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凝膠電解質(zhì)及包括該凝膠電解質(zhì)的電池

1112   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:珠海冠宇電池股份有限公司  
2024-03-22 14:29:00
權(quán)利要求書: 1.一種高分子聚合物,其特征在于,所述高分子聚合物是第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體通過聚合反應(yīng)得到的;所述第一聚合單體為多官能團丙烯酸酯類化合物;

所述第二聚合單體為多巰基硫醇類化合物;所述第三聚合單體為多面體低聚倍半硅氧烷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子聚合物,其特征在于,所述第一聚合單體、第二聚合單體與第三聚合單體的質(zhì)量比為(10~60):(20~60):(10~70)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子聚合物,其特征在于,所述多官能團丙烯酸酯類化合物選自(乙氧基)雙酚A二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、1,

6?己二醇二丙烯酸酯、(乙氧基)1,6?己二醇二丙烯酸酯、1,4?丁二醇丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、(丙氧基)新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、(乙氧基)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、(丙氧基)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、(乙氧基)季戊四醇四丙烯酸酯、雙季戊四醇四丙烯酸酯、(乙氧基)雙季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或多種以任意比例混合;

和/或,所述多巰基硫醇類化合物選自三羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、(乙氧基)三羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3?巰基丙酸酯)、季戊四醇四巰基乙酸酯、二季戊四醇六(3?巰基丙酸酯)、羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、聚己內(nèi)酯四(3?巰基丙酸酯)、三[2?(3?巰基丙酸基)乙基]異氰尿酸酯、雙(2?巰乙基)硫醚、3,7?二硫雜?1,9?二硫醇壬烷、

4?巰甲基?3,6?二硫雜?1,8?辛二硫醇、二巰基乙酸乙二醇酯、雙(3?巰基丙酸)乙二醇、六(乙二醇)二硫中的一種或多種以任意比例混合;

和/或,所述低聚倍半硅氧烷為籠形多面體低聚倍半硅氧烷,其分子通式為(R1SiO1.5)n,其中R1為與硅原子直接相連的反應(yīng)性基團,所述反應(yīng)性基團為含有氨基、醛基、酮基、酯基、巰基、炔基或烯基的碳原子數(shù)為1~5的直鏈基團;n為6、8、10或12中的任意一個。

4.一種凝膠電解質(zhì),其特征在于,所述凝膠電解質(zhì)包括權(quán)利要求1?3任一項所述的高分子聚合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凝膠電解質(zhì),其特征在于,所述高分子聚合物的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1~20%。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的凝膠電解質(zhì),其特征在于,所述凝膠電解質(zhì)還包括液態(tài)電解液,所述液態(tài)電解液填充在高分子聚合物的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙中;

和/或,所述凝膠電解質(zhì)還包括無機填料,所述無機填料填充在高分子聚合物的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凝膠電解質(zhì),其特征在于,所述液態(tài)電解液的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為60~99.9%;

和/或,所述無機填料的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0~20%。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凝膠電解質(zhì),其特征在于,所述液態(tài)電解液包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑。

9.一種凝膠電解質(zhì),其特征在于,所述凝膠電解質(zhì)包括第一聚合單體、第二聚合單體、第三聚合單體、引發(fā)劑和液態(tài)電解液;

