【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解质领域，尤其是涉及一种凝胶电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电解质作为锂离子电池的关键组成部分，对促进离子传导、维持电荷平衡、形成稳定界面等具有重要作用。传统液态电解质有挥发性大、易燃易爆、存在泄漏隐患等缺陷，因此液态电解质正逐渐向固态解质转变，固液混合的凝胶电解质将大量电解液固定在聚合物基体中，兼具液态电解质良好的离子传导能力与固态电解质优异的安全、稳定性，被视为向高性能全固态电解质过渡的理想选择。
2、然而，凝胶电解质的机械强度整体偏低，不利于电池在长期工作时的稳定性，且离子电导率与液态电解质相比仍然存在差距，电池性能不佳。常规改性策略包括设计聚合物支链结构、引入纳米填料和离子液体等添加剂，以此提升gpe的综合性能。例如专利cn114069036a公开了一种凝胶电解质前驱体及其制备方法，通过向含有双键的聚合单体中添加氧化碳纳米粒子，以提高凝胶电解质的离子电导率，并采用分步聚合凝胶反应的方式进行制备。首先通过一次聚合得到凝胶电解质预聚体，随后加入交联剂进行二次聚合凝胶反应，分步法使凝胶聚合更加均匀，降低了电池内阻，提高了电池了倍率和循环性能。cn110444807a公开了一种复合凝胶聚合物电解质的制备方法，首先用第一离子液体来将填料分散均匀，然后将第二离子液体作为聚合单体，通过原位光聚合的方式制备凝胶聚合物电解质，从而使填料和离子液体稳定、均匀地分散于聚合物网络中，以提高复合凝胶的机械强度、热稳定性、离子电导率和循环性能。然而这些方法工序复杂，同时添加剂成本昂贵且对环境污染严重，较难应用于
技术实现思路
1、本专利技术为了提升凝胶电解质的离子电导率并简化改性工艺，提供一种凝胶电解质及其制备方法和应用，采用酰胺类聚合单体来助溶天然聚合物，使溶解性、加工性能较差但固有性能优异的天然聚合物作为添加剂使用；助溶单体在提高凝胶机械性能的同时，并不会对电解质的电化学性能产生负面影响，而引入的生物质基添加剂具有大量的极性基团，能够与锂离子的配位，提高凝胶电解质的离子电导率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种凝胶电解质，包括以下原料：第一聚合单体、第二聚合单体、添加剂和导电锂盐；所述第一聚合单体为聚醚丙烯酸酯类单体，所述第二聚合单体为丙烯酰胺类单体，所述添加剂为生物聚合物。
4、作为优选，所述第一聚合单体为聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
5、作为优选，所述第二聚合单体为丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。
6、作为优选，所述添加剂为羧甲基纤维素、乙酸纤维素、二乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸纤维素中的至少一种。
7、作为优选，所述导电锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、三氟甲基磺酸锂的至少一种。
8、本专利技术还提供所述凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：
9、s1.将导电锂盐分散在有机溶剂中，得到液体电解质；
10、s2.将第二聚合单体和添加剂混合后，加入到s1的液体电解质中混匀，得到混合溶液；
11、s3.将第一聚合单体、s2的混合溶液混匀，在引发剂作用下加热聚合得到凝胶电解质。
12、作为优选，步骤s1所述有机溶剂为碳酸乙烯酯ec、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯dmc、碳酸二乙酯dec、碳酸甲乙酯emc、乙酸乙酯、氟代苯、乙酰乙酸乙酯中的至少一种；
13、和/或；
14、步骤s2所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢和过氧化二异丙苯中的至少一种。采用上述引发剂可更好地促进聚合反应。所述引发剂的质量占所述凝胶电解质总质量的0.01～1％。采用适量的引发剂将聚合反应控制在适宜的速率范围内；如果引发剂用量过少，则不易引发，反应不能进行；如果引发剂过多，则反应速度太快，不易控制。
15、作为优选，步骤s2中第二聚合单体和添加剂的质量比为(6～20):1；和/或；步骤s3中第一聚合单体与s2的混合溶液的质量比为1:(5～20)。第二聚合单体对生物聚合物添加剂具有助溶作用，同时第一聚合单体与第二聚合单体、生物聚合物添加剂和液态电解液的混合溶液具有良好的相容性。
16、作为优选，步骤s1具体为：在充氩气的手套箱(水分＜10ppm、氧份＜10ppm)中配制锂离子电池液体电解质，将导电锂盐加入到有机溶剂中，用磁力搅拌器搅拌15～60min，搅拌转速为600～1000r/min，得到液体电解质；
17、和/或；
18、步骤s2具体为：将第二聚合单体中与添加剂混合后，加入到s1的液体电解质中，用磁力搅拌器搅拌1～2h，搅拌转速为600～1000r/min，得到均匀的混合溶液；
19、和/或；
20、步骤s3具体为：将第一聚合单体、引发剂和s2的混合溶液磁力搅拌15～45min混匀后，放入鼓风烘箱30～75℃加热聚合1～72h得到凝胶电解质。
21、本专利技术还提供所述凝胶电解质在锂离子电池中的应用，通过一步法注液-聚合工艺制备锂离子电池。
22、因此，本专利技术的有益效果为：
23、(1)采用酰胺类聚合单体来助溶天然聚合物，使溶解度低、加工性能较差但固有性能优异的天然聚合物作为添加剂使用。助溶单体在提高凝胶机械性能的同时，并不会对电解质的电化学性能产生负面影响。
24、(2)引入的天然聚合物储量丰富、易于获得、成本低廉，且能够自然降解，利于环境保护；天然聚合物添加剂具有大量的极性基团，能够与锂离子的配位，提高凝胶电解质的离子电导率；天然聚合物的长链结构以及分子之间的相互作用力使凝胶电解质具有良好的柔韧性和强度，能够进一步增强凝胶电解质的机械性能。
25、(3)第一聚合单体、第二单体、添加剂以及液态电解液具有相似的结构，相容性较好，能够形成均一相，保证了凝胶电解质的均匀稳定。
26、(4)本专利技术的制备方法成本较低，操作简单，通过简单的溶液混合方法制备凝胶电解质，并且能够通过一步法注入电芯中进行聚合反应，能够直接在现有的电池生产工艺中使用，也解决了使用固态电解质中的固-固界面接触问题，提升电池的循环性能。
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1.一种凝胶电解质，其特征在于，包括以下原料：第一聚合单体、第二聚合单体、添加剂和导电锂盐；所述第一聚合单体为聚醚丙烯酸酯类单体，所述第二聚合单体为丙烯酰胺类单体，所述添加剂为生物聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述第一聚合单体为聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述第二聚合单体为丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述添加剂为羧甲基纤维素、乙酸纤维素、二乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸纤维素中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述导电锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、三氟甲基磺酸锂的至少一种。<...
【技术特征摘要】
1.一种凝胶电解质，其特征在于，包括以下原料：第一聚合单体、第二聚合单体、添加剂和导电锂盐；所述第一聚合单体为聚醚丙烯酸酯类单体，所述第二聚合单体为丙烯酰胺类单体，所述添加剂为生物聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述第一聚合单体为聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述第二聚合单体为丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述添加剂为羧甲基纤维素、乙酸纤维素、二乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸纤维素中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种凝胶电解质，其特征在于，所述导电锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、三(三氟甲基磺酰...
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