【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，具体而言，涉及一种半固态电池电解质前驱体、半固态电池电解质、半固态电池和其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池在电子产品和电动汽车中有广泛的应用，尽管在高能量密度电池体系方面的工作已经取得了很大的成就，但电解液泄漏、电池短路等问题仍然是很大的安全隐患，严重阻碍了锂离子电池进一步发展。当存在内部或外部短路时，不良的放热反应可能导致内部温度迅速升高和热失控。
2、固态电池的提出是为了改进以及取代传统液态电解液，从根本上解决安全性问题。在全固态电池中，采用热稳定的固态聚合物电解质或无机固态电解质代替液态电解质，从而有助于避免电解液泄漏和燃烧爆炸。
3、然而，全固态电池仍然存在一些问题，电解质与电极之间的接触不良，以及缺乏可规模化制备的技术。为了解决全固态电池的这些挑战，通过原位聚合技术构建半固态电池被认为是提高锂离子电池安全性能的一种最有前景的解决方案。凝胶电解质结合了液态电解液和固态聚合物电解质的优点，具备良好的离子电导率和界面相容性。在锂离子电池内部，凝胶电解质可以调节锂离子流动的均匀分布，抑制电解质的分解反应，提高电极稳定性和电池的安全性。采用凝胶电解质制备而成的半固态电池兼顾高安全性和高能量密度，相比较于传统液态电池，有着很大的发展潜力。
4、原位聚合工艺是制备半固态电池的一种方法，由于与现有电池制备工艺契合，不需要改变大量工艺就能实现量产，因此有着广阔的发展前景。通过原位聚合制备而成的半固态电池由于单体聚合度难以控制，引发剂残留导致界面副反应较多等问题，使电芯的dc
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种半固态电池电解质前驱体、半固态电池电解质、半固态电池和其制备方法，以解决现有技术中的半固态电池界面性能不稳定和电池阻抗高的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种半固态电池电解质前驱体，该半固态电池电解质前驱体包括：第一聚合物单体、第二聚合物单体和引发剂；其中，第一聚合物单体为丙烯酸类单体或者丙烯酸酯类单体；第二聚合物单体为含氟的不饱和单体。
3、进一步地，第一聚合物单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或者多种；优选的，第一聚合物单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或者多种；
4、第二聚合物单体包括2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、2,2,3,3,3-五氟丙基甲基丙烯酸酯和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基异丁烯酸酯中的任意一种或者多种；
5、引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾和过硫化铵中的任意一种或者多种。
6、进一步地，第一聚合物单体与第二聚合物单体的质量比为3:1-1:1，优选为3:1-2:1；
7、优选的，引发剂的质量为第一聚合物单体和第二聚合物单体总质量的0.5-2wt％。
8、进一步地，半固态电池电解质前驱体还包括锂盐和溶剂；
9、锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂中的任意一种或者多种；
10、溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲醚和丙酸乙酯中的任意一种或者多种。
11、进一步地，第一聚合物单体的质量为半固态电池电解质前驱体总质量的0.5-5wt％，第二聚合物单体的质量为半固态电池电解质前驱体总质量的0.5-2.5wt％；
12、优选的，第一聚合物单体和第二聚合物单体的质量之和占半固态电池电解质前驱体总质量的1.5％-3％。
13、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种半固态电池电解质，该半固态电解质由上述任一种的半固态电池电解质前驱体经原位聚合得到。
14、根据本专利技术的另一方面，提供了一种半固态电池的制备方法，该制备方法包括：将上述任一种的半固态电池电解质前驱体注入电芯中进行原位聚合。
15、进一步地，原位聚合的温度为50-70℃，原位聚合的时间为6-12h；
16、优选的，进行原位聚合前，将半固态电池电解质前驱体注入电芯中，真空封装，静置24-50h。
17、进一步地，包括：将正极片、负极片和隔膜制备成干电芯；
18、优选的，正极片的正极材料包括钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂、富锂锰基材料和尖晶石型锰酸锂中的任意一种或者多种；
19、优选的，负极片的负极材料包括石墨、无定形炭、钛酸锂、siox/c复合材料和sn基复合材料中的任意一种或者多种。
20、根据本专利技术的又一方面，提供了一种半固态电池，该半固态电池由上述任一种的半固态电池的制备方法制备得到或者包括上述的半固态电池电解质。
21、应用本专利技术的技术方案，本申请的半固态电池电解质前驱体选取了上述具有丙烯酸或者丙烯酸酯结构的第一聚合物单体和具有含氟的不饱和结构的第二聚合物单体，形成的共聚物能够提高电极/电解质界面的稳定性，即使存在单体残留情况，在后续成膜阶段也可以形成具备良好稳定性的sei膜，优化电极/电解质界面。与此同时，本申请的半固态电池电解质前驱体适配的单体种类较多，能够根据电池需求设计不同的电解质体系，且后续用于半固态电池的制备工艺简单，在显著降低直流内阻(dcir)的同时，能够提高电池的制备效率，具有较好的规模化应用可行性。
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1.一种半固态电池电解质前驱体，其特征在于，包括：第一聚合物单体、第二聚合物单体和引发剂；
2.根据权利要求1所述的半固态电池电解质前驱体，其特征在于，所述第一聚合物单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或者多种；优选的，所述第一聚合物单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或者多种；
3.根据权利要求1或2所述的半固态电池电解质前驱体，其特征在于，所述第一聚合物单体与所述第二聚合物单体的质量比为3:1-1:1，优选为3:1-2:1；
4.根据权利要求1或2所述的半固态电池电解质前驱体，其特征在于，所述半固态电池电解质前驱体还包括锂盐和溶剂；
5.根据权利要求4所述的半固态电池电解质前驱体，其特征在于，所述第一聚合物单体的质量为所述半固态电池电解质前驱
6.一种半固态电池电解质，其特征在于，由权利要求1至5任一项所述的半固态电池电解质前驱体经原位聚合得到。
7.一种半固态电池的制备方法，其特征在于，包括：将权利要求1至5任一项所述的半固态电池电解质前驱体注入电芯中进行原位聚合。
8.根据权利要求7所述的半固态电池的制备方法，其特征在于，所述原位聚合的温度为50-70℃，所述原位聚合的时间为6-12h；
9.根据权利要求7所述的半固态电池的制备方法，其特征在于，包括：将正极片、负极片和隔膜制备成干电芯；
10.一种半固态电池，其特征在于，由权利要求7至9任一项所述的半固态电池的制备方法制备得到或者包括权利要求6所述的半固态电池电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种半固态电池电解质前驱体，其特征在于，包括：第一聚合物单体、第二聚合物单体和引发剂；
2.根据权利要求1所述的半固态电池电解质前驱体，其特征在于，所述第一聚合物单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或者多种；优选的，所述第一聚合物单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或者多种；
3.根据权利要求1或2所述的半固态电池电解质前驱体，其特征在于，所述第一聚合物单体与所述第二聚合物单体的质量比为3:1-1:1，优选为3:1-2:1；
4.根据权利要求1或2所述的半固态电池电解质前驱体，其特征在于，所述半固态电池电解质前驱体还包括锂盐和溶剂；
...【专利技术属性】
技术研发人员：王滔，陈规伟，冀亚娟，赵瑞瑞，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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