【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电解质，具体涉及一种凝胶聚合物、电池及其制备方法。
技术介绍
1、锂电池在电动汽车和智能电网等大型储能设备的开发中引起了广泛的研究兴趣。电解质是组成锂电池的关键部分，电解质中各种组分的物理和化学性能对提升电池的性能有着重要作用。其中，液体电解质因其具有优异的导电性和润湿性以及较高的电解质/电极接触面积，已被广泛应用。然而，锂枝晶不受控制的生长和导致的“死”锂限制了液态电解质在锂金属电池中的应用。
2、固态电解质可以从根本上改变锂沉积的行为。目前，广泛应用的聚合物固态电解质主要有：（1）聚环氧乙烷基电解质，聚环氧乙烷基电解质具有较高的稳定性，但该聚合物固态电解质存在室温下离子电导率差和锂离子迁移数低的问题。（2）聚酯基电解质，聚酯基电解质与锂负极具有较好的相容性，具有更宽的电化学稳定窗口，但聚酯基电解质较差的离子电导率（10-7 s/cm ~10-5 s/cm）也限制了其广泛应用。
技术实现思路
1、基于此，本申请提供一种凝胶聚合物、电池及其制备方法。本申请提供的凝胶聚合物在作为聚合物固态电解质使用时，能够使其在室温下兼备较高的离子电导率、锂离子迁移数和电化学稳定窗口。
2、本申请的第一方面，提供一种凝胶聚合物，所述凝胶聚合物包括聚合物凝胶骨架、锂盐和引发剂，所述聚合物凝胶骨架通过体积比为1：（0.2~9）的不饱和酯类单体和寡聚物类单体交联共聚得到；
3、其中，所述不饱和酯类单体包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、甲基丙烯酸甲酯、乙氧基化三
4、所述寡聚物类单体包括聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲醚和聚乙二醇二乙烯基醚中的一种或多种。
5、在其中一个实施例中，所述不饱和酯类单体包括乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和2-苯氧基乙基丙烯酸酯中的一种或多种。
6、在其中一个实施例中，所述寡聚物类单体包括聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯和聚乙二醇二乙烯基醚中的一种或多种。
7、在其中一个实施例中，所述聚合物凝胶骨架通过体积比为1：（1~9）的不饱和酯类单体和寡聚物类单体交联共聚得到。
8、在其中一个实施例中，所述寡聚物类单体的数均分子量为200~6000。
9、在其中一个实施例中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂盐和双(五氟乙基)磺酰亚胺锂中的一种或多种。
10、在其中一个实施例中，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧苯甲酰、过氧化双十二酰和双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯中的一种或多种。
11、在其中一个实施例中，所述引发剂在所述凝胶聚合物中的质量分数为0.1%~3%。
12、在其中一个实施例中，所述凝胶聚合物还包括有机电解质。
13、在其中一个实施例中，所述有机电解质包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二氧戊烷和丁二腈中的一种或多种。
14、在其中一个实施例中，所述不饱和酯类单体和所述寡聚物类单体的体积之和与所述有机电解质的体积的比值为（1~3）：（0.1~5）。
15、本申请的第二方面，提供一种电池，包括正极、隔膜和负极，以及填充在所述正极、所述隔膜和所述负极间隙中的电解质，所述电解质为本申请第一方面任一项实施例所述的凝胶聚合物。
16、本申请的第三方面，提供一种本申请第二方面所述的电池的制备方法，包括以下步骤：
17、将所述不饱和酯类单体、所述寡聚物类单体、所述引发剂和所述锂盐混合，制备所述前驱体溶液；
18、组装所述正极、所述负极和所述隔膜；并注入所述前驱体溶液，组装成电芯；
19、将所述电芯于40℃~80℃下聚合，使饱和酯类单体和寡聚物类单体交联共聚形成聚合物凝胶骨架，生成所述凝胶聚合物。
20、在其中一个实施例中，所述前驱体溶液中，所述锂盐的摩尔浓度为0.5mol/l~10mol/l。
21、在其中一个实施例中，所述前驱体溶液中还包括有机电解质；所述不饱和酯类单体和所述寡聚物类单体的体积之和与所述有机电解质的体积的比值为（1~3）：（0.1~5）。
22、本申请提供的凝胶聚合物包括聚合物凝胶骨架、锂盐和引发剂，其中聚合物凝胶骨架通过体积比为1：（0.2~9）的不饱和酯类单体和寡聚物类单体共聚得到；以此形成的聚合物凝胶骨架具有丰富的醚基链段和酯基链段，一方面，醚基链段可以有效提高锂离子输送能力，降低锂金属电池的欧姆极化；另一方面，锂离子可以与c=o中的氧偶联/解耦，有助于提高离子电导率。
23、另外，本申请限定不饱和酯类单体和寡聚物类单体的配比，可以对聚合物凝胶骨架中醚基和酯基链段的数量进行限定，以使聚合物凝胶骨架具有更高的介电常数和更强的吸电子能力，进而可以限制阴离子的运动，促进锂离子的转移，以获得较高的锂离子迁移数。这有利于锂离子的均匀沉积，抑制电极上不可控的副反应，保证固体电解质界面层的均匀稳定形成。
24、因此，本申请提供的凝胶聚合物在作为聚合物固态电解质使用时，能够使其在室温下兼备较高的离子电导率、锂离子迁移数和电化学稳定窗口，其良好的界面化学稳定性和均匀稳定的固体电解质界面层有利于提高与金属锂的界面相容性，有效阻止锂枝晶的生长渗透以及“死锂”的发生，促进锂的均匀沉积。凝胶聚合物独特的交联网络结构，具有良好的耐热性和机械性能，保证了电池的安全性。另外，原位聚合的方式有利于获得稳定的电极/电解质接触，降低锂电池的界面阻抗。
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1.一种凝胶聚合物，其特征在于，所述凝胶聚合物包括聚合物凝胶骨架、锂盐和引发剂，所述聚合物凝胶骨架通过体积比为1：（0.2~9）的不饱和酯类单体和寡聚物类单体交联共聚得到；
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述不饱和酯类单体包括乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和2-苯氧基乙基丙烯酸酯中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述聚合物凝胶骨架通过体积比为1：（1~9）的不饱和酯类单体和寡聚物类单体交联共聚得到。
4.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述寡聚物类单体的数均分子量为200~6000。
5.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述凝胶聚合物具有如下特征中的一种或多种：
6.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述凝胶聚合物还包括有机电解质，所述有机电解质具有如下特征中的一种或多种：
7.一种电
8.一种权利要求7所述的电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的电池的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中，所述锂盐的摩尔浓度为0.5mol/L~10mol/L。
10.根据权利要求8或9所述的电池的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中还包括有机电解质；所述不饱和酯类单体和所述寡聚物类单体的体积之和与所述有机电解质的体积的比值为（1~3）：（0.1~5）。
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶聚合物，其特征在于，所述凝胶聚合物包括聚合物凝胶骨架、锂盐和引发剂，所述聚合物凝胶骨架通过体积比为1：（0.2~9）的不饱和酯类单体和寡聚物类单体交联共聚得到；
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述不饱和酯类单体包括乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和2-苯氧基乙基丙烯酸酯中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述聚合物凝胶骨架通过体积比为1：（1~9）的不饱和酯类单体和寡聚物类单体交联共聚得到。
4.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其特征在于，所述寡聚物类单体的数均分子量为200~6000。
5.根据权利要求1或2所述的凝胶聚合物，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖智贤，曹志锋，
申请(专利权)人：深圳市合壹新能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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