所述第一聚合單體為多官能團丙烯酸酯類化合物;所述第二聚合單體為多巰基硫醇類化合物;所述第三聚合單體為多面體低聚倍半硅氧烷。

10.一種電池,其特征在于,所述電池包括權(quán)利要4?9任一項所述的凝膠電解質(zhì)。

說明書: 一種凝膠電解質(zhì)及包括該凝膠電解質(zhì)的電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種凝膠電解質(zhì)及包括該凝膠電解質(zhì)的電池。背景技術(shù)[0002] 鋰離子電池是應(yīng)用最為廣泛的二次電池之一?,F(xiàn)有鋰離子電池的發(fā)展趨勢是朝著高安全、長壽命和高能量密度的方向。[0003] 然而,商業(yè)化的液態(tài)電解液是由易燃的有機液態(tài)電解液組成,存在電解液泄露和起火爆炸的風(fēng)險,往往難以達(dá)到高安全的目的;而將液態(tài)電解液凝膠化制成凝膠電解質(zhì)是改善安全性能的重要思路之一。發(fā)明內(nèi)容[0004] 為了改善現(xiàn)有技術(shù)中電池存在電解液泄露和起火爆炸、安全性能差的問題,本發(fā)明的目的是提供一種凝膠電解質(zhì)及包括該凝膠電解質(zhì)的電池,所述凝膠電解質(zhì)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,可提升電池的安全性能;同時以液態(tài)電解液為增塑劑可使凝膠電解質(zhì)保持優(yōu)異的電化學(xué)性能。[0005] 為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:[0006] 一種高分子聚合物,所述高分子聚合物是第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體通過聚合反應(yīng)得到的;所述第一聚合單體為多官能團丙烯酸酯類化合物;所述第二聚合單體為多巰基硫醇類化合物;所述第三聚合單體為多面體低聚倍半硅氧烷。[0007] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述高分子聚合物具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。[0008] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多官能團丙烯酸酯類化合物選自(乙氧基)雙酚A二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、1,6?己二醇二丙烯酸酯、(乙氧基)1,6?己二醇二丙烯酸酯、1,4?丁二醇丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、(丙氧基)新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、(乙氧基)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、(丙氧基)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、(乙氧基)季戊四醇四丙烯酸酯、雙季戊四醇四丙烯酸酯、(乙氧基)雙季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或多種以任意比例混合。[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多巰基硫醇類化合物選自三羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、(乙氧基)三羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3?巰基丙酸酯)、季戊四醇四巰基乙酸酯、二季戊四醇六(3?巰基丙酸酯)、羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、聚己內(nèi)酯四(3?巰基丙酸酯)、三[2?(3?巰基丙酸基)乙基]異氰尿酸酯、雙(2?巰乙基)硫醚、3,7?二硫雜?1,9?二硫醇壬烷、4?巰甲基?3,6?二硫雜?1,8?辛二硫醇、二巰基乙酸乙二醇酯、雙(3?巰基丙酸)乙二醇、六(乙二醇)二硫中的一種或多種以任意比例混合。[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述低聚倍半硅氧烷(polyhedraloligomericsilsesqioxanes,POSS)為籠形多面體低聚倍半硅氧烷,其分子通式為(R1SiO1.5)n,其中R1為與硅原子直接相連的反應(yīng)性基團,所述反應(yīng)性基團為含有氨基、醛基、酮基、酯基、巰基、炔基或烯基的碳原子數(shù)為1~5的直鏈基團;n為6、8、10或12中的任意一個。[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述第一聚合單體、第二聚合單體與第三聚合單體的質(zhì)量比為(10~60):(20~60):(10~70),優(yōu)選為(20~40):(30~50):(20~50)。[0012] 本發(fā)明還提供一種凝膠電解質(zhì),所述凝膠電解質(zhì)包括上述的高分子聚合物。[0013] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述凝膠電解質(zhì)還包括液態(tài)電解液,所述液態(tài)電解液填充在高分子聚合物的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙中。[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述液態(tài)電解液包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑。[0015] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述凝膠電解質(zhì)還包括無機填料,所述無機填料填充在高分子聚合物的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙中。[0016] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述高分子聚合物的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1~20%。[0017] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述無機填料的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0~20%。[0018] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述液態(tài)電解液的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為60~99.9%。[0019] 本發(fā)明還提供一種凝膠電解質(zhì),所述凝膠電解質(zhì)包括第一聚合單體、第二聚合單體、第三聚合單體、引發(fā)劑和液態(tài)電解液;所述第一聚合單體為多官能團丙烯酸酯類化合物;所述第二聚合單體為多巰基硫醇類化合物;所述第三聚合單體為多面體低聚倍半硅氧烷。[0020] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述第一聚合單體、第二聚合單體與第三聚合單體的質(zhì)量之和占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1~20%。[0021] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述液態(tài)電解液的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為60~99.9%。[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述凝膠電解質(zhì)還包括無機填料。[0023] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述無機填料的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0~20%。[0024] 本發(fā)明提供一種電池,所述電池包括上述的高分子聚合物或凝膠電解質(zhì)。[0025] 有益效果:[0026] 本發(fā)明的凝膠電解質(zhì)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,可提升電池的安全性能。原因如下:本發(fā)明的凝膠電解質(zhì)的聚合單體之一是含有豐富的Si?O鍵的多面體低聚倍半硅氧烷,由于Si?O鍵能遠(yuǎn)高于C?C鍵,因而可顯著提升凝膠電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性;當(dāng)所述凝膠電解質(zhì)所處的溫度高于其熱分解溫度時,多面體低聚倍半硅氧烷表面的基團會優(yōu)先分解,此時Si?O?Si對氧自由基十分穩(wěn)定,溫度進一步升高時,多面體低聚倍半硅氧烷降解后生成了SiO2陶瓷層,又有隔熱的作用。通過包含多面體低聚倍半硅氧烷單體的原位聚合,進一步結(jié)合無機填料,二者發(fā)揮協(xié)同作用可以達(dá)到提升安全的效果。同時,以液態(tài)電解液為增塑劑可使凝膠電解質(zhì)保持優(yōu)異的電化學(xué)性能,如較低的內(nèi)阻、較高的首次放電容量和較好的循環(huán)性能。附圖說明[0027] 圖1為本發(fā)明的凝膠電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式[0028] 為了簡便,本文僅明確地公開了一些數(shù)值范圍。然而,任意下限可以與任何上限組合形成未明確記載的范圍;以及任意下限可以與其它下限組合形成未明確記載的范圍,同樣任意上限可以與任意其它上限組合形成未明確記載的范圍。此外,盡管未明確記載,但是范圍端點間的每個點或單個數(shù)值都包含在該范圍內(nèi)。因而,每個點或單個數(shù)值可以作為自身的下限或上限與任意其它點或單個數(shù)值組合或與其它下限或上限組合形成未明確記載的范圍。[0029] 在本文的描述中,需要說明的是,除非另有說明,“以上”、“以下”為包含本數(shù),“一種或多種”中“多種”的含義是兩個以上。[0030] 本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容并不意欲描述本發(fā)明中的每個公開的實施方式或每種實現(xiàn)方式。如下描述更具體地舉例說明示例性實施方式。在整篇申請中的多處,通過一系列實施例提供了指導(dǎo),這些實施例可以以各種組合形式使用。在各個實例中,列舉僅作為代表性組,不應(yīng)解釋為窮舉。[0031] 在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的,而并非指示或暗示相對重要性。[0032] 在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“任選”表示所述特征存在或不存在,例如,任選地?zé)o機填料表示含有無機填料或不含有無機填料。[0033] 本發(fā)明實施例第一方面涉及一種高分子聚合物及凝膠電解質(zhì)。[0034] 通常,凝膠電解質(zhì)在電池中起到的作用與液態(tài)電解液相似,即傳輸鋰離子;區(qū)別在于凝膠電解質(zhì)其成分呈現(xiàn)固態(tài)或凝膠態(tài),不具有流動性,因而不會造成電池漏液;同時凝膠電解質(zhì)的熱穩(wěn)定通常優(yōu)于液態(tài)電解液,故其安全性比液態(tài)電解液更高。這些指標(biāo)對于電池在某些領(lǐng)域(如電動汽車、大規(guī)模儲能和低速二輪車)的應(yīng)用來說非常重要。[0035] 本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),通過發(fā)明人提供的三種類型的聚合單體的原位聚合,可以使聚合得到的凝膠電解質(zhì)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能;同時,以液態(tài)電解液為增塑劑可使凝膠電解質(zhì)保持優(yōu)異的電化學(xué)性能,如較低的內(nèi)阻、較高的首次放電容量和較好的循環(huán)性能。[0036] 本發(fā)明的一些實施例提供了一種高分子聚合物,所述高分子聚合物是第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體通過聚合反應(yīng)得到的;[0037] 所述第一聚合單體為多官能團丙烯酸酯類化合物;所述第二聚合單體為多巰基硫醇類化合物;所述第三聚合單體為多面體低聚倍半硅氧烷。[0038] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述高分子聚合物用于電池(如凝膠電解質(zhì))中。[0039] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述高分子聚合物具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。[0040] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述高分子聚合物為第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體聚合而成的共聚物。示例性地,在引發(fā)劑的作用下,第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體聚合得到高分子聚合物。[0041] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述高分子聚合物的數(shù)均分子量為1萬~30萬,優(yōu)選5萬~18萬。[0042] 本發(fā)明的一些實施例提供了一種凝膠電解質(zhì),所述凝膠電解質(zhì)包括上述的高分子聚合物。[0043] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述凝膠電解質(zhì)還包括液態(tài)電解液,所述液態(tài)電解液可以填充在高分子聚合物的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙中。[0044] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述液態(tài)電解液包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑。[0045] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述凝膠電解質(zhì)還包括無機填料,所述無機填料可以填充在高分子聚合物的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙中。[0046] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述高分子聚合物的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1~20%,例如為0.1%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%。

