一种准固态电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种准固态电解质及其制备方法和应用，准固态电解质按照质量分数包括：50%至80%甲基丙烯酸甲酯；10%至30%Li

【技术实现步骤摘要】
一种准固态电解质及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种准固态电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
随着电动汽车普及，高能量密度锂电池的安全性问题日趋严峻。特别是近几年国际国内报道的电动汽车起火事件日益频发，更加突出了设计兼顾安全性和能量密度的电池的挑战。当前，实现产业化的锂离子电池包括全球动力电池基本上都是液态锂离子电池。不管是哪种电解液都是有机成分，再加上隔膜，液态锂离子电池中易燃物比重较大。在大电流下工作液态锂离子电池有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏；电解液为有机液体，在高温下会加剧发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向。当液态锂离子电池受到剧烈冲击或者电池温度过高的话，电解液极易燃烧，造成电池起火以及更为严重的安全事故。液态电池急切的向固态电池转变，但全固态电解质的导电率现在并不理想，故而将从准固态电池慢慢过渡到全固态电池。准固态电池的开发难点在于准固态电解质的开发，准固态电解质需要与液态电解液相互间稳定且由较高的离子导电性，与正负极间有较小的接触内阻。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种准固态电解质，该专利技术具有优良的导电性能，同时介孔分子筛最大程度吸收电解液，避免电解液与正负极间过多的接触产生副反应。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种准固态电解质，按照质量分数包括以下物质：甲基丙烯酸甲酯50％至80％；Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)310％至30％；介孔分子筛10％至30％。优选所述介孔分子筛为ZMS-5、HMS、MCM-41、SBA-15和MSU一种或者几种。优选本专利技术按照质量分数包括以下物质：甲基丙烯酸甲酯70％；Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)320％；MCM-4110％。本专利技术的第二个目的在于提供一种准固态电解质的制备方法，该专利技术通过原位法制得以甲基丙烯酸甲酯做骨架结合高盐浓度的磷酸盐基材料制备成聚合物固态电解质，制备方法简单。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种准固态电解质制备方法，包括以下步骤：步骤一、将甲基丙烯酸甲酯溶于乙腈，充分溶解；步骤二、向步骤一的溶液中加入Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3和介孔分子筛搅拌直至乙腈完全挥发，干燥，得到目标产物。优选步骤一中乙腈的质量为甲基丙烯酸甲酯、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3和介孔分子筛总质量的3至5倍。优选步骤二原位反应的工艺条件为：温度25℃-60℃；搅拌速度5000-20000rpm；搅拌时间24-48h。本专利技术的第三个目的在于提供一种准固态电解质在锂离子电池中的应用，该专利技术循环性能好，安全性能好。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种所述准固态电解质在锂离子电池中应用，其特征在于：所述锂离子电池包括涂覆有准固态电解质的正极片和涂覆有凝胶态电解质的锂负极；所述准固态电解质吸附有电解液。优选凝胶态电解质按照质量分数包括以下物质：聚甲基丙烯酸甲酯90％；Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)36％；碳酸丙烯酯4％。优选凝胶态电解质的层厚度为4um。通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种准固态电解质的开发及应用，准固态电解质选用聚合物固态电解质填充介孔分子筛，其中聚合物固态电解质用原位聚合法，以甲基丙烯酸甲酯做骨架结合高盐浓度的磷酸盐基材料制备成聚合物固态电解质，在此聚合物固态电解质内，填充介孔分子筛，其中介孔分子筛可有效吸收电解液，在电解液中可稳定存在，其中复合锂盐Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)和介孔分子筛，一方面具有优良的导电性能，同时介孔分子筛可以最大程度吸收电解液，避免电解液与正负极间过多的接触产生副反应，同时避免电解液在安全测试时燃烧，造成电池起火、爆炸等现象；本专利技术相对于固态电解质整体离子导电性能及界面稳定性将有极大的提升，将本准固态电解质应用到电池中，准固态电池在倍率性能与循环寿命上将有很大的提升，同时安全性能也随之提升；本专利技术提出的准固态电池具有良好的导电性能，可使电池的倍率性能增强；同时准固态电解质具有稳定的骨架，循环过程中，可保持离子通道稳定而通畅，进而准固态电池具有较长的循环寿命；其中介孔分子筛除了稳固离子导体通道外，具有良好的吸液功能，可将电解液贮存在其中，用于运输锂离子，当安全测试时，可避免过多的电解液游离在正负极表面，造成冒烟、起火等现象，进而提升了体系的安全性能。