电解液原料组合物，电解液及锂离子二次电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池用凝胶电解液原料组合物，该组合物含有非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯。本发明专利技术提供一种锂离子二次电池用凝胶电解液，该电解液由本发明专利技术所述的组合物与热引发剂混合后进行聚合得到。本发明专利技术提供一种锂离子二次电池及其制备方法，该电池包括极芯和电解液，所述极芯和电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极片、负极片及隔膜，所述电解液为本发明专利技术所述的电解液。本发明专利技术的凝胶电解液，可以大幅提高锂离子电池的安全性和耐久性。

【技术实现步骤摘要】
电解液原料组合物，电解液及锂离子二次电池及其制备方法
本专利技术涉及锂离子二次电池用凝胶电解液原料组合物，和一种锂离子二次电池用凝胶电解液，以及一种锂离子二次电池及其制备方法。
技术介绍
近年来，市场对锂离子电池的性能要求越来越高，一方面便携电子产品集成度的提高增加了能耗，另一方面电动汽车的兴起也要求电池具有更长的续航能力，电池问题已经成为制约行业发展的关键因素。如何进一步提高电池的能力密度、倍率性能、循环寿命、安全性以及降低生产成本是电池研究的重点。目前，锂离子电池的安全性是困扰动力电池的主要障碍，锂离子电池在过充、过放、短路、热冲击等滥用状态下，容易着火甚至爆炸。电池出现滥用时，电池内部的温度升高，导致电池内负极表面固体电解质界面膜破坏，电解液中组分与负极之间发生剧烈的化学反应，电解液中有机溶剂分解产生氢氧自由基和氢自由基，从而发生链式反应产生大量的热，产生的热量促使电解液与嵌锂负极之间反应加剧，最终影响电池的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐久性的凝胶电解液，以及使用该凝胶电解液的锂离子电池。为实现上述目的，本专利技术提供一种锂离子二次电池用凝胶电解液原料组合物，该组合物含有非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯。优选地，非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯的重量比为70-90：10-20：0.1-10。优选地，所述丙烯酸酯为下列式I)和式2)所示化合物中的任一种或多种：其中，式I)和式II)中R1～R2各自所含碳原子数为0-3，优选地各自为H、CH3、C2H5、C3H7、C4H9、C6H5、CF3、CF3CH2、CF2HCH2、CF3CF2、CF2HCF2CH2、OCH2CF3、中的任一种。优选地，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯和丙酸丁酯中的一种或多种。优选地，所述电解液锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBOB、LiBF4、LiO2PF2、LiODFB、LiTFSI、LiFSI和LiC(CF3SO3)3中的一种或多种。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种锂离子二次电池用凝胶电解液，该电解液由本专利技术所述的组合物与热引发剂混合后进行聚合得到。优选地，组合物与热引发剂的重量比为90-100：0.5。优选地，热引发剂选自过氧化合物和偶氮化合物中的一种或多种。优选地，聚合的条件包括温度为60-100℃；时间为0.5-3h。优选地，电解液中，锂盐浓度为0.5-2mol/L。根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供一种锂离子二次电池，该电池包括极芯和电解液，所述极芯和电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极片、负极片及隔膜，所述电解液为本专利技术所述的电解液。优选地，所述正极活性材料为LiFePO4、LiCoO2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNixCoyMn1-x-y和LiNixCoyAl1-x-y中的一种或多种。优选地，所述负极活性材料为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅和硅碳合金中的一种或多种。根据本专利技术第四方面，本专利技术提供一种锂离子二次电池的制备方法，该制备方法包括：(1)将电解液锂盐、非水有机溶剂和丙烯酸酯混合后加入热引发剂得到预混电解液；(2)将正极极片、负极极片和隔膜制成软包电芯，聚合物包装，然后进行真空烘烤，注入所述预混电解液，封口静置，然后在60-100℃恒温静置0.5-3h得到凝胶电解质，冷却、化成，然后对电池进行封口。优选地，真空烘烤的条件包括：温度为60-120℃，时间为12-36h；封口静置时间为12-36h。本专利技术的凝胶电解质，可以大幅提高锂离子电池的安全性和耐久性。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。