[0047] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述無機填料的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0~20%,例如為0%、0.1%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%。

[0048] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述液態(tài)電解液的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為60~99.9%,例如為60%、62%、65%、68%、70%、75%、77%、80%、85%、88%、90%、92%、95%、96%、98%、99%或99.8%。

[0049] 本發(fā)明的一些實施例提供了一種凝膠電解質(zhì),所述凝膠電解質(zhì)包括第一聚合單體、第二聚合單體、第三聚合單體、引發(fā)劑和液態(tài)電解液;所述第一聚合單體為多官能團丙烯酸酯類化合物;所述第二聚合單體為多巰基硫醇類化合物;所述第三聚合單體為多面體低聚倍半硅氧烷。[0050] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多官能團丙烯酸酯類化合物為含有多個官能團的丙烯酸酯類化合物,所述多個例如為兩個以上,如兩個、三個或四個。[0051] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多巰基硫醇類化合物為含有多個巰基的硫醇類化合物,所述多個例如為兩個以上,如兩個、三個或四個。[0052] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多官能團丙烯酸酯類化合物選自雙官能團丙烯酸酯、三官能團丙烯酸酯、四官能團丙烯酸酯、雙官能團甲基丙烯酸酯和三官能團甲基丙烯酸酯中的至少一種。[0053] 在一些實施例中,所述多官能團丙烯酸酯類化合物選自(乙氧基)雙酚A二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、1,6?己二醇二丙烯酸酯、(乙氧基)1,6?己二醇二丙烯酸酯、1,4?丁二醇丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、(丙氧基)新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、(乙氧基)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、(丙氧基)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、(乙氧基)季戊四醇四丙烯酸酯、雙季戊四醇四丙烯酸酯、(乙氧基)雙季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或多種以任意比例混合。

