[发明专利]一种凝胶态电解质、制备方法及锂离子电池的制备方法

权利要求书

1.一种凝胶态锂离子电池用电解质，包括交联聚合物、改性剂和锂盐，其特征在于：所述交联聚合物为具有结构通式为式1的交联化合物与聚合物单体聚合制备得到的分子式为式2的化合物，

..........（1）其中R₁为丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基或乙烯基的官能团，R₂为烷基或烷氧基的官能团，式1聚合物的分子量为200~10000；

......(2)

式2分子式中实线表示聚硅氧烷，长方形表示双键自由基聚合的交联位点，圆形表示硼的交联位点；

所述聚合物单体选自甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯或丙烯腈中的一种或多种；

所述改性剂为原位聚合反应常用的改性剂，选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1，2-二甲基乙烯碳酸酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、亚乙烯碳酸酯、丙烷磺内酯、乙烯亚硫酸酯、氟代苯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1，3-二氧戊烷、二甲基亚砜、环丁砜中的一种。

2.一种凝胶态锂离子电池用电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

（Ⅰ）将硼酸或硼酸酯与有机硅化合物按一定比例比加入至第一有机溶剂中，于10~120℃反应0.5~36h，再经纯化——干燥后得到硼硅烷交联化合物；所述有机硅化合物为下述有机物中的一种：3-[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]甲基丙烯酸丙酯、2-丙烯酸3-(二乙氧基甲基甲硅烷基)丙基酯、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙酯、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、三甲氧基甲基乙烯基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷；

（Ⅱ）于具有保护气氛且水含量和氧含量均小于1ppm的环境下，将第Ⅰ步制得的硼硅烷交联化合物、聚合物单体、锂盐、改性剂和引发剂按一定比例混合，得到预聚合溶液，所述聚合物单体为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯或丙烯腈中的一种或多种；所述改性剂为原位聚合反应常用的改性剂，选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1，2-二甲基乙烯碳酸酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、亚乙烯碳酸酯、丙烷磺内酯、乙烯亚硫酸酯、氟代苯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1，3-二氧戊烷、二甲基亚砜、环丁砜中的一种；

（Ⅲ）于具有保护气氛且水含量和氧含量均小于1ppm的环境下，将第Ⅱ步制得的预聚合溶液、支撑隔膜、正极极片和负极极片组装成电池封装后，于10~150 ℃原位聚合0.1~48 h，在电池的内部空间形成凝胶态的电解质；所述支撑隔膜选自聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、玻璃纤维、纤维素无纺膜、醋酸纤维素多孔膜、硝酸纤维素多孔膜、尼龙多孔膜、海藻纤维无纺膜、芳纶无纺膜、聚芳砜酰胺无纺膜或聚酰亚胺无纺膜中的一种。

3.如权利要求2所述的凝胶态锂离子电池用电解质的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中硼酸或硼酸酯与有机硅化合物的一定比例为，硼酸或硼酸酯与有机硅化合物的摩尔比为1:(0.5~ 10) 。

4.如权利要求2或3所述的凝胶态锂离子电池用电解质的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中，硼硅烷交联化合物、聚合物单体、锂盐、改性剂和引发剂的质量比为：(1～30):(1～30):(0.02～30):(10～90):(0.002～5)。