【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及凝胶聚合物电解质材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、液态锂离子电池已经不能满足日益增长的能源存储需求，包括从便携式电子产品到可再生能源。此外，高可燃性的液态电解质及其潜在泄漏可能会导致电池严重的安全问题。
2、目前，聚合物电解质电池是解决锂离子电池的电解液容易泄露问题的关键技术，主要分为凝胶聚合物电解质和全固聚合物电解质。与传统的液态电解质电池相比，聚合物电解质电池内部没有自由液体，且电极、电解质和隔膜以整体形式存在，不仅解决了泄露的隐患，提高了电池的耐冲击性能、振动性能和变形性能，而且大大降低了电池在过度充电、过度放电、短路和针刺等情况下发生燃烧和爆炸的危险。
3、凝胶聚合物电解质由聚合物三维骨架和液态电解液组成，具有接近液态电解质的高离子电导率、低界面电阻、易制备等优点。凝胶聚合物电解质的制备方法主要有直接涂布法、现场聚合物法和微孔聚合物隔膜法。
4、直接涂布法是先将聚合物溶解在锂盐浓度较低的液体电解质中，并将形成的溶液涂布在模板上，再蒸发多余的溶剂，即得到凝胶聚合物电解质膜，该方法需要在全密封且干燥氮气气氛下进行，对设备的要求很高。
5、现场聚合物法是先将单体、引发剂进行预聚合，然后将未反应的单体除去，并加入交联剂、引发剂以及液态电解液，再在真空条件下，注入电池中并密封，最后加热或uv聚合形成凝胶电解质。但是，该方法会影响电池的容量。
6、微孔聚合物隔膜法是先制备微孔聚合物隔膜，再将所述微孔聚合物隔膜浸润在电解液中进行活化
7、cn112838262a公开了一种多网络结构聚酰胺基凝胶聚合物电解质的制备方法。该制备方法包括：(s1)前驱体溶液制备：在具有保护气氛且氧含量和水含量均小于1ppm的环境下，将带有酰胺基的单体材料溶解于锂离子电池电解液当中，充分搅拌，随后加入自由基引发剂化合物，得到凝胶聚合物电解质前驱体溶液；所述锂离子电池电解液含有锂离子；(s2)固化成膜：在锂离子电池注液过程中，将步骤(s1)中的前驱体溶液滴加在多孔支撑材料上，直接装配成电池，随后将装配好的电池置于烘箱中进行原位热聚合；或将步骤(s1)中的前驱体溶液覆于多孔支撑材料，通过热或光引发聚合得到凝胶聚合物电解质，直接采用正极、负极和上述电解质装配成电池。但是，该方法难以保证将单体全部反应，易有残余单体在装配成电池后与正负极界面发生复杂反应影响电池性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有凝胶电解质制备过程中使用大量有机溶剂、有残余单体而使得电池性能差的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种制备凝胶聚合物电解质材料的方法，该方法包括：
3、(1)将含有凝胶聚合物电解质用前驱体的第一溶液涂覆在载体上，得到中间体i；
4、(2)将所述中间体i进行第一加热处理，得到中间体ii；
5、(3)将所述中间体ii进行第二加热处理，得到所述凝胶聚合物电解质材料；
6、所述第二加热处理的温度比所述第一加热处理的温度高至少10℃；
7、所述凝胶聚合物电解质用前驱体中含有聚合物i和聚合物ii；以该前驱体的总重量为基准，所述聚合物i的含量为50wt％-90wt％，所述聚合物ii的含量为10wt％-50wt％，且所述聚合物i的含量不小于所述聚合物ii的含量；
8、所述聚合物i由含有单体f和引发剂的组分a聚合而成；以所述组分a的总重量为基准，所述引发剂的用量为0.01wt％-2wt％；所述单体f具有式(if)所示的结构，
9、所述聚合物ii具有式(iib)所示的结构：
10、
11、在式(if)中，f2为-h和/或f3为-h；
12、在式(if)和式(iib)中，f1、b3、b4各自独立地选自-h、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、甲氧基、乙氧基、苯基、氰基中的任意一种；
13、在式(iib)中，b1、b2各自独立地选自-(ch2-ch2)n-、-(o-ch2-ch2)m-中的任意一种；n为1-100的整数；m为1-100的整数。
14、优选情况下，以所述前驱体的总重量为基准，所述聚合物i的含量为70wt％-90wt％，所述聚合物ii的含量为10wt％-30wt％。
15、优选地，所述组分a中还含有单体c和/或单体d，所述单体c具有式(ic)所示的结构，所述单体d具有式(id)所示的结构；
16、
17、在式(ic)和式(id)中，c1、c2、d1、d2各自独立地选自-h、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、甲氧基、乙氧基、苯基、氰基中的至少一种。
18、进一步优选地，所述组分a中含有单体d、单体f和所述引发剂；且所述单体d和所述单体f的含量摩尔比为1：1-2；
19、所述单体d具有式(id)所示的结构；