[0054] 在一些實施例中,所述多官能團丙烯酸酯類化合物選自(乙氧基)雙酚A二甲基丙烯酸酯、1,6?己二醇二甲基丙烯酸酯、1,4?丁二醇甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、(乙氧基)三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯中的一種或多種以任意比例混合。[0055] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多官能團丙烯酸酯類化合物的引入,可以穩(wěn)定凝膠電解質(zhì),使得凝膠電解質(zhì)中的液態(tài)電解液不發(fā)生流動。[0056] 在一些實施例中,所述第一聚合單體的質(zhì)量占第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體總質(zhì)量的10%~60%,例如為10%、20%、30%、40%、50%、60%;當(dāng)?shù)谝痪酆蠁误w的質(zhì)量占比高于60%或低于10%時,電池的循環(huán)壽命會減短。[0057] 在一些實施例中,所述多巰基硫醇類化合物選自三羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、(乙氧基)三羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3?巰基丙酸酯)、季戊四醇四巰基乙酸酯、二季戊四醇六(3?巰基丙酸酯)、羥甲基丙烷三(3?巰基丙酸酯)、聚己內(nèi)酯四(3?巰基丙酸酯)、三[2?(3?巰基丙酸基)乙基]異氰尿酸酯、雙(2?巰乙基)硫醚、3,7?二硫雜?1,9?二硫醇壬烷、4?巰甲基?3,6?二硫雜?1,8?辛二硫醇、二巰基乙酸乙二醇酯、雙(3?巰基丙酸)乙二醇、六(乙二醇)二硫中的一種或多種以任意比例混合。[0058] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多巰基硫醇類化合物的引入可以提升凝膠電解質(zhì)的聚合效果以及改善電池循環(huán)性能。[0059] 在一些實施例中,所述第二聚合單體的質(zhì)量占第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體總質(zhì)量的20%~60%,例如為20%、30%、40%、50%、60%;當(dāng)?shù)谌酆蠁误w的質(zhì)量占比高于60%或低于20%時,凝膠電解質(zhì)聚合效果變差,同時電池的循環(huán)壽命會減短。[0060] 在一些實施例中,所述低聚倍半硅氧烷(polyhedraloligomericsilsesqioxanes,POSS)為籠形多面體低聚倍半硅氧烷,其分子通式為(R1SiO1.5)n,其中R1為與硅原子直接相連的反應(yīng)性基團,所述反應(yīng)性基團為含有氨基、醛基、酮基、酯基、巰基、炔基或烯基的碳原子數(shù)為1~5的直鏈基團;n為6、8、10或12中的任意一個。

[0061] 示例性地,當(dāng)n=8時,其結(jié)構(gòu)如下圖式I所示:[0062][0063] 其中,R1的定義如上所述。[0064] 在一些實施例中,所述多面體低聚倍半硅氧烷選自甲基丙烯酸酯基?POSS(式1所示)、丙烯酸酯基?POSS(式2所示)、八乙烯基?POSS(式3所示)、乙烯基硅氧烷基?POSS(式4所示)中的一種或多種以任意比例混合。[0065][0066][0067] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述多面體低聚倍半硅氧烷含有豐富的Si?O鍵的多面體低聚倍半硅氧烷,由于Si?O鍵能遠(yuǎn)高于C?C鍵,因而可顯著提升凝膠電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性;特別地,當(dāng)所述凝膠電解質(zhì)所處的溫度高于其熱分解溫度時,多面體低聚倍半硅氧烷表面的基團會優(yōu)先分解,此時Si?O?Si對氧自由基十分穩(wěn)定,溫度進一步升高時,多面體低聚倍半硅氧烷降解后生成了SiO2陶瓷層,又有隔熱的作用。[0068] 在一些實施例中,所述第三聚合單體的質(zhì)量占第一聚合單體、第二聚合單體和第三聚合單體總質(zhì)量的10%~70%,例如為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%;當(dāng)?shù)谌酆蠁误w的質(zhì)量占比高于70%或低于10%時,電池的安全性能會惡化。[0069] 在一些實施例中,所述引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酰叔丁酯中的一種或多種任意組合。[0070] 在一些實施例中,所述無機填料選自Li7?nLa3Zr2?nTanO12(0[0071] 在一些實施例中,所述無機填料的中值粒徑D50為0.4μm~1μm。[0072] 在一些實施例中,所述液態(tài)電解液包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑;優(yōu)選地,所述液態(tài)電解液由鋰鹽、有機溶劑和添加劑組成。[0073] 在一些實施例中,所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiClO4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、六氟銻酸鋰(LiSbF6)、二氟磷酸鋰(LiPF2O2)、4,5?二氰基?2?三氟甲基咪唑鋰(LiDTI)、雙乙二酸硼酸鋰(LiBOB)、雙(丙二酸)硼酸鋰(LiBMB)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)、雙(二氟丙二酸)硼酸鋰(LiBDFMB)、(丙二酸草酸)硼酸鋰(LiMOB)、(二氟丙二酸草酸)硼酸鋰(LiDFMOB)、三(草酸)磷酸鋰(LiTOP)、三(二氟丙二酸)磷酸鋰(LiTDFMP)、四氟草酸磷酸鋰(LiTFOP)、二氟二草酸磷酸鋰(LiDFOP)、雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)、雙三氟甲烷磺酰亞氨鋰(LiTFSI)、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亞氨鋰(LiN(SO2F)(SO2CF3))、硝酸鋰(LiNO3)、氟化鋰(LiF)、LiN(SO2CnF2n+1)2、LiN(SO2F)(SO2CnF2n+1)(n為2~10的整數(shù))中的一種或多種以任意比例的混合。[0074] 在一些實施例中,所述溶劑選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、γ?丁內(nèi)酯(GBL)、γ?戊內(nèi)酯、δ?戊內(nèi)酯、乙二醇二甲醚(DME)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代醚F?EPE、氟代醚D2、氟代醚HFPM、氟代醚MFE、氟代醚EME、、四氫呋喃(THF)、2?甲基四氫呋喃、1,3?二氧五環(huán)(DOL)、1,4?二氧六環(huán)(DOX)、環(huán)丁砜、二甲亞砜(DMSO)、二氯甲烷、二氯乙烷中的一種或多種以任意比例的混合。[0075] 在一些實施例中,所述添加劑選自碳酸亞乙烯酯(C)、碳酸乙烯基亞乙酯(EC)、1,3?丙烷磺酸內(nèi)酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、硫酸二甲酯、硫酸乙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亞硫酸乙烯酯、丁二酸酐、聯(lián)苯、聯(lián)苯醚、甲苯、二甲苯、環(huán)已基苯、氟苯、對氟甲苯、對氟苯甲醚、叔丁基苯、叔戊基苯、丙烯磺酸內(nèi)酯、丁烷磺酸內(nèi)酯、甲烷二磺酸亞甲酯、乙二醇雙(丙腈)醚、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯中的一種或多種以任意比例的混合。

