[发明专利]一种高镍三元锂电池凝胶聚合物电解质及制备方法

说明书

本发明属于三元电池电解质制备的技术领域，具体涉及高镍三元锂电池凝胶聚合物电解质及制备方法。本发明高镍三元锂电池凝胶聚合物电解质的制备主要包括制备氮化硅/（PVdF‑HFP）复合聚合物微孔膜及制备复合氮化硅的PVdF‑HFP基凝胶聚合物电解质。经氮化硅改性后的聚偏氟乙烯‑六氟丙烯基凝胶聚合物电解质，改善了聚合物膜的机械性能，还增加聚合物膜的孔隙率，导致Li⁺离子在凝胶聚合物电解质的迁移加快，离子导电率得以提高。无机氧化物氮化硅纳米粒子还可以吸附胶态电解质中的微量水分以及电解质锂盐分解产生的酸性物质，有效改善聚合物电解质与电极之间的界面性质，安全性能高，解决了现有高镍三元液体电解液存在安全隐患的问题，且其具有较高的比容量。

技术领域

本发明属于锂电池电解液制备的技术领域，具体涉及一种高镍三元锂电池凝胶聚合物电解质及制备方法。

背景技术

三元电池材料，是指由三种电极材料共融而成的复合电极材料，理论上兼具每种电极材料的特性和优势。三元材料提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。

但随着镍含量的提高，正极材料的Ni增加电池性能下降：氧化还原峰极化增大，是由H2向H3结构转变导致体积收缩，容量衰减，循环性能变差；随着循环的进行放电电压降低，Ni含量增加内阻也有增加的趋势；热分解温度降低，放热量增加，即材料热稳定性变差；Ni⁴⁺含量高，Ni⁴⁺有很强的还原倾向，容易发生 Ni⁴⁺—Ni³⁺的反应，从而氧化电解液，使得热稳定性变差；存在大比例的 Ni²⁺，导致材料呈氧化性，进而电极材料可以缓慢地分解液体电解质，电池胀气、过充等安全问题更加突出。因此，三元材料并不是镍含量越高越好，而是必须综合权衡各方面的指标要求。

中国发明专利申请号申请号201210195152.2公开了一种高能量密度充放电锂电池。该锂电池由隔膜、负极、正极和电解质组成，其中，隔膜为固体且锂离子能够可逆通过，负极为金属锂或锂的合金，负极侧的电解质为常见的有机电解液、聚合物电解质、离子液体电解质或它们的混合物；正极为锂离子电池常见的正极材料，正极侧为含锂盐的水溶液或水凝胶电解质。该充放电锂电池较传统的锂离子电池电压高，能量密度高30%以上。该高能量密度充放电锂电池可用于电力的储存和释放等方面。

中国发明专利申请号申请号200910214214.8公开了一种可作为动力源应用于汽车领域的大容量动力锂电池及其制备方法。本发明的大容量动力锂电池由正电极、凝胶态聚合物电解质的薄膜和负电极通过堆叠、封装而成,关键在于所述负电极的活性材料为改性钛酸锂;所述正电极的活性材料为三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂中的一种或多种;所述凝胶态聚合物电解质的薄膜由锂盐、有机溶剂的溶液与导电聚合物溶液混合、干燥而成。本发明的动力锂电池具有对环境友好、良好的高倍率性能、良好的散热性能等特点,并且制备简单,没有环境污染,无泄漏,存储寿命长,易于大型化,使用温度范围宽,可作为动力源应用在混合电动汽车、电动汽车等领域。

中国发明专利申请号申请号01119708.0公开了一种聚合物凝胶电解质, 它包含一种锂盐、一种 有机溶剂和一种组合物的热固化产物, 该组合物含有式1、式2 以及式3代表的重复单元的三元共聚物, 通式中n是1至12的一个整数, R是C1至C12烷基; 还提供了应用这种聚合物电解质做的锂电池。使用本发明的聚合物的凝胶电解质可有效地抑制由于电解质溶液造成的膨胀, 从而可获得一种能防止因膨胀而使可靠性和安全性降低的锂电池。