【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，尤其涉及一种原位固化的固态电解质、锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池由于具有自放电率低、能量密度高、循环寿命长、无记忆性等优势，所以不断扩展应用领域并逐步取代传统电池。但是，随着锂离子电池能量密度的不断提高以及储能规模的扩大，锂离子电池的安全性问题受到大家越来越多的关注。传统的锂离子电池主要使用的是液态电解液，而使用易燃易挥发的液态电解液的锂离子电池存在内部短路、漏液、燃烧甚至爆炸等安全隐患。使用固态电解质替代传统液态电解液可以有效的从根本上解决安全性问题。固态锂电池一般包括两大类，第一类是无机固态锂离子电池，第二类是固态聚合物锂离子电池。
2、其中，固态聚合物锂离子电池中的固态电解质主要由聚合物、盐和填料组成，cn104779415a提供了一种由硅氧烷和聚乙二醇在热压条件下交联聚合制备得到的全固态聚合物电解质；cn102738510a提供了一种复合全固态电解质，其包括聚氧化乙烯和/或聚氧化乙烯衍生物有机无机杂化框架化合物以及锂盐。cn109935893a提供了一种复合固态电解质膜制备方法及锂离子电池，通过在多孔支撑材料两面分别涂覆固态电解质浆料，该方法有效提升了固态电解质膜的柔韧性和机械强度，但是很难保证固态电解质完全浸润多孔支撑材料的孔隙，孔隙的存在阻碍锂离子的传导。但是当以上所有固态电解质与正负极进行匹配时，很难保证与正负极之间的界面稳定，特别是应对在循环过程中体积变化巨大的硅基负极时更难保证电池循环过程中的界面离子传输，固态锂离子电池的电化学性能都很受限制。
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技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种原位固化的固态电解质、锂离子电池及其制备方法，以此来解决现有固态电解质的离子电导率和安全性还不能满足需求以及锂离子电池界面接触不稳定的问题。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
3、本专利技术的第一方面，提供一种原位固化的固态电解质，所述原位固化的固态电解质包括以下原料经固化得到：
4、聚合物单体、锂盐、深共晶电解液和引发剂，所述聚合物单体、锂盐、深共晶电解液和引发剂的质量比为1000:(5000-10):(9000-10):(1000-0.001)；
5、所述聚合物单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯腈、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、环氧乙烷、1,3-二氧环戊烷中的一种或多种；
6、所述深共晶电解液包括深共晶锂盐和深共晶溶剂。
7、优选的，所述锂盐选自高氯酸锂、硝酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或多种。
8、优选的，所述深共晶锂盐选自双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、三氟甲烷磺酸锂、氯化锂、六氟磷酸锂、聚硫化锂、高氯酸锂、溴化锂、碘化锂、硫氰酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双(草酸)硼酸锂中的一种或多种。
9、优选的，所述深共晶溶剂选自酯类化合物、酰胺类化合物、腈类化合物、磺胺类化合物中的一种或多种。
10、优选的，所述深共晶锂盐和所述深共晶溶剂的摩尔比为2:1～1:50。
11、本专利技术的第二方面，提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极和电解质，所述电解质为上述的原位固化的固态电解质。
12、优选的，所述正极的活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、三元锰酸锂、三元镍酸锂、磷酸锰铁锂中的一种；和/或，所述负极的活性材料为锂金属负极、硅基负极、石墨负极、钛酸锂、转化型负极中的一种。
13、本专利技术的第三方面，提供上述锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
14、将聚合物单体、锂盐、深共晶电解液和引发剂按照质量比混合，得到聚合物前驱体溶液；
15、将所述聚合物前驱体溶液与正极、负极进行组装，经原位固化后，得到所述锂离子电池。
16、优选的，将聚合物单体、锂盐、深共晶电解液和引发剂按照质量比混合，得到聚合物前驱体溶液的步骤，具体包括：
17、将深共晶锂盐溶于深共晶溶剂中，得到深共晶电解液；
18、将锂盐溶于聚合物单体中，再依次加入所述深共晶电解液和引发剂，得到所述聚合物前驱体溶液。
19、优选的，所述原位固化的温度为25-120℃，所述原位固化的时间为0.5-48h，在所述原位固化前先将所述电池静置1-30h。
20、有益效果：
21、本专利技术公开了一种原位固化的固态电解质、锂离子电池及其制备方法，其中，原位固化的固态电解质既能保证其与正负极界面的稳定接触而且符合当前商业化液态电池工序。此外为了同时兼顾电解质的高离子电导率和安全性，不同于现在广泛使用的凝胶电解质，本专利技术在固态电解质中使用高安全性的深共晶电解液替代传统的电解液，有效的保证固态电解质的离子电导率和安全性，并兼具原位固化与正负极之间的界面良好接触，最终得到的锂离子电池展现出较高的容量以及优异的室温循环稳定性。
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1.一种原位固化的固态电解质，其特征在于，所述原位固化的固态电解质包括以下原料经固化得到：
2.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述锂盐选自高氯酸锂、硝酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述深共晶锂盐选自双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、三氟甲烷磺酸锂、氯化锂、六氟磷酸锂、聚硫化锂、高氯酸锂、溴化锂、碘化锂、硫氰酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双(草酸)硼酸锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述深共晶溶剂选自酯类化合物、酰胺类化合物、腈类化合物、磺胺类化合物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述深共晶锂盐和所述深共晶溶剂的摩尔比为2:1-1:50。
6.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极和电解质，其特征在于，所述电解质为权利要求1-5中任一项所述的原位固
7.根据权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极的活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、三元锰酸锂、三元镍酸锂、磷酸锰铁锂中的一种；和/或，所述负极的活性材料为锂金属负极、硅基负极、石墨负极、钛酸锂、以及转化型负极中的一种。
8.一种权利要求6或7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，将聚合物单体、锂盐、深共晶电解液和引发剂按照质量比混合，得到聚合物前驱体溶液的步骤，具体包括：
10.根据权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述原位固化的温度为25-120℃，所述原位固化的时间为0.5-48h，在所述原位固化前先将所述电池静置1-30h。
...【技术特征摘要】
1.一种原位固化的固态电解质，其特征在于，所述原位固化的固态电解质包括以下原料经固化得到：
2.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述锂盐选自高氯酸锂、硝酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述深共晶锂盐选自双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、三氟甲烷磺酸锂、氯化锂、六氟磷酸锂、聚硫化锂、高氯酸锂、溴化锂、碘化锂、硫氰酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双(草酸)硼酸锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述深共晶溶剂选自酯类化合物、酰胺类化合物、腈类化合物、磺胺类化合物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的原位固化的固态电解质，其特征在于，所述深共晶锂盐和所述深共晶溶剂的摩尔比为2:1...
【专利技术属性】
技术研发人员：程俊，李德平，慈立杰，卢灿生，
申请(专利权)人：湖南美尼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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