[0076] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述第一聚合單體、第二聚合單體與第三聚合單體的質(zhì)量比為(10~60):(20~60):(10~70),優(yōu)選為(20~40):(30~50):(20~50)。[0077] 在一些實施例中,可以是20:30:50、20:40:40、20:50:30、30:30:40、30:40:30、30:50:20、40:30:30或40:40:20。

[0078] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述第一聚合單體、第二聚合單體與第三聚合單體的質(zhì)量之和占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1~20%,優(yōu)選為0.1~10%。[0079] 在一些實施例中,可以是0.1%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%。

[0080] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述引發(fā)劑的質(zhì)量占第一聚合單體、第二聚合單體與第三聚合單體的質(zhì)量之和的質(zhì)量百分比為0.1~5%。[0081] 在一些實施例中,可以是0.1%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%或5%。[0082] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述無機填料的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0~20%,優(yōu)選為0~10%。[0083] 在一些實施例中,可以是0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%;

[0084] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式,所述液態(tài)電解液的質(zhì)量占凝膠電解質(zhì)總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為60~99.9%,優(yōu)選為75~99.8%。[0085] 在一些實施例中,可以是60%、62%、65%、68%、70%、75%、77%、80%、85%、88%、90%、92%、95%、96%、98%、99%或99.8%。

[0086] 本發(fā)明還提供上述高分子聚合物的制備方法,所述方法包括如下步驟:[0087] 將第一聚合單體、第二聚合單體、第三聚合單體和引發(fā)劑混合均勻,進行熱引發(fā)聚合,制備得到所述高分子聚合物。[0088] 在一些實施例中,所述熱引發(fā)聚合的參數(shù)包括聚合溫度和聚合時間。聚合溫度可以是40~120℃,優(yōu)選為45~85℃,聚合時間為1~12h,優(yōu)選為1~6h。[0089] 本發(fā)明還提供上述凝膠電解質(zhì)的制備方法,所述方法包括如下步驟:[0090] 將第一聚合單體、第二聚合單體、第三聚合單體、引發(fā)劑、任選地?zé)o機填料和液態(tài)電解液混合均勻,進行熱引發(fā)聚合,制備得到所述凝膠電解質(zhì)。[0091] 在一些實施例中,將上述混合均勻后的混合體系注入到電池內(nèi)部,通過熱引發(fā)聚合,制備得到所述凝膠電解質(zhì)。[0092] 在一些實施例中,所述熱引發(fā)聚合的參數(shù)包括聚合溫度和聚合時間。聚合溫度可以是40~120℃,優(yōu)選為45~85℃,聚合時間為1~12h,優(yōu)選為1~6h。[0093] 在一些實施例中,聚合的過程中還需要施加壓力,以使得電極與電解質(zhì)界面性能更好,壓力為0~1.6MPa,優(yōu)選為0.4~1.2MPa。[0094] 本發(fā)明還提供上述凝膠電解質(zhì)在電池中的應(yīng)用。[0095] 本發(fā)明實施例的第二方面提供一種電池。[0096] 在一些實施例中,所述電池包括上述的高分子聚合物或凝膠電解質(zhì)。[0097] 在一些實施例中,所述電池為鋰離子電池,例如固態(tài)鋰離子電池。[0098] 在一些實施例中,所述電池包括正極極片、隔膜和負(fù)極極片。[0099] 在一些實施例中,對上述正極極片沒有特別的限定,主要包含集流體與正極活性材料。正極極片中的集流體可采用本領(lǐng)域已知的正極集流體材料,例如鋁箔或涂炭鋁箔等。正極極片中的正極活性材料可以采用本領(lǐng)域已知的正極活性材料,鋰離子能夠進行可逆的電化學(xué)反應(yīng)。例如可以為鋰過渡金屬復(fù)合氧化物,其中過渡金屬可以是Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Ti、Zn、、Al、Zr、Ce及Mg中的一種或多種。鋰過渡金屬復(fù)合氧化物中還可以摻雜電負(fù)性大的元素,如S、F、Cl及I中的一種或多種,能夠使正極活性材料具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。