20、
21、在式(id)中，d1、d2各自独立地选自-h、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、甲氧基、乙氧基、苯基、氰基中的至少一种。
22、优选地，在步骤(1)中，所述第一溶液的用量使得，相对于每1m2的所述载体，所述凝胶聚合物电解质材料的含量为0.1-5g，优选为0.1-2g。
23、优选情况下，在步骤(2)中，所述第一加热处理的条件至少满足：温度为60-80℃，时间为2-10h。
24、优选地，在步骤(3)中，所述第二加热处理的条件至少满足：温度70-100℃，时间为2-10h。
25、优选情况下，该方法还包括采用含有如下操作的步骤制备所述第一溶液：
26、将含有聚合物i的溶液i与含有聚合物ii的溶液ii进行混合，得到所述第一溶液。
27、本专利技术的第二方面提供前述第一方面所述的方法制备得到的凝胶聚合物电解质材料。
28、本专利技术的第三方面提供前述第二方面所述的凝胶聚合物电解质材料在锂离子电池中的应用。
29、本专利技术提供的制备凝胶聚合物电解质材料的方法，避免了有机溶剂的使用，解决了电解液潜在泄漏导致的电池安全问题。
30、采用本专利技术提供的凝胶聚合物电解质材料，能够避免电池中残留未反应的带有活泼双键的单体分子，延长了电池的使用寿命。
31、采用本专利技术提供的方法制备得到的凝胶电解质材料应用于纽扣电池中，使得纽扣电池的性能更好(离子电导率＞4.5ms/cm)；应用于软包电芯中，使得软包电芯的容量具有更好的存储稳定性(存储7天容量恢复率＞91％、存储14天容量恢复率＞89％、存储49天容量恢复率＞78％)；能够使得软包电芯在高温下更安全(在18本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备凝胶聚合物电解质材料的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述前驱体的总重量为基准，所述聚合物I的含量为70wt％-90wt％，所述聚合物II的含量为10wt％-30wt％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述组分A中还含有单体C和/或单体D，所述单体C具有式(IC)所示的结构，所述单体D具有式(ID)所示的结构；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述组分A中含有单体D、单体F和所述引发剂；且所述单体D和所述单体F的含量摩尔比为1：1-2；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一溶液的用量使得，相对于每1m2的所述载体，所述凝胶聚合物电解质材料的含量为0.1-5g，优选为0.1-2g。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述第一加热处理的条件至少满足：温度为60-80℃，时间为2-10h。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述第二加热处
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括采用含有如下操作的步骤制备所述第一溶液：
9.由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的凝胶聚合物电解质材料。
10.权利要求9所述的凝胶聚合物电解质材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种制备凝胶聚合物电解质材料的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述前驱体的总重量为基准，所述聚合物i的含量为70wt％-90wt％，所述聚合物ii的含量为10wt％-30wt％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述组分a中还含有单体c和/或单体d，所述单体c具有式(ic)所示的结构，所述单体d具有式(id)所示的结构；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述组分a中含有单体d、单体f和所述引发剂；且所述单体d和所述单体f的含量摩尔比为1：1-2；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一溶液的用量使得，相对于每...
【专利技术属性】
技术研发人员：林伟崴，员紫梦，
申请(专利权)人：湖州耀宁固态电池研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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