[发明专利]一种高保液电解质的制备方法及在锂电池中的应用

说明书

本发明公开了一种具有高保液性能的电解质的制备方法及应用该电解质的锂电池。本发明的电解质为高亲液电解质单体通过聚合形成的交联纳米微球，该纳米微球兼具软硬段结构，同时具有较高的吸液量和合适的强度，在锂电池极片活性物质表面形成固液混合包覆保护膜，明显改善电池的高温循环和倍率放电性能，并可减少注液量进而提高能量密度。此外，本发明提供的电解质具有添加量少、制备简单、成本低廉，储存便宜、环境友好的优点，可有望大规模应用到锂电池中。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种具有高保液性能的电解质的制备方法及应用该电解质的锂电池。

背景技术

锂离子电池自20世纪90年代实现商品化以来，凭借其各方面优越的性能而受到了广泛的关注。然而随着电动汽车的逐步发展，人们对锂离子电池的能量密度也提出了更高的要求。而高镍电池已成为提高电池能量密度的发展方向。

但是，高镍材料的一些特性，使其与电解液相容性差，致使电池低温性能和循环性能较差。电池在充电过程中，正极材料的Ni2+逐渐被氧化为Ni4+，正极材料表面的电解液在其催化下发生氧化反应，消耗电解液，且反应产生气体容易引起电池鼓胀，影响电池循环性能。尤其在低温下，由于电解液粘度增大甚至发生凝固，正负极由于传锂速率的差异，导致活性锂在极片表面析出，严重影响电芯的循环性能和倍率性能。

此外，电解液占锂电池电芯质量的20％左右，占电芯成本的20％-30％，如果减少电解液的注液量，可以间接提高能量密度，降低电解液的储存成本和电芯的制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有高保液性能的锂电池电解质、制备方法和含有该电解质的锂离子电池。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高保液电解质，其特征在于，其是由高亲液电解质单体、交联剂单体及辅助单体通过共聚形成的纳米级微球。

作为优选，所述纳米级微球的粒径范围为10～1000nm，更优选地为50～500nm。

作为优选，所述共聚采用的方法包括悬浮聚合、微悬浮聚合、乳液聚合、微乳液聚合中的一种。

作为优选，所述高亲液电解质单体、交联剂单体及辅助单体三者在所述高保液电解质中所占的摩尔比为：100：5-50：0-30。更优选地，高亲液电解质单体、交联剂单体及辅助单体三者在电解质中所占的摩尔比为：100：15-40：5-15。

作为优选，所述高亲液电解质单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正辛酯、醋酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯的一种或多种；所述的交联剂单体包括三乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二乙烯苯的一种或多种；所述辅助单体包括苯乙烯、乙烯、丙烯腈、马来酸酐、乙烯基磷酸酯的一种或多种。

本发明还提供一种锂离子电池极片，其为正极极片或负极极片，其由活性物质、上述高保液电解质、其它非活性物质及集流体构成。

本发明还提供一种锂离子电池，其正极和负极极片中，至少有一种为上述锂离子电池极片。

作为优选，所述高保液电解质的质量占所述锂离子电池的活性物质的总质量的0.5％-3％。

作为优选，所述活性物质包括正极活性物质和负极活性物质；所述正极活性物质包括钴酸锂、尖晶石锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种；所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、钛酸锂、纳米硅、硅碳复合物、硅氧碳复合物中的一种或多种。

本发明还提供一种锂离子电池电解质的制备方法，包括以下步骤：