[0100] 作為示例,鋰過渡金屬復(fù)合氧化物例如為LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2、LiNi1?yCoyO2(0[0101] 進一步的,所述正極的活性材料為鈷酸鋰、鎳酸鋰、尖晶石錳酸鋰、層狀錳酸鋰、鎳鈷二元材料、鎳鈷錳三元材料、鎳鈷鋁三元材料、磷酸鐵鋰(LFP)、磷酸鈷鋰、尖晶石鎳錳酸鋰、富鋰錳基材料中的至少一種。[0102] 在一些實施例中,正極極片還可以包括導(dǎo)電劑。[0103] 作為示例,導(dǎo)電劑為石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳量子點、碳納米管、石墨烯和納米碳纖維中一種或多種任意組合。[0104] 在一些實施例中,正極極片還可以包括粘結(jié)劑。[0105] 作為示例,粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、氟化橡膠、羧甲基纖維素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)。[0106] 在一些實施例中,正極極片可以按照本領(lǐng)域常規(guī)方法制備。通常將正極活性材料及可選的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑分散于溶劑(例如N?甲基吡咯烷酮,簡稱為NMP)中,形成均勻的正極漿料,將正極漿料涂覆在正極集流體上,經(jīng)烘干、輥壓、分切等工序后,得到正極極片。[0107] 在一些實施例中,對上述負(fù)極極片沒有特別的限定,主要包含集流體與負(fù)極活性材料。負(fù)極極片中的集流體可采用本領(lǐng)域已知的負(fù)極集流體材料,例如銅箔、涂炭銅箔、打孔銅箔、聚合物基底表面覆有導(dǎo)電金屬的復(fù)合膜和它們的任意組合。負(fù)極極片中的負(fù)極活性材料可以采用本領(lǐng)域已知的負(fù)極活性材料。例如可以為金屬鋰、天然石墨、人造石墨、中間相炭微球(MCMB)、硬碳、軟碳、硅、硅?碳復(fù)合物、SiO、Li?Sn合金、Li?Sn?O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰中的一種或多種。[0108] 在一些實施例中,負(fù)極極片還可以包括導(dǎo)電劑。[0109] 作為示例,導(dǎo)電劑為石墨、超導(dǎo)碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳點、碳納米管、石墨烯及納米碳纖維中一種或多種。[0110] 在一些實施例中,負(fù)極極片還可以包括粘結(jié)劑。[0111] 作為示例,粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)、水系丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、氟化橡膠、羧甲基纖維素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、環(huán)氧樹脂、羥丙基纖維素、二乙?;w維素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、尼龍。[0112] 在一些實施例中,負(fù)極極片可以按照本領(lǐng)域常規(guī)方法制備。通常將負(fù)極活性材料及可選的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑分散于溶劑(例如水)中,形成均勻的負(fù)極漿料,將負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上,經(jīng)烘干輥壓分切等工序后,得到負(fù)極極片。[0113] 在一些實施例中,對隔膜沒有特別的限制,其可為任何現(xiàn)有技術(shù)中公開的技術(shù)。對使用的隔膜的材料和形狀沒有特別限制,可以選用任意公知的具有電化學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的帶有多孔結(jié)構(gòu)的膜、復(fù)合膜或無紡布,隔膜材料可選自聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、玻璃纖維、聚偏二氟乙烯中的一種或多種的單層或多層薄膜。具體的,可選用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯無紡布、聚乙烯無紡布或聚丙烯?聚乙烯?聚丙烯多孔復(fù)合膜。隔膜的基材層可以為一層或多層,當(dāng)基材層為多層時,不同的基材層的聚合物的組成可以相同,也可以不同,不同的基材層的聚合物的重均分子量不完全相同;當(dāng)基材層為多層時,不同的基材層的聚合物的閉孔溫度不同。[0114] 進一步的,所述隔膜為聚丙烯隔膜(PP)、聚乙烯隔膜(PE)、聚丙烯/聚乙烯雙層復(fù)合膜(PP/PE)、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層復(fù)合膜(PP/PE/PP)、聚酰亞胺靜電紡絲隔膜(PI)、纖維素?zé)o紡布隔膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯無紡布隔膜(PET)、帶陶瓷涂層的隔膜中的至少一種。[0115] 在一些實施例中,基材層的至少一個表面上設(shè)置有涂層,涂層可以是聚合物層或無機物層,也可以是混合聚合物與無機物所形成的層。[0116] 聚合物層中包含聚合物,聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯?六氟丙烯)中的至少一種。[0117] 無機物層包括無機顆粒和粘結(jié)劑,無機顆粒選自氧化鋁、氧化硅、氧化鎂、氧化鈦、二氧化鉿、氧化錫、二氧化鈰、氧化鎳、氧化鋅、氧化鈣、氧化鋯、氧化釔、碳化硅、勃姆石、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、硫酸鋇、固態(tài)電解質(zhì)中的一種或幾種的組合。粘結(jié)劑選自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯?六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一種或幾種的組合。[0118] 將上述正極極片、隔膜、負(fù)極極片按順序堆疊好,使隔膜處于正極極片、負(fù)極極片之間起到隔離的作用,得到電芯,也可以是經(jīng)卷繞后得到電芯;將電芯置于包裝外殼中,注入形成凝膠電解質(zhì)的各成分的混合物并封口,制備得到所述電池。[0119] 將上述封口完畢的電池置于熱壓化成儀器上,施加特定的壓力和溫度,并保持一定的時間后使電解質(zhì)的凝膠化。施加壓力的目的是為了使凝膠化之后的電解質(zhì)與正負(fù)極界面接觸更穩(wěn)定,有益于充分發(fā)揮電池性能。[0120] 通過下述實施例和對比例對本發(fā)明公開的內(nèi)容進一步具體地說明,這些實施例僅用于闡述性說明,因為在本發(fā)明公開內(nèi)容的范圍內(nèi)進行各種修改和變化對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。除非另有聲明,以下實施例中所報道的所有份、百分比、和比值都是基于重量計,而且實施例中使用的所有試劑都可商購獲得或是按照常規(guī)方法進行合成獲得,并且可直接使用而無需進一步處理,以及實施例中使用的儀器均可商購獲得。[0121] 下文將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的制備方法做更進一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,下列實施例僅為示例性地說明和解釋本發(fā)明,而不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均涵蓋在本發(fā)明旨在保護的范圍內(nèi)。

