[发明专利]一种半互穿网络阻燃凝胶电解质、锂离子电池及制备方法

说明书

本发明涉及一种半互穿网络阻燃凝胶电解质、锂离子电池及制备方法，将含氟的有机试剂、锂盐、交联剂、聚合单体和引发剂共混后，采用原位聚合制备得到半互穿网络阻燃凝胶电解质，在电解质中引入氟可以更有效的形成固态电解质中间相和正极电解质中间相，提高电池的热和电化学稳定性，并且氟化物一般不易燃烧，可以提高电池的安全性。本发明利用原位聚合制备半互穿网络阻燃凝胶电解质及其锂离子电池，采用此方法制备的固态电池一方面具有较低的界面电阻，能够提高电池的倍率性能；另一方面可以增加电池的安全性能。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，尤其是涉及一种半互穿网络阻燃凝胶电解质、锂离子电池及制备方法。

背景技术

电解液是锂离子电池的重要组成部分，现在所使用的电解液都为有机化合物，在极端使用情况下中会出现漏液、燃烧等问题。为了解决锂电池安全问题，全固态电解质得到广泛的研究。全固态电解质能够解决电池的安全性能，但是全固态锂离子电池的界面阻抗较大，电池的倍率及循环性能较差，满足不了现在使用的需求。

凝胶电解质兼顾液体电解质优异离子电导率和全固态电解质的安全性能，并且可以在现有锂离子电池生产设备上进行生产，减少了设备及厂房投资，因此凝胶电解质在各大科研机构及大型锂离子电池公司得到普遍的研究，并且申请了相应的知识产权。但是大多数研究的凝胶电解质只解决电池的漏液问题，并未对锂离子电池的阻燃性能进行过多的研究。例如专利号为CN201811543127、CN201810697546和CN201410219904公开了采用阻燃电解液及阻燃类隔膜的电解液或锂电池，针对锂离子电池的电解液的固化和电池的安全性的安全性进行展开，采用的磷酸酯类阻燃电解液对电池的循环性能有一定的降低，而采用含氟类隔膜的凝胶电解质的安全性得到很大提高，但是生产过程较为复杂，需改变现有生产工艺，而采用半互穿网络的凝胶电解质需要先制成多膜，然后进行极组浸润做电池，此方法不能做到电池的阻燃并且电池制作比较复杂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种半互穿网络阻燃凝胶电解质、锂离子电池及制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种半互穿网络阻燃凝胶电解质，包括含氟的有机试剂、锂盐、交联剂、聚合单体和引发剂；

含氟的有机试剂占40-75％，锂盐占5-30％，交联剂的质量百分比为0.2-3％，聚合单体的质量百分比为2-40％，引发剂的质量百分比为0.1-1％。

优选地，含氟的有机试剂为小分子化合物和大分子化合物的混合物。

优选地，小分子化合物为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或醚类溶液的单氟或多氟化合物中的一种或多种的混合物；

大分子化合物为低分子量的聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氟代碳酸丙烯酯中的一种或多种的混合物；

或者大分子化合物为大分子聚合单体，为丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯中的一种或多种。

优选地，交联剂为多双键官能团单体；

优选地，交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚醚多丙烯酸酯中的一种或多种。

优选地，锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂中的一种或多种。

优选地，聚合单体为丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基-三(甲基乙基酮肟)硅烷、丙烯酸异辛酯中的一种或多种；

优选地，引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、偶氮二异丁腈中的一种。