[发明专利]一种锂离子电池凝胶电解液及其使用方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池凝胶电解液，包括按质量份配比的以下组份：基础电解液85～95份、硅基可聚合单体1～10份、含有至少两个双键的酯类单体0.1～5.0份、引发剂0.1～0.3份；其中，所述硅基可聚合单体的结构式为式中：R₁、R₂、R₃各自独立地选自苯基、乙烯基或甲基。本发明的锂离子电池凝胶电解液，含有至少两个双键的酯类单体使凝胶体系电池具有良好的结构稳定性，而具有异丙烯氧基的硅烷化合物的聚合物使凝胶体系电池有良好的强度和高温稳定性。采用该凝胶电解液的锂离子电池在较高温度下工作时仍具有良好的循环性能和搁置性能，并且电池的厚度的变化较小。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池凝胶电解液及其使用方法。

背景技术

锂离子电池已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电脑等便携式电子设备，更有望成为电动车和混合动力车的能源，具有重要的商业价值。锂离子电池所用电解液一般由碳酸酯类非水溶剂、锂盐和功能添加剂等组成，存在易挥发、易漏液、安全性较差、副反应导致电池增厚等问题。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，基本避免了电池漏液，同时有效降低了电解液中有机溶剂的挥发，进而提高了电池的安全性。另外，凝胶骨架将整个电芯连成一个整体，大大减少了电池的增厚问题。

原位凝胶法是一种比较简单易行的凝胶锂离子电池制作方法，原位凝胶法是将高分子单体溶解在液态电解液中，在电池注液时将其加入电芯，之后在电芯内部加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作的电池凝胶强度不高、电池的高温循环性能和搁置性能不佳的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池凝胶电解液，该凝胶电解液制作的锂离子电池的凝胶强度高，电池尺寸变化小，电池的高温循环性能和高温搁置性能较好。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池凝胶电解液，包括按质量份配比的以下组份：基础电解液85～95份、硅基可聚合单体1～10份、含有至少两个双键的酯类单体0.1～5.0份、引发剂0.1～0.3份；其中，所述硅基可聚合单体的结构式为

式中：R₁、R₂、R₃各自独立地选自苯基、乙烯基或甲基；所述含有至少两个双键的酯类单体为碳酸二烯丙酯、丙二酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、对苯二甲酸二烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、戊二醇二丙烯酸酯、戊三醇三丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种。

与碳原子相比，硅原子与各种非金属元素形成的共价键键能更高，形成的化合物更稳定。同样地，本发明的锂离子电池凝胶电解液采用的硅基可聚合单体所形成的聚合物具有更好的化学稳定性和热稳定性。本发明的锂离子电池凝胶电解液中还采用含有至少两个双键的酯类单体，在加热聚合时与硅基可聚合单体共聚可以形成三维的网状结构，这种三维网状结构具有良好的结构稳定性。因此，由本发明的电解液制得的电池高温稳定性和高温循环性能明显提高，电池的增厚明显较小。

优选地，所述硅基可聚合单体为异丙烯氧基三甲基硅烷、二异丙烯氧基二甲基硅烷、二异丙烯氧基二苯基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、三(异丙烯氧基)苯基硅烷和四(异丙烯氧基)硅烷中的一种或多种。

优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化甲乙酮中的至少一种。

优选地，所述基础电解液为含有锂盐的非水溶剂。所述锂盐可以是LiBF₄、LiBOB、LiFSI或LiTFSI等，本发明优选所述锂盐为LiPF₆，所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。