[0122] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明,均為常規(guī)方法;下述實施例中所用的試劑、材料等,如無特殊說明,均可從商業(yè)途徑得到。[0123] 1.鋰電池制備[0124] (1)正極片制備[0125] 稱取正極活性材料鈷酸鋰(LiCoO2)、炭黑導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PDF)按重量比97:1.5:1.5分散于適量的N?甲基吡咯烷酮(NMP)中,充分?jǐn)嚢栊纬删鶆虻恼龢O漿料,將正極漿料涂覆在正極集流體鋁箔上,然后經(jīng)烘干,輥壓,分切,得到正極片。[0126] (2)負(fù)極片制備[0127] 稱取負(fù)極活性材料(如表2和表3所示)、炭黑導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑丁苯橡膠(SBR)、增稠劑羧甲基纖維素鈉(CMC)按重量比97:1:1:1,分散于適量的去離子水中,充分?jǐn)嚢栊纬删鶆虻呢?fù)極漿料,將負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體銅箔上,然后經(jīng)烘干,輥壓,分切,得到負(fù)極片。[0128] 當(dāng)負(fù)極選擇金屬鋰負(fù)極時,無需使用導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、增稠劑以及溶劑(去離子水),亦無需制備負(fù)極漿料與涂布,只需要在低濕度環(huán)境下(通常在露點溫度低于?30℃的干燥室內(nèi)進行)將金屬鋰箔(或鋰帶)與負(fù)極集流體銅箔通過機械作用復(fù)合在一起,裁切即可得到金屬鋰負(fù)極片。[0129] (3)電解質(zhì)制備[0130] 在含水量<1ppm的充有氬氣的手套箱中,將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照質(zhì)量比0.5:1.5:2.5混合,按1.2mol/L的比例加入LiPF6并攪拌均勻。隨后向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、2%的碳酸亞乙烯酯(C)、1%的亞硫酸乙烯酯(ES)、0.5%的三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)和1%的雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI),形成液態(tài)電解液(即表2和表3中的液態(tài)電解液)。[0131] 將上述液態(tài)電解液與第一聚合單體、第二聚合單體、第三聚合單體、引發(fā)劑和無機填料按照表1的質(zhì)量比混合均勻。其中,引發(fā)劑均使用AIBN,按第一聚合單體、第二聚合單體、第三聚合單體的質(zhì)量之和的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%進行投料;無機填料均使用氣相納米SiO2。[0132] 表1形成凝膠電解質(zhì)的混合體系的組成[0133][0134] (3)隔膜的制備[0135] 選擇7μm濕法聚乙烯隔膜作為基材,基材的一面涂有2μm厚的氧化鋁陶瓷涂層,然后再在隔膜兩側(cè)分別涂厚度為1μm的PDF?HFP膠層,得到總厚度為11μm的隔膜,分切至所需寬度備用。[0136] (4)鋰電池的制備[0137] 將上述正極、隔膜和負(fù)極按順序疊好,使隔膜處于正極和負(fù)極中間,然后經(jīng)過焊接極耳和疊片得到電芯,然后將電芯置于鋁塑膜包裝袋中,最后注入上述形成凝膠電解質(zhì)的混合體系并經(jīng)過真空密封、靜置、凝膠化、化成、整形等工序,即可制備得到所述的電池。其中,凝膠化是指將靜置后的電池置于熱壓化成儀器上,施加特定的壓力和溫度,并保持一定的時間后使電解質(zhì)的凝膠化。在實施例與對比例中,凝膠化壓力設(shè)置為0.3MPa。[0138] 2.電池性能測試[0139] (1)初始內(nèi)阻:將鋰離子電池置于25℃下,以0.5C恒流放電至下限電壓(3.0),靜置5分鐘,通過內(nèi)阻測試儀直接測試電池歐姆阻抗,交流信號頻率設(shè)置為1KHz。[0140] (2)首次放電容量:將鋰離子電池置于25℃下,以0.5C恒流放電至電池下限電壓,靜置5分鐘;再以0.5C恒流充電至上限電壓,然后以上限電壓恒壓充電至電流為0.05C,放置5分鐘;接著以0.5C恒流放電至電壓為下限電壓,記錄放電容量即為首次放電容量。

