【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种宽温凝胶电解质以及使用该电解液的锂离子二次电池。
技术介绍
1、锂离子电池是目前最具有发展前途和应用前景的高能绿色二次电池。锂电池在极端环境中的需求广泛，含军工、航空航天、重工业、沙漠、海洋、极地勘探等领域，对锂电池在极端工作温度条件下的电化学性能要求非常苛刻。截止目前针对锂电池在极端条件下遇到的实际问题的研究还极为有限，特别是-20℃以下50℃以上。因此，为了使锂离子二次电池在极端温度条件下正常工作，亟需开发相匹配的宽温锂离子电池电解质。
2、针对固态电解质的宽温性能，现有技术也提供了一些改进思路，例如，公开号为cn116315071a的中国专利文献公开了采用一种宽温固态电解质，属于用于直接转化化学能为电能的方法
包括深共晶溶剂、锂盐、弱溶剂、多支化交联剂，深共晶溶剂的质量分数为30％～50％，多支化交联剂的质量分数为5％～15％，弱溶剂的质量分数为10％～40％，锂盐的质量分数为5～35％。再如，公开号为cn117080581a的中国专利文献公开了一种宽温区准固态胶质电池电解质的制备方法与应用，该制备方法为将胶体颗粒均匀分散在溶剂中形成胶体颗粒溶液，之后在胶体颗粒溶液中加入电解质盐，得到电解质；其中，胶体颗粒溶液中胶体颗粒的质量分数为15～40％。
3、虽然现有技术公开了一些能够改善宽温性能的方案，但宽温性能以及宽温长循环仍有待提高。
技术实现思路
1、针对现有宽温凝胶电解质存在的不足，本专利技术第一目的
2、本专利技术第二目的在于，提供所述的制备方法制得的宽温凝胶电解质及其在固态电池中的应用。
3、本专利技术第三目的在于，提供包含所述的宽温凝胶电解质的固态电池及其制备方法。
4、一种宽温凝胶电解质的制备方法，将包含单体、有机溶剂、锂盐、聚合助剂的前驱溶液进行聚合得到；
5、所述的单体包括式1结构的单体a，以及具有式2结构的单体b；
6、
7、所述的式1中，所述的r1、r2独自为c1～c6的烷基或者为取代烷基；
8、所述的式2中，所述的r3、r4、r5独自为h或c1～c6的烷基；所述的x为碳链、氧杂碳链、磺酸杂化碳链或磷酯杂化碳链，所述的r6、r7、r8独自为c1～c6的烷基或者取代烷基；
9、所述的取代烷基指在烷基碳链上带有取代基的基团，所述的取代基为羟基、磺酸基、硫酸基、磷酯基中的至少一种。
10、本专利技术创新地研究表明，采用所述式1结构的单体a和式2结构的单体b联合聚合，能够基于二者的物化性质，如此能够意外地实现协同，能够利于营造利于宽温循环要求的聚合网络以及活性位点，可以改善其宽温循环性能。
11、本专利技术中，式1中的双羰基-α-c-h有助于和式2联合协同营造宽温适配的网络结构，有助于改善其宽温性能。
12、本专利技术中，所述的式1中，r1、r2独自为c1～c3的烷基。
13、本专利技术中，所述的式2中，所述的r3、r4、r5独自为h或c1～c3的烷基；
14、本专利技术中，所述的x为具有如下结构式：
15、
16、所述的n为1～3；所述的m为h、na或k；
17、本专利技术中，所述的r6、r7、r8独自为c1～c3的烷基或者取代烷基；所述的取代烷基为在c1～c3的烷基上带有取代基的基团。
18、本专利技术中，所述的额单体b为具有式2-a、式2-b、式2-c中的至少一种；
19、
20、优选地，所述的单体b包括重量比为0.5～2:1的式2-a和式2-c。本专利技术研究还表明，采用优选组合的单体b，其可以和单体a进一步联合协同，有助于进一步营造宽温循环适配的物化特点，可进一步改善其宽温性能。
21、优选地，单体中，单体a和单体b的重量比为1：0.5～10，进一步为1:1～5；更进一步为1:1～2；
22、优选地，预先将单体a和聚合助剂预先在有机溶剂中预聚，随后和其他的成分混合后，得到所述的前驱溶液并进行后续的聚合。本专利技术，采用该优选的工艺，有助于进一步发挥单体a和b的聚合协同优势，有助于进一步改善制备的电解质的宽温性能。
23、本专利技术所述的预聚时间为0.5～1.5h。
24、本专利技术中，所述的有机溶剂选自甲酸乙酯、乙酸甲酯、氟代乙酸甲酯、乙酸乙酯、氟代乙酸乙酯、丙酸甲酯、氟代丙酸甲酯、乙腈、丙酸乙酯、丁酸乙酯、氟乙腈、γ-丁内酯、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃中的至少一种；
25、本专利技术中，所述的聚合助剂包括交联剂、引发剂中的至少一种；
26、本专利技术中，所述的交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、八乙烯基八硅倍半氧烷中的至少一种。
27、优选地，所述的引发剂包括偶氮二异丁腈，偶氮二异庚睛、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、三氟甲磺酸铝、三氟甲基磺酸镁、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锡中的至少一种。
28、优选地，聚合助剂中，所述的交联剂和引发剂的重量比为1～15:1，优选为5～10:1。
