本發明專利技術屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種用于鋰離子電池的凝膠電解液的配方，包括以下組分：液態電解液100重量份；具有多元異氰酸酯的化合物1-20重量份；具有多元氨基或多元羥基的化合物0.1-10重量份；交聯劑0.01-0.1重量份；催化劑0.001-0.01重量份；封端劑0.001-0.01重量份。相對于現有技術，本發明專利技術的單體之間發生縮聚反應，得到高分子凝膠骨架，將游離態的液態電解液固定在其中，提高了采用該凝膠電解液配方的鋰離子電池的安全性能。而且，整個配方中不存在自由基引發劑，能有效提高采用該凝膠電解液配方的鋰離子電池的電化學性能。此外，本發明專利技術還公開了一種采用該配方制備凝膠電解液的方法。?
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池
，尤其涉及一種用于鋰離子電池的。
技術介紹
鋰離子電池由于具有電壓高、體積小、質量輕、能量密度高、無記憶效應、環保性良好和循環壽命長等優點，正逐步取代鉛酸和N1-Cd等傳統電池，獲得了市場的主導地位。鋰離子電池所用電解液一般分為液態電解液和聚合物凝膠電解液(簡稱“凝膠電解液”)兩種。 其中，液態電解液具有較好的電化學性能，但普遍存在安全性較差的問題。解決這一問題的主要途徑有設計安全性能更可靠的電芯結構、在電極膜片或者隔離膜上涂覆陶瓷層和發展聚合物凝膠電解液等。相比傳統的液態電解液，凝膠電解液體系將游離態的溶劑分子固定在高分子凝膠骨架之中，不存在或較少存在游離態的溶劑，因而不容易產生漏液現象，大大降低了體系的燃燒性，因而具有良好的安全性。隨著社會的發展，人們日益重視電池的安全性，凝膠電解液必將成為今后電解液發展的趨勢，也將成為動力電池必須采納的方向。近年來，人們投入了大量的精力來研制鋰離子電池凝膠電解液，發展了多種制備凝膠電解液的方法，概括起來，主要有原位凝膠法和涂布熱壓法兩種。原位凝膠法是將高分子單體溶解在液態電解液中，通過灌注的方式加入電芯，之后在電芯內部熱聚合形成凝膠電解液。涂布熱壓法則是將高分子聚合物分散在液態電解液中，之后涂覆在電極膜片表面， 最后通過高溫熱壓的方式使電芯形成凝膠電解液。其中，原位凝膠法是一種比較簡單易行的方法，但是現有技術中的原位凝膠法普遍存在制備工藝嚴苛的缺點，而且由于其所采用的凝膠電解液的組成配方并不是十分恰當，因此導致了制備得到的凝膠電解液電化學性能較差和安全性能不佳等問題。 有鑒于此，確有必要提供一種制造工藝簡單、電化學性能優良以及安全性優異的鋰離子電池凝膠電解液及其制備方法。
技術實現思路
本專利技術的目的之一在于針對現有技術的不足，而提供一種電化學性能優良以及安全性優異的鋰離子電池凝膠電解液，以克服現有技術中的鋰離子電池凝膠電解液電化學性能較差和安全性能不佳的不足。為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案一種凝膠電解液的配方，包括液態電解液、聚合物單體、交聯劑、催化劑和封端劑，所述聚合物單體包括具有多元異氰酸酯官能團的芳香族或脂肪族化合物，所述聚合物單體還包括具有多元氨基官能團的化合物或具有多元羥基官能團的化合物，并且上述各組成成分所占重量份依次為液態電解液100重量份；具有多元異氰酸酯官能團的芳香族或脂肪族化合物1-20重量份；具有多元氨基官能團的化合物或具有多元羥基官能團的化合物 0.1-10重量份；其中，液態電解液包括碳酸脂溶劑、添加劑以及鋰鹽三類組分。以上成分中，具有多元異氰酸酯官能團的芳香族或脂肪族化合物和具有多元氨基官能團的化合物或具有多元羥基官能團的化合物反應得到凝膠狀的縮聚預聚體，催化劑有利于控制反應速度，使得凝膠電解液的成膠速度與電芯制造過程匹配。如果成膠速度過快， 可能的后果是電解液與電芯陰陽極極片的浸潤不夠充分。封端劑可以防止縮聚物在高溫或者電化學作用下發生鏈段解聚，造成分子量降低。作為本專利技術凝膠電解液的配方的一種改進，所述具有多元異氰酸酯官能團的芳香族或脂肪族化合物包括甲苯二異氰酸酯(tdi)、異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯、甲苯-2，4-二異氰酸酯以及二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、三苯基甲烷三異氰酸酯和多次甲基多苯基異氰酸酯(PAPI)中的至少一種。作為本專利技術凝膠電解液的配方的一種改進，所述具有多元氨基官能團的化合物包括脂肪族多胺和芳香族多胺中的至少一種。作為本專利技術凝膠電解液的配方的一種改進，所述具有多元氨基官能團的化合物為仲胺或伯胺。作為本專利技術凝膠電解液的配方的一種改進，所述具有多元羥基官能團的化合物包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，2，6_己三醇、聚乙烯醇、葡萄糖、殼聚糖、淀粉、纖維素、多元酚、芳香族多元醇和聚乙二醇中的至少一種。