[0141] (3)常溫循環(huán)壽命:將鋰離子電池置于25℃下,以0.5C恒流放電至下限電壓(3.0),靜置5分鐘;再以0.5C恒流充電至上限電壓(4.48),然后以4.48恒壓充電至電流為0.05C,放置5分鐘;接著以0.5C恒流放電至電壓為3.0,靜置5分鐘,此為一個充放電循環(huán)。如此充電/放電,直至某一次循環(huán)時放電容量與首次放電容量的比值≤80%時,經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)即為循環(huán)壽命。

[0142] (4)安全針刺測試通過率:安全針刺測試是將電池置于25℃環(huán)境下,0.2C放電至下限電壓,靜置10分鐘;再以0.5C恒流充電至上限電壓(4.48),然后以4.48恒壓充電至電流為0.05C,靜置5分鐘;用直徑Ф(2.0±0.2)mm的耐高溫鋼針以(25mm±2.5mm/s)的速度,從垂直于電池極板的方向貫穿,穿刺位置宜靠近所刺面的幾何中心(鋼針停留在電池中);觀察30分鐘電池是否發(fā)生起火爆炸,若電池不發(fā)生起火與爆炸即為測試通過。同批次測試的電池通過測試數(shù)目與總測試數(shù)目之比定義為通過率。[0143] 各實施例與對比例的測試結(jié)果如表2和表3所示。[0144] 表2實施例和對比例的電池的組成和性能測試結(jié)果[0145][0146] 從表2的結(jié)果可知,通過實施例1?13和對比例1?5比對后發(fā)現(xiàn),使用本發(fā)明的凝膠電解質(zhì)對石墨作為負(fù)極的電池的安全性能有改善效果,凝膠化后的電池的安全針刺通過率高,未凝膠化或液態(tài)電池的安全針刺通過率低。[0147] 具體地,實施例6、實施例13與對比例1?2比對可以看出,通過調(diào)整凝膠化的工藝參數(shù),可以改善電池的循環(huán)和安全針刺等性能。其中,對比例1為液態(tài)電解液,循環(huán)性能較優(yōu),但是安全針刺性能較差;對比例2為添加了未聚合單體的液態(tài)電解液,由于未聚合的單體為不飽和小分子物質(zhì),在電池內(nèi)部帶來了副反應(yīng),惡化電池循環(huán)性能的同時也未改善電池的安全針刺性能;實施例6的電池為正常凝膠化的電解質(zhì),電池循環(huán)性能較優(yōu),安全針刺性能得到明顯改善;實施例13的電池為過度凝膠化的電解質(zhì),液態(tài)電解液中LiPF6在高溫下發(fā)生分解,造成電池循環(huán)性能劣化明顯,但由于已經(jīng)發(fā)生了凝膠化,電池的安全針刺性能也得到明顯改善。[0148] 具體地,實施例6與對比例3?5比對可以看出,當(dāng)形成凝膠電解質(zhì)的高分子聚合物的聚合單體包括多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)時,獲得的電池的安全性能也有較大的提升,這是由于多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)在聚合后的高分子聚合物結(jié)構(gòu)中占據(jù)交聯(lián)位點,其本身的高穩(wěn)定性會改善凝膠電解質(zhì)的安全性能;當(dāng)凝膠體系中缺少多官能團丙烯酸酯類化合物或者缺少多巰基硫醇類化合物,鋰離子在凝膠電解質(zhì)鏈段結(jié)構(gòu)中的遷移會受到限制,使得其循環(huán)性能受到較大的影響。[0149] 表3實施例和對比例的電池的組成和性能測試結(jié)果[0150][0151] 從表3的結(jié)果可知,本發(fā)明的凝膠電解質(zhì)用于硅碳負(fù)極、氧化亞硅和金屬鋰作為負(fù)極的電池時,電池的循環(huán)性能與液態(tài)電解液基本相當(dāng),安全針刺通過率得到了提升。進一步地,當(dāng)負(fù)極為氧化亞硅或金屬鋰,凝膠化之后電池對安全針刺測試通過率有所提升,但由于電池體系能量密度太高,針刺測試模擬電池短路實驗,在短路的瞬間釋放出巨大的能量,導(dǎo)致電池起火失效,安全針刺測試通過率較低。[0152] 綜上,采用本發(fā)明的凝膠電解質(zhì)用于鋰離子電池,電池的循環(huán)性能與液態(tài)電解液基本相當(dāng),安全性能得到了提升。[0153] 對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。

[0154] 以上,對本發(fā)明的實施方式進行了說明。但是,本發(fā)明不限定于上述實施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。



聲明:
“凝膠電解質(zhì)及包括該凝膠電解質(zhì)的電池” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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