为实现上述目的，本专利技术提供一种锂离子二次电池用凝胶电解液原料组合物，该组合物含有非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯。根据本专利技术的一种优选实施方式，非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯的重量比为70-90：10-20：0.1-10。采用前述优选比例能够提高电解液用于锂离子电池的安全性和耐久性。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述丙烯酸酯为下列式I)和式2)所示化合物中的任一种或多种：其中，式I)和式II)中R1～R2各自所含碳原子数为0-3，优选地各自为H、CH3、C2H5、C3H7、C4H9、C6H5、CF3、CF3CH2、CF2HCH2、CF3CF2、CF2HCF2CH2、OCH2CF3、中的任一种。采用前述优选丙烯酸酯能够提高电解液用于锂离子电池的安全性和耐久性。根据本专利技术的优选实施方式，所述丙烯酸酯选自中的一种或多种。本专利技术中，非水有机溶剂的种类的可选范围较宽，所述溶剂的选择应合理搭配，保证电解液的粘度较小，并且有相对高的电导率。常用有机溶剂均可以用于本专利技术，根据本专利技术的一种优选实施方式，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯和丙酸丁酯中的一种或多种。采用前述优选有机溶剂能够提高电解液用于锂离子电池的安全性和耐久性。本专利技术中，所述电解液锂盐的种类的可选范围较宽，常用电解液锂盐均可以用于本专利技术，根据本专利技术的优选实施方式，所述电解液锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBOB、LiBF4、LiO2PF2、LiODFB、LiTFSI、LiFSI和LiC(CF3SO3)3中的一种或多种。本专利技术提供一种锂离子电池用凝胶电解液，该电解液由本专利技术所述的组合物与热引发剂混合后进行聚合得到。根据本专利技术的优选实施方式，组合物与热引发剂的重量比为90-100：0.5。采用前述优选比例可以提高电解液用于锂离子电池的安全性和耐久性。本专利技术中，热引发剂种类可选范围较宽，根据本专利技术的优选实施方式，热引发剂选自过氧化合物和偶氮化合物中的一种或多种。采用前述优选比例可以提高电解液用于锂离子电池的安全性和耐久性。本专利技术中，聚合的条件可选范围较宽，根据本专利技术，优选包括温度为60-100℃；时间为0.5-3h。根据本专利技术的优选实施方式，优选电解液中锂盐浓度为0.5-2mol/L。采用本专利技术的电解液可以用于各种锂离子电池，本专利技术的电池特别适用于锂离子二次电池。本专利技术提供一种锂离子二次电池，该电池包括极芯和电解液，所述极芯和电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极片、负极片及隔膜，所述电解液为本专利技术所述的电解液。本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池用凝胶电解液原料组合物，该组合物含有非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池用凝胶电解液原料组合物，该组合物含有非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中，非水有机溶剂、电解液锂盐和丙烯酸酯的重量比为70-90：10-20：0.1-10。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述丙烯酸酯为下列式I)和式II)所示化合物中的任一种或多种：



其中，式I)和式II)中R1～R2各自所含碳原子数为0-3，优选地各自为H、CH3、C2H5、C3H7、C4H9、C6H5、CF3、CF3CH2、CF2HCH2、CF3CF2、CF2HCF2CH2、OCH2CF3、中的任一种。


4.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯和丙酸丁酯中的一种或多种。


5.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述电解液锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBOB、LiBF4、LiO2PF2、LiODFB、LiTFSI、LiFSI和LiC(CF3SO3)3中的一种或多种。


6.一种锂离子二次电池用凝胶电解液，该电解液由权利要求1-5中任意一项所述的组合物与热引发剂混合后进行聚合得到。


7.根据权利要求6所述的电解液，其中，组合物与热引发剂的重量比为90-100：0.5。


8.根据权利要求6所述的电解液，其中，热引发剂选自过氧化合物和偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖帅玲，陈虎，熊得军，吕家斌，P·廖，
申请(专利权)人：孚能科技赣州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36