本专利技术制备的准固态电解质搭配介质电解质，应用到准固态电池中，电池的倍率性能、循环寿命及安全性能都得到了很大的提升。从而实现本专利技术的上述目的。附图说明图1是本专利技术实施例1至实施例5以及对比例所得锂离子电池循环性能图。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。实施例1本实施例公开一种准固态电解质及其制备方法和应用，本实施例中介孔分子筛选用ZMS-5；准固态电解质原料配比：甲基丙烯酸甲酯50wt％，LAGP30wt％，ZMS-520wt％，乙腈用量为4倍的反应物质量；将甲基丙烯酸甲酯溶于乙腈，以5000rpm的速度搅拌充分溶解后，加入高浓度磷酸盐Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3和ZMS-5，在60℃环境下，以5000rpm的速度搅拌，慢搅48h，得到液态复合型聚合物固态电解质，继续反应，直至乙腈完全挥发，干燥，得到固态复合型聚合物固态电解质。本实施例中准固态电解质采用原位聚合法，以甲基丙烯酸甲酯做骨架结合高盐浓度的磷酸盐基材料制备成聚合物固态电解质，在此聚合物固态电解质内，填充介孔分子筛。甲基丙烯酸甲酯主要用于建立骨架，即锂离子传导的通道，骨架越稳定，锂离子传输越快速、稳定，宏观表现为电解质得倍率更高，循环寿命更长；LAGP为主要的导电基体，可以降低锂离子迁移得活化能，提高准固态电解质得导电率，准固态电解质得导电性随LAGP含量得增加先增大后减小；介孔分子筛有两方面作用：一方面增强骨架的稳定性，使准固态电解质的离子导电性能及界面稳定性更好；另一方面吸附电解液，准固态的电解液被介孔分子筛“贮存”后，可提升电池的安全性能。本实施例中与准固态电解质配合使用的电解液配方为：锂盐选用LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3其中的一种或几种，成膜添加剂选用氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、溶剂选用碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)，优选电解液溶剂组分为氟代二醚0.2mol/L，EC∶EMC＝1∶1，添加剂加量0.1-0.3mol/L；锂盐选用LiPF6,加量1-1.5mol/L；本实施例中正极选用高镍材料811做代表，可替换其他材料，不同材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准固态电解质，其特征在于：/n按照质量分数包括以下物质：/n甲基丙烯酸甲酯 50％至80％；/nLi

【技术特征摘要】
1.一种准固态电解质，其特征在于：
按照质量分数包括以下物质：
甲基丙烯酸甲酯50％至80％；
Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)310％至30％；
介孔分子筛10％至30％。


2.如权利要求1所述的一种准固态电解质，其特征在于：所述介孔分子筛为ZMS-5、HMS、MCM-41、SBA-15和MSU一种或者几种。


3.如权利要求1所述的一种准固态电解质，其特征在于：
按照质量分数包括以下物质：
甲基丙烯酸甲酯70％；
Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)320％；
MCM-4110％。


4.一种如权利要求1至3任一项所述的一种准固态电解质制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一、将甲基丙烯酸甲酯溶于乙腈，充分溶解；
步骤二、向步骤一的溶液中加入Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3和介孔分子筛搅拌直至乙腈完全挥发，干燥，得到目标产物。


5.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓玉，李炳江，王立群，郑浪，易祖良，刘奕凯，叶鑫，
申请(专利权)人：常州赛得能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32