[发明专利]一种原位开环共聚合制备凝胶共聚物电解质的方法

说明书

本发明公开了一种原位开环共聚合制备凝胶共聚物电解质的方法，包括步骤：在高纯氩气气氛下，将五元环醚类溶剂1，3二氧戊环DOL和四氢呋喃THF按一定体积比混合，随后往混合溶剂中依次溶解锂盐添加剂、电解质锂盐和离子液体，得到共聚物前驱体溶液；通过注液的形式将共聚物前驱体溶液引入到商用隔膜中，并且组装成扣式电池；将组装好的扣式电池于室温下长时间放置，待DOL和THF充分反应，开环共聚合固化形成凝胶共聚物电解质，原位制备得到共聚物基凝胶电池。本发明技术方法简便，通过使用锂盐来引发环醚的原位开环共聚发应，在电池内部形成了凝胶聚合物电解质，有效的避免的繁琐的溶剂挥发和回收过程，降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及凝胶共聚物电解质领域，特别涉及一种原位开环共聚合制备凝胶共聚物电解质的方法。

背景技术

从1991年索尼发布第一款商用锂离子电池开始，锂离子电池的发展见证了社会生活方式向智能化和电动化的改变。目前，传统锂离子电池中因为使用了易燃的有机电解液，电池本身的安全性随着电池容量的增加和使用工况的复杂化逐渐降低。聚合物电解质因为高柔性、轻质量、易加工、低成本等特性，可用来替代传统的有机电解液，改善电池的安全性能。与此同时，聚合物电解质可搭配锂金属负极，构筑高能量密度锂电池。

尽管如此，聚合物电解质体系中也存在一些共性问题，比如其在室温下的锂离子导电率不高；聚合物电解质和电极材料之间的界面接触不够稳定；以及聚合物电解质在制备过程中常用到的溶剂浇筑法和流延法都不可避免的带来了有机溶剂蒸发的问题，这个过程不仅消耗了大量能量，有机溶剂的挥发也不环保，对回收设备的要求较大，无形中增加了大规模生产过程中的成本。如何解决上述共性问题，对于聚合物电解质在锂电池中的商业化应用至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种原位开环共聚合制备凝胶共聚物电解质的方法。本发明中，通过对环氧醚类的原位开环共聚，直接在电池内部原位形成了凝胶共聚物电解质，并实现了高离子电导率和界面接触。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种原位开环共聚合制备凝胶共聚物电解质的方法，其包括以下步骤：

(1)在高纯氩气气氛下，首先将1，3二氧戊环(DOL)溶剂和四氢呋喃(THF)溶剂按照一定的体积比混合，然后往混合溶剂中依次添加少量锂盐添加剂、电解质锂盐和一定量的离子液体，各组分混合均匀后得到了共聚产物的前驱体溶液；

(2)在高纯氩气气氛下，通过注液的形式将共聚物前驱体溶液引入到商用隔膜中，并且组装成扣式电池；

(3)将组装好的扣式电池于室温下长时间放置，待液态醚类单体1，3二氧戊环(DOL)和四氢呋喃(THF)在电池中充分反应，开环共聚合固化形成凝胶共聚物电解质poly(DOL-co-THF)，原位制备得到共聚物基凝胶电池。

所述高纯氩气气氛下，H₂O和O₂含量均小于0.1ppm。

所述1，3二氧戊环(DOL)为纯度99.8％的无水级溶剂，四氢呋喃(THF)为纯度99.9％的电池级溶剂。

所述1，3二氧戊环(DOL)溶剂和四氢呋喃(THF)溶剂混合时的体积比为0.5～0.9∶0.1～0.5。

所述锂盐添加剂为六氟磷酸锂(LiPF₆)，六氟砷酸锂(LiAsF₆)，高氯酸锂(LiClO₄)，四氟硼酸锂(LiBF₄)，双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)中的一种，浓度为0.1～0.5mol/L。优选地，锂盐添加剂为六氟磷酸锂(LiPF₆)，浓度为0.1～0.3mol/L。