性问题，而且可以忍耐与使用有机溶剂的商用锂离子电池同等的2.4~3.7伏的电压，还可以进一步满足电子设备在工作时电池电压必须要4.0伏的标准。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种安全防爆防火水基锂电池，其由表面包覆有一层疏水凝胶膜的电极和水基电解液组成；

所述的疏水凝胶膜是利用乙烯基咪唑含氮五元环与环糊精大环化合物之间的主客体作用，结合原子转移自由基聚合(ATRP) 原理制备；

所述疏水凝胶膜的水接触角可以达到150°；

所述疏水凝胶膜的制备方法包括下列步骤：

步骤1：将乙烯基咪唑(VI)、环糊精大环化合物、含双键的有机单体和交联剂在烧杯中混合均匀；

步骤2：加入引发剂，在60℃下反应30-60min；

步骤3：加入催化剂反应10-30min，促进凝胶的形成；

步骤4：将低表面能物质溶解于正己烷中，加入步骤3所得的凝胶中，反应12h后60℃取出烘干；

所述的乙烯基咪唑(VI)的含量为1 ～ 40重量份；

所述的环糊精大环化合物含量为1 ～ 40重量份；

所述含双键的有机单体为下列物质中的一种或多种的混合物：丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、烯丙苯、苯乙烯、庚烯、油胺、油酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十八烷基酯等， 其含量为20 ～ 90重量份；

所述交联剂含量为1 ～ 20重量份；

所述的引发剂含量为0.01 ～ 5重量份；

所述催化剂含量为0.001 ～ 2重量份；

所述低表面能物质为下列物质中的一种或多种的混合物：甲基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三氯甲基硅烷、三甲基氯硅烷、1H，1H，2H，2H- 全氟癸基三氯硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷等，其含量为0.002 ～ 10重量份；