29、本专利技术中，锂盐选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基)磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂的至少一种。
30、本专利技术中，所述单体的含量为0.1～5wt.％(进一步为2～3wt.％)；所述聚合助剂的含量为0.1～5wt.％(进一步为1～2wt.％)；锂盐的含量为8～17wt.％(进一步为10～15wt.％)。本专利技术中，剩余的成分为所述的有机溶剂。
31、本专利技术中，所述的前驱溶液中，还添加有添加剂，所述的添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、丙烯酸腈、硝酸锂中的至少一种。
32、本专利技术中，所述的添加剂的含量为0.1～10wt.％，进一步为1～5wt.％。
33、本专利技术还提供了一种所述的制备方法制得的宽温凝胶电解质。
34、本专利技术中，得益于所述的制备方法能够营造宽温循环适配的物化特点，其能够改善宽温性能。
35、本专利技术还提供了一种固体电池，包括电芯以及设置在电芯表面以及层间的固态电解质，所述的固态电解质包含所述的制备方法制得的宽温凝胶电解质。
36、本专利技术所述的固体电池，其除了包含本专利技术所述的宽温凝胶电解质外，其他的成分、结构和部件均可以是常规的。
37、例如，使用金属锂、碳质材料、硅基材料、过渡金属氧化物、锡基材料或钛酸锂中的一种作为负极材料；linixmn2-xo4(x>0.4)、limnpo4、lifexmnypo4、licopo4、li2fesio4、licoo2、linixcoymn1-x本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，将包含单体、有机溶剂、锂盐、聚合助剂的前驱溶液进行聚合得到；
2.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的式1中，R1、R2独自为C1～C3的烷基。
3.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的X为具有如下结构式：
4.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的单体B为具有式2-A、式2-B、式2-C中的至少一种；
5.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自甲酸乙酯、乙酸甲酯、氟代乙酸甲酯、乙酸乙酯、氟代乙酸乙酯、丙酸甲酯、氟代丙酸甲酯、乙腈、丙酸乙酯、丁酸乙酯、氟乙腈、γ-丁内酯、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃中的至少一种；
6.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的前驱溶液中，所述单体的含量为0.1～5wt.％；所述聚合助剂的含量为0.1～5wt.％；锂盐的含量为8～17wt.％。
7.根据权利要求1
8.一种权利要求1～7任一项所述的制备方法制得的宽温凝胶电解质。
9.一种固体电池，包括电芯以及设置在电芯表面以及层间的固态电解质，其特征在于，所述的固态电解质包含权利要求1～7任一项所述的制备方法制得的宽温凝胶电解质。
10.一种权利要求9固体电池的制备方法，其特征在于，将电芯设置在电池壳内，随后注入权利要求1～7任一项所述的制备方法中所述的前驱溶液，随后封装进行原位聚合，即得。
...【技术特征摘要】
1.一种宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，将包含单体、有机溶剂、锂盐、聚合助剂的前驱溶液进行聚合得到；
2.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的式1中，r1、r2独自为c1～c3的烷基。
3.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的x为具有如下结构式：
4.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的单体b为具有式2-a、式2-b、式2-c中的至少一种；
5.如权利要求1所述的宽温凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自甲酸乙酯、乙酸甲酯、氟代乙酸甲酯、乙酸乙酯、氟代乙酸乙酯、丙酸甲酯、氟代丙酸甲酯、乙腈、丙酸乙酯、丁酸乙酯、氟乙腈、γ-丁内酯、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃中的至少一种；
6.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪波，姜孝直，陈龙，白茂辉，赖延清，李劼，王梦然，张治安，李思敏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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