【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池的，特别是涉及一种凝胶电解质及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
1、在清洁能源中，锂离子电池具有高额定电压、高能量密度、长循环寿命和低自放电等诸多优势，已广泛应用于电动汽车、储能系统、电子产品等领域。与采用石墨负极的锂离子电池相比，采用硅基负极的锂离子电池具有更高的能量密度，是长续航电动汽车和电子产品的关键技术。
2、目前，锂离子电池大多采用液态电解质，使得硅基负极在充放电循环过程中会出现体积膨胀效应、负极结构粉化、界面阻抗严重、高温胀气和安全性差等问题。凝胶电解质是将固态电解质与液态电解质相融合而得到的一类半固态电解质，不仅比液态电解质相比具有更高的结构稳定性和机械性能，可以有效抑制硅基负极的体积膨胀效应，而且比固态电解质具有更高的电导率和更好的安全性，具有广泛的应用前景。但是，传统的凝胶电解质与硅基负极之间的界面接触不好，导致阻抗增大和容量损失。
技术实现思路
1、基于此，有必要一种凝胶电解质及其制备方法和锂离子电池，以解决传统的凝胶电解质与硅基负极之间的界面接触不好，导致阻抗增大和容量损失的问题。
2、本申请的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：
3、本申请第一方面，提供一种凝胶电解质，包括共聚物、锂盐和有机溶剂；
4、所述共聚物的原料包括第一单体、第二单体、交联剂和引发剂；
5、所述第一单体和所述第二单体通过双键共聚反应形成所述共聚物；
6、所述第二单体含有至少一个能够形成分子间
7、所述第一单体和所述第二单体的摩尔比为(0.2~10):1；
8、所述共聚物在所述凝胶电解质中的质量占比为3%~49%。
9、在其中一些实施方式中，所述第一单体包括丙烯酸酯类单体；所述第二单体含有氨基、脲基和酰胺基中的一种或多种。
10、在其中一些实施方式中，所述第一单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异丁酯中的一种或多种；
11、所述第二单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n,n-亚甲基双丙烯酰胺和2-脲-4[1h]-甲基嘧啶酮甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
12、在其中一些实施方式中，所述交联剂的质量与所述第一单体和所述第二单体的总质量的比为(0.05~5):100。
13、在其中一些实施方式中，所述交联剂包括聚乙二醇丙烯酸二酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和聚丙二醇缩水甘油醚中的一种或多种。
14、在其中一些实施方式中，所述引发剂的质量与所述第一单体和所述第二单体的总质量的比为(0.01~2):100。
15、在其中一些实施方式中，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二氰基戊酸、过氧化二苯甲酰和2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐中的一种或多种。
16、在其中一些实施方式中，所述锂盐包括lipf6、lisbf6、liasf6、libf4、lipo2f2、libob、lidfob、lidfop、lin(so2f)2、lin(cf3so2)2、lin(cf3cf2so2)2和lic(cf3so2)2中的一种或多种。
17、在其中一些实施方式中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环中的一种或多种。
18、在其中一些实施方式中，所述锂盐的质量与所述锂盐和所述有机溶剂的总质量的比为(5~50):100。
19、在其中一些实施方式中，所述凝胶电解质还包括质量占比为0.2%~30%的添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、硝酸锂、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、氟苯和乙烯基碳酸乙烯酯中的一种或多种。
20、本申请第二方面，提供一种如上所述的凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：
21、混合有机溶剂和锂盐，制备电解液；
22、混合所述电解液、第一单体、第二单体、交联剂和引发剂，制备前驱体；
23、使所述前驱体进行共聚反应，制备凝胶电解质。
24、在其中一些实施方式中，使所述前驱体进行共聚反应，包括以下步骤：
25、将所述前驱体注入电芯中，于20℃~100℃下静置，反应2h~48h。
26、在其中一些实施方式中，所述前驱体在电芯中的注液量为1g/ah~5g/ah。
27、本申请第三方面，提供一种锂离子电池，包括如上所述的凝胶电解质，或者包括采用如上所述的凝胶电解质的制备方法制得的凝胶电解质。
28、本申请至少具有以下有益效果：
29、本申请利用第一单体和第二单体进行双键共聚反应，并将二者的摩尔比控制在(0.2~10):1，不仅能够促使共聚物、锂盐和有机溶剂互相作用而形成透明均一的凝胶，避免凝胶电解质分相而降低其机械强度，而且能够保证共聚物中含有充足的极性基团以形成完善的氢键网络，使得凝胶电解质具有优异的自修复能力，防止凝胶电解质和硅基负极之间失去界面接触和电池性能劣化。同时，在双键共聚反应中添加交联剂后，共聚物中的聚合物链段能够形成网状结构，使得凝胶电解质具有高弹性和高机械强度，可以有效抑制硅基负极的体积膨胀，避免电池性能的劣化。同时，将共聚物在凝胶电解质中的质量占比控制在3%~49%，既能抑制硅基负极的体积膨胀，又能防止电解质的阻抗过高而影响了电池容量和循环性能。因此，本申请提供的凝胶电解质引入了弹性高、机械强度高和交联度高的共聚物，能够极大程度抑制硅基负极在充放电循环中的体积膨胀效应，防止硅颗粒粉化失活，使得采用不同硅含量的硅基负极的锂离子电池在无外界压力的情况下都能表现出首次库伦效率高、容量保持率好、体积变化小以及安全性高的效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种凝胶电解质，其特征在于，包括共聚物、锂盐和有机溶剂；
2.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述第一单体包括丙烯酸酯类单体；所述第二单体含有氨基、脲基和酰胺基中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的凝胶电解质，其特征在于，所述第一单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异丁酯中的一种或多种；
4.如权利要求1~3任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
5.如权利要求1~3任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
6.如权利要求1~3任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，所述凝胶电解质还包括质量占比为0.2%~30%的添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、硝酸锂、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、氟苯和乙烯基碳酸乙烯酯中的一种或多种。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的凝胶电
8.如权利要求7所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，使所述前驱体进行共聚反应，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述前驱体在电芯中的注液量为1g/Ah~5g/Ah。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的凝胶电解质，或者包括采用如权利要求7~9任一项所述的凝胶电解质的制备方法制得的凝胶电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶电解质，其特征在于，包括共聚物、锂盐和有机溶剂；
2.如权利要求1所述的凝胶电解质，其特征在于，所述第一单体包括丙烯酸酯类单体；所述第二单体含有氨基、脲基和酰胺基中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的凝胶电解质，其特征在于，所述第一单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异丁酯中的一种或多种；
4.如权利要求1~3任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
5.如权利要求1~3任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
6.如权利要求1~3任一项所述的凝胶电解质，其特征在于，所述凝胶电解质还包括质量占比为0.2%~30%的添加剂，所述...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。