作為本專利技術凝膠電解液的配方的一種改進，所述交聯劑為如甘油、己三醇、淀粉、 纖維素、聚乙烯醇、殼聚糖和葡萄糖中的至少一種，交聯劑的作用在于促進多分子單體形成凝膠。 作為本專利技術凝膠電解液的配方的一種改進，所述催化劑為三乙胺、三乙醇胺、二丁基醋酸錫、二月桂酸二丁基錫和異辛酸亞錫中的至少一種，催化劑的作用在于控制縮聚反應的反應速率。作為本專利技術凝膠電解液的配方的一種改進，所述封端劑包括甲醇、乙醇、乙胺、乙酰苯胺和亞硫酸氫鈉中的至少一種。封端劑的作用在于控制分子量，提高凝膠電解液的穩定性。相對于現有技術，本專利技術的配方中多元異氰酸酯官能團與多元氨基官能團或多元羥基官能團之間在交聯劑、催化劑和封端劑的共同作用下發生縮聚反應，得到分子量適宜的高分子凝膠骨架，將游離態的液態電解液固定在該高分子凝膠骨架中，減少體系中游離態的溶劑的量，從而大大降低了體系的燃燒性，提高了采用該凝膠電解液配方的鋰離子電池的安全性能。而且，整個配方中不存在自由基引發劑，避免了活性引發劑對液態電解液中的添加劑的損害，并能有效改善引發劑引起的在凝膠電解液電池化成產氣排放難及在反應中產生副產物殘留在凝膠電解液影響電芯化學反應性能的問題，從而提高采用該凝膠電解液配方的鋰離子電池的電化學性能。本專利技術的另一個目的在于提供一種使用本專利技術的配方制備凝膠電解液的方法，包交聯劑催化劑封端劑O. 01-0.1重量份； O. 001-0. 01 重量份； O. 001-0. 01 重量份。括以下步驟步驟一，配制凝膠電解液前驅溶液將液態電解液、聚合物單體、交聯劑、催化劑以及封端劑按重量份混合均勻，制得凝膠電解液的前驅溶液；步驟二，凝膠將步驟一得到的凝膠電解液前驅溶液灌注入待注液電芯中，封口后室溫靜置1-72小時后，或者在電芯化成完成后，將電芯置于60-120°C (優選為70-100°C)環境下，使凝膠電解液前驅溶液經電芯內的原位熱聚合轉化成凝膠電解液。作為本專利技術制備凝膠電解液的方法的一種改進，所述原位熱聚合為一步聚合，聚合時間為1-1Oh0相對于現有技術，本專利技術通過將凝膠電解液前驅溶液以注液的方式加入鋰離子電池中，經過充分的浸潤后熱聚合成凝膠電解液。凝膠形成方法簡便易行，不影響電芯的正常制造工藝，具有良好的可操作性，易于大批量生產。而且該種凝膠電解液的聚合反應不需要自由基引發劑，避免了活性引發劑對液態電解液中的添加劑的損害，并能有效改善引發劑引起的在凝膠電解液電池化成產氣排放難及在反應中產生副產物殘留在凝膠電解液影響電芯化學反應性能的問題。此外，待電芯化成完后，使凝膠電解液前驅溶液經電芯內的原位熱聚合轉化成凝膠電解液，可以很好的避免在化成前形成凝膠導致電芯排氣不暢的缺點， 因為化成工序必然產生一定量的氣體，如果在化成后形成凝膠，可以順利地除掉這些氣體， 提聞電芯的界面性能。具體實施方式以下將結合具體實施例對本專利技術及其有益效果作進一步詳細的描述，但本專利技術的具體實施方式并不限于此。 本專利技術提供了一種凝膠電解液的配方。實施例1本實施例提供的凝膠電解液的配方如下 液態電解液甲苯二異氰酸酯乙二醇交聯劑己三醇催化劑二月桂酸二丁基錫封端劑甲醇其中，液態電解液的組成為碳酸脂溶劑為體積比依次為30 30 35的碳酸乙烯酯 (EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)，添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)，其本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種凝膠電解液的配方，包括液態電解液、聚合物單體、交聯劑、催化劑和封端劑，其特征在于，所述聚合物單體包括具有多元異氰酸酯官能團的芳香族或脂肪族化合物，所述聚合物單體還包括具有多元氨基官能團的化合物或具有多元羥基官能團的化合物，并且上述各組成成分所占重量份依次為：液態電解液?????????????????????????????????????100重量份；具有多元異氰酸酯官能團的芳香族或脂肪族化合物???1?20重量份；具有多元氨基官能團的化合物或具有多元羥基官能團的化合物??0.1?10重量份；交聯劑?????????????????????????????????????????0.01?0.1重量份；催化劑?????????????????????????????????????????0.001?0.01重量份；封端劑?????????????????????????????????????????0.001?0.01重量份。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：游從輝，修倩，江輝，方宏新，張柏清，
申請(專利權)人：東莞新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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