一种半固态电解质、制备方法及锂离子电池与流程

本发明涉及锂电池，尤其涉及一种半固态电解质、制备方法及锂离子电池。

背景技术：

1、现锂离子电池因具备高工作电压、高存储容量、低自放电率、无记忆效应等优势，已被广泛应用于数码、动力、储能等场景中。但与此同时，当前锂离子电池因爆炸、起火等安全事故频出，所以其存在使用寿命短的问题。

2、目前为了降低锂离子电池发生起火等事故可能性，提升锂离子电池的热稳定性，除了调整锂离子电池的结构，例如加入新型导热胶等，一种常见的方式是采用以聚氧化乙烯、或聚丙烯酸酯类聚合物为主的半固态电解质。这是因为半固态电解质具备挥发性低、阻燃性好的优势，并且，较之氧化物半固态电解质，聚氧化乙烯、聚丙烯酸酯类聚合物都具备电导率高、及良好的电导率。然而，聚氧化乙烯和聚丙烯酸酯类聚合物在70℃左右即开始发生热熔形变，且可被明火点燃。尤其是在其燃烧时，产生助燃的气体分子，在加重燃烧的同时还容易引发爆炸。因此，当前半固态电解质存在热稳定性不足的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种半固态电解质、制备方法及锂离子电池，用以提升当前半固态电解质的热稳定性，进而降低锂离子电池热失控的危害，提升锂离子电池的安全性能。

2、第一方面、本申请实施例提供一种半固态电解质，包括电解液和浸润于所述电解液中的固态膜；其中，所述固态膜包括交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物。

3、一种可能的实施方式，以基于所述半固态电解质的总质量的质量百分比计，所述固态膜的含量为3％-90％。

4、一种可能的实施方式，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物的分子量大于3000。

5、一种可能的实施方式，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物包括聚二甲基硅氧烷链段。

6、一种可能的实施方式，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物由聚二甲基硅氧烷链段组成。

7、一种可能的实施方式，以所述固态膜的总质量的质量百分比计，所述聚二甲基硅氧烷链段的含量为1％-90％。

8、一种可能的实施方式，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物包括聚乙二醇烷基酯链段。

9、一种可能的实施方式，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物由聚二甲基硅氧烷链段和聚乙二醇烷基酯链段组成。

10、一种可能的实施方式，以所述固态膜的总质量的质量百分比计，所述聚二甲基硅氧烷链段的含量为1％-50％，所述聚乙二醇烷基酯链段的含量为2％-40％。

11、一种可能的实施方式，所述交联型的的聚二甲基硅氧烷聚合物由聚二甲基硅氧烷聚合物与交联剂发生聚合反应得到。

12、一种可能的实施方式，所述固态膜的厚度为5-100μm。

13、第二方面、本申请实施例提供一种制备第一方面及任一种可能的实施方式所述的半固态电解质的方法，包括：

14、将含预设质量比的聚二甲基硅氧烷聚合物、交联剂和电解液的混合物涂覆为液膜，使所述液膜中聚二甲基硅氧烷和交联剂发生有机聚合反应，并固化，得到固态膜；其中，所述聚二甲基硅氧烷聚合物的分子量为500-100000；

15、将所述固态膜浸润于电解液中，得到所述半固态电解质。

16、一种可能的实施方式，所述有机聚合反应的条件包括50-80℃的温度条件和引发剂。

17、一种可能的实施方式，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮。

18、一种可能的实施方式，所述交联剂为不饱和聚二甲基硅氧烷聚合物、和/或聚乙二醇丙烯酸酯类单体；其中，

19、所述聚乙二醇丙烯酸酯类单体包括聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇乙基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基乙基丙烯酸酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙基丙烯酸缩水甘油酯。

20、第三方面、本申请实施例提供一种制备第一方面及任一种可能的实施方式所述的半固态电解质的方法，包括：

21、将含预设质量比的聚二甲基硅氧烷聚合物、交联剂和电解液的混合物注入二次电池，以使所述混合物中所述聚二甲基硅氧烷聚合物与所述交联剂发生交联反应，并固化，得到所述半固态电解质；

22、其中，所述聚二甲基硅氧烷聚合物的分子量为500-100000。

23、一种可能的实施方式，所述有机聚合反应的条件包括50-80℃的温度条件和引发剂。

24、一种可能的实施方式，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮。

25、一种可能的实施方式，所述交联剂为不饱和聚二甲基硅氧烷聚合物、和/或聚乙二醇丙烯酸酯类单体；其中，

26、所述聚乙二醇丙烯酸酯类单体包括聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇乙基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基乙基丙烯酸酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙基丙烯酸缩水甘油酯。

27、第四方面、本申请实施例提供一种锂离子电池，包括：

28、第一方面及任一种可能的实施方式所述的半固态电解质。

29、本申请实施例中所提供的一个或多个技术方案，至少具有以下有益效果：

30、首先，本申请实施例所提供的半固态电解质，因其中的固态膜包含耐热性能佳的交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物，所以可有效避免锂离子电池中发生热失控时由于半固态电解质燃烧所导致的爆炸风险。并且，该交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物在被明火引燃时所产生的无机陶瓷材料sio2可起到灭火效果，因而可避免当前半固态电解质燃烧时产生小分子气体，进而避免爆炸，从而降低锂离子电池中热失控的危害，提升锂离子电池的安全性能。

31、其次，由于交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物为三维网状结构，所以半固态电解质中的一部分电解液将填充于该三维网状结构，从而提升固态膜的离子传导性能，进而提升了半固电解质的离子电导率。

32、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种半固态电解质，其特征在于，包括电解液和浸润于所述电解液中的固态膜；其中，所述固态膜包括交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物。

2.如权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，以基于所述半固态电解质的总质量的质量百分比计，所述固态膜的含量为3％-90％。

3.如权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物包括聚二甲基硅氧烷链段。

4.如权利要求3所述的半固态电解质，其特征在于，以所述固态膜的总质量的质量百分比计，所述聚二甲基硅氧烷链段的含量为1％-90％。

5.如权利要求3所述的半固态电解质，其特征在于，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物包括聚乙二醇烷基酯链段。

6.如权利要求5所述的半固态电解质，其特征在于，以所述固态膜的总质量的质量百分比计，所述聚二甲基硅氧烷链段的含量为1％-50％，所述聚乙二醇烷基酯链段的含量为2％-40％。

7.如权利要求1所述的半固态电解质，其特征在于，所述交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物由聚二甲基硅氧烷聚合物与交联剂发生聚合反应得到。

8.一种制备权利要求1-7任一项所述的半固态电解质的方法，其特征在于，包括：

9.一种制备权利要求1-7任一项所述的半固态电解质的方法，其特征在于，包括：

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种半固态电解质、制备方法及锂离子电池，用以提升当前半固态电解质的热稳定性，进而降低锂离子电池热失控的危害，提升锂离子电池的安全性能。该半固态电解质包括电解液和浸润于所述电解液中的固态膜；其中，所述固态膜包括交联型的聚二甲基硅氧烷聚合物。

技术研发人员：门方,章炎华,张莹,金则兵,陈春辉,刘文强,田志松,王鹏,赵福成
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1