【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物电解质，具体涉及一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质及其应用。
技术介绍
1、商用的锂电池用液态电解液由含氟锂盐和溶剂构成。含氟锂盐存在空气敏感和水敏感等问题，不仅容易产生氢氟酸等副产物而且容易腐蚀锂电池集流体。硝酸锂常作为添加剂引入锂电池系统，其有利于形成较为稳定的电极表面钝化层，有利于构建高压电池。硝酸锂替代传统的锂盐，可以大大降低电解质的成本和环境敏感性，但存在硝酸锂在传统碳酸酯类电解质中溶解度低，这使得其构成的电解液存在离子电导率低，锂盐易析出的问题阻碍了硝酸锂的电解质体系中应用。由“电解液+隔膜”形式构建的锂电池系统仍存在漏液的问题。
2、因此，有必要提供一种具有良好离子传输能力的耐高压凝胶电解质，使其在室温下能够匹配高比能正极并保持良好的安全性能，以克服上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质及其应用。
2、本专利技术的第一个方面是提供一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其制备方法包括如下步骤：
3、（1）将硝酸锂、锂盐、增塑剂混合，搅拌至澄清溶液得到溶液a；
4、（2）向所述溶液a中加入聚合物单体、引发剂搅拌至澄清溶液，得到溶液b；
5、（3）将所述溶液b加入至多孔支撑骨架中，通过紫外光照或在40~100℃下加热使溶液b发生聚合反应形成聚合物基底，从而获得具有聚合物基底网络与多孔支撑骨架网络相交联的多重交
6、优选的，步骤（1）中，所述增塑剂的介电常数ε为5~90，共溶剂的供体数dn为15~30。
7、优选的，所述溶液b中，锂盐质量为增塑剂质量的0.1~50%，硝酸锂质量为增塑剂质量的10~90%，增塑剂与聚合物单体的质量比为9:1~1:9，引发剂含量为聚合物单体质量的0.1~50%。
8、优选的，步骤（1）中，所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中至少一种。
9、优选的，步骤（1）中，所述增塑剂选择醚类溶剂或酯类溶剂。
10、优选的，所述增塑剂包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇二乙醚、1，3-二氧戊环、1，3-二氧六环、1，4-二氧六环、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、磷酸三甲酯、亚磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、亚磷酸三乙酯，丁二腈，己二腈中至少一种。
11、优选的，步骤（2）中，所述聚合物单体选自丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸、季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、环氧乙烷、丙烯腈中至少一种。
12、优选的，步骤（3）中，所述多孔支撑骨架为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、玻璃纤维隔膜、定性滤纸、聚酰亚胺隔膜、对位芳纶隔膜中的一种或多种。
13、所述引发剂为光引发剂或热引发剂，
14、所述光引发剂为2 ,4-二羟基二苯甲酮、α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、二苯甲酮、安息香乙醚、二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮、安息香、安息香双甲醚、安息香异丙醚、安息香丁醚、2 ,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种；
15、所述热引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、过氧化二异丙苯、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮中的至少一种。
16、本专利技术的第二个方面是提供一种如上所述的改性耐高压凝胶电解质锂离子电池中作为电解质的应用。
17、本专利技术的有益效果如下：使用硝酸锂作为主盐的凝胶电解质，实现了宽浓度范围的硝酸锂优异溶解性能，提升了电解质的离子电导率及稳定性。硝酸锂作为主盐有利于构筑富含无机物的钝化界面层，实现了其与高压正极的适配及稳定运行。采用聚合物基底及多孔支撑骨架构筑了凝胶态电解质，聚合物单体在多孔支撑骨架中聚合成聚合物基底的过程中，聚合物基底网络与多孔支撑骨架网络相交联，形成了具有多重交联网络结构的凝胶电解质，加强了交联网络与增塑剂液态溶剂分子的相互作用，同时多重交联的致密网络结构对液态分子具有束缚作用，液态分子难挥发，从而提高了电解质的热稳定性及避免出现漏液等情况，整体提高了电池的安全性能。将其运用在锂离子电池中，可以有效地兼顾锂电池的安全性能和电化学性能。
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1.一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（1）中，所述增塑剂的介电常数ε为5~90，共溶剂的供体数DN为15~30。
3.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（1）中，所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：所述溶液B中，锂盐质量为增塑剂质量的0.1~50%，硝酸锂质量为增塑剂质量的10~90%，增塑剂与聚合物单体的质量比为9:1~1:9，引发剂含量为聚合物单体质量的0.1~50%。
5.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（1）中，所述增塑剂选择醚类溶剂或酯类溶剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：所述增塑剂包括乙二醇二甲醚、乙二
7.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（2）中，所述聚合物单体选自丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸、季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、环氧乙烷、丙烯腈中至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（3）中，所述多孔支撑骨架为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、玻璃纤维隔膜、定性滤纸、聚酰亚胺隔膜、对位芳纶隔膜中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：所述引发剂为光引发剂或热引发剂，
10.如权利要求1-9任一项所述的改性耐高压凝胶电解质锂离子电池中作为电解质的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（1）中，所述增塑剂的介电常数ε为5~90，共溶剂的供体数dn为15~30。
3.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（1）中，所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：所述溶液b中，锂盐质量为增塑剂质量的0.1~50%，硝酸锂质量为增塑剂质量的10~90%，增塑剂与聚合物单体的质量比为9:1~1:9，引发剂含量为聚合物单体质量的0.1~50%。
5.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：步骤（1）中，所述增塑剂选择醚类溶剂或酯类溶剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于硝酸锂的改性耐高压凝胶电解质，其特征在于：所述增塑剂包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤育欣，任泽佳，邹文洪，白正帅，鲍晓军，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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