一种电解质隔膜浸润凝胶化方法与流程

本发明属于隔膜凝胶化，尤其涉及一种电解质隔膜浸润凝胶化方法。

背景技术：

1、锂离子电池(lithium-ion battery，简称li-ion电池)是一种以锂离子作为电荷载体的可充电电池。它由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。正极通常采用氧化物或磷酸盐等材料，负极则采用类石墨材料，电解液则是由含锂盐的有机溶液构成。在充电过程中，锂离子会从正极中脱离并通过电解液移动到负极，同时电池会将电能储存在其中。而在放电过程中，锂离子则会从负极中反向移动，重新回到正极，并转化为电流输出。

2、随着锂离子电池的广泛使用，3c类电池、动力电池和储能电池遍布人类生活的方方面面，随之而来的电池自燃等问题逐渐引起人们关注。对于锂离子电池安全性能的需求正在逐步提高，锂离子电池安全性正成为锂电发展的关注点。

3、利用全固态电解质，替代易燃、易挥发的液态电解液，是有效提高锂离子电池安全性的策略之一。但是全固态电解质面临着低离子迁移率、大界面接触电阻等问题。凝胶电解质，作为半固态电池可以同时保留液态电解质和固态电解质的优势，因而逐渐引起研究者们的关注。凝胶电解质，能够通过凝胶化的电解质层，吸收部分液态电解液，从而实现减少锂离子电池的游离电解液，同时仍然保持接近液态电解液电池的性能。

4、目前，隔膜改性涂覆可凝胶化涂层，进而通过浸润吸收电解液，实现凝胶化是常用的方法之一。但是，凝胶电解质隔膜的凝胶化程度，决定着凝胶涂层对液态电解液的吸收量，若凝胶化程度不充分，则液态电解液不足，电池充放电锂离子传输阻力变大，能效以及倍率性能等都会受到影响；若液态电解液过多，凝胶层未能完全吸附，将会导致电池内部仍有游离电解液，这对于提高锂离子电池安全性的目的背道而驰。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种电解质隔膜浸润凝胶化方法为：通过测定待测隔膜的凝胶电解质涂层吸液量计算调整注液系数，并根据调整后的所述注液系数进行对所述待测隔膜的浸润凝胶化。

2、优选地，所述通过测定待测隔膜的凝胶电解质涂层吸液量计算调整注液系数，并根据调整后的所述注液系数进行对所述待测隔膜的浸润凝胶化，包括：

3、取所述待测隔膜进行裁剪，得到目标切片；

4、将所述目标切片浸泡于电解液中，每间隔预设时间后取出称重，得到多个所述预设时间对应时间点的吸液后的称重数据；

5、根据所述称重数据计算得出整个电芯中的凝胶电解质涂层吸液量，并根据所述凝胶电解质涂层吸液量计算得到调整后的所述注液系数；

6、根据每个调整后的所述注液系数进行注液，对所述待测隔膜进行浸润凝胶化，并获取每组注液后的所述待测隔膜对应的浸润结果；

7、基于所述浸润结果，筛选出其中能够达到浸润完全状态的调整后的所述注液系数，作为所述电解质隔膜浸润凝胶化的优化后系数，以便于通过所述优化后系数进行浸润凝胶化。

8、优选地，所述取所述待测隔膜进行裁剪，得到目标切片，包括：

9、将所述待测隔膜进行裁切，得到面积相等的所述目标切片中的涂层隔膜切片和未涂覆基底膜切片，并获取所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的基本初始数据；

10、所述基本初始数据包括：所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的切片面积，以及所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的初始重量。

11、优选地，所述根据所述称重数据计算得出整个电芯中的待测隔膜吸液量，并根据所述待测隔膜吸液量计算得到调整后的所述注液系数，包括：

12、根据所述称重数据，计算得出所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的当前吸液量，并计算得到凝胶电解质涂层吸液量；

13、根据所述凝胶电解质涂层吸液量，计算得到单位面积凝胶化完全的终点吸液量，以及所述待测隔膜的整体电芯吸液量；

14、根据锂离子电池中使用基底隔膜的理论注液系数和所述整体电芯吸液量，计算得到调整后的注液系数。

15、优选地，所述根据所述称重数据，计算得出所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的当前吸液量，并计算得到凝胶电解质涂层吸液量，包括：

16、通过所述称重数据，以及所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的初始重量，计算得到所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的所述当前吸液量；

17、根据所述涂层隔膜切片和所述未涂覆基底膜切片的所述当前吸液量计算得到凝胶电解质涂层吸液量。

18、优选地，所述涂层隔膜切片的当前吸液量的计算公式为：

19、m凝胶膜当前＝g凝胶膜总-g凝胶膜初；

20、其中，m凝胶膜当前为所述涂层隔膜切片的当前吸液量；g凝胶膜总为所述涂层隔膜切片对应的所述称重数据；g凝胶膜初为所述涂层隔膜切片对应的所述初始重量；

21、所述未涂覆基底膜切片的当前吸液量的计算公式为：

22、m基膜当前＝g基膜总-g基膜初；

23、其中，m基膜当前为所述未涂覆基底膜切片的当前吸液量；g基膜总为所述未涂覆基底膜切片对应的所述称重数据；g基膜初为所述未涂覆基底膜切片对应的所述初始重量。

24、优选地，所述凝胶电解质涂层吸液量的计算公式为：

25、m涂层＝m凝胶膜当前-m基膜当前；

26、其中，m涂层为所述凝胶电解质涂层吸液量；m凝胶膜当前为所述涂层隔膜切片的当前吸液量；m基膜当前为所述未涂覆基底膜切片的当前吸液量。

27、优选地，所述根据所述凝胶电解质涂层吸液量，计算得到单位面积凝胶化完全的终点吸液量，以及所述待测隔膜的整体电芯吸液量，包括：

28、根据所述凝胶电解质涂层吸液量和所述切片面积，计算得到单位面积凝胶化完全的终点吸液量；

29、根据所述终点吸液量，以及锂离子电池中的电池隔膜总面积，计算得到所述锂离子电池整个电芯中的所述待测隔膜的整体电芯吸液量。

30、优选地，所述终点吸液量的计算公式为：

31、

32、其中，m单位终点为单位面积凝胶化完全的终点吸液量；m涂层为所述凝胶电解质涂层吸液量；s隔膜为所述切片面积；

33、优选地，s隔膜的单位为平方毫米。

34、优选地，所述整体电芯吸液量的计算公式为：

35、m电芯涂层＝m单位终点×s电芯隔膜；

36、其中，m电芯涂层为所述整体电芯吸液量；m单位终点为单位面积凝胶化完全的终点吸液量；s电芯隔膜为所述锂离子电池中的电池隔膜总面积。

37、优选地，所述调整后的注液系数的计算公式为：

38、

39、其中，z调整为所述调整后的注液系数；z原为所述锂离子电池中使用基底隔膜的理论注液系数；r为所述锂离子电池的设计容量；m电芯涂层为所述整体电芯吸液量。

40、优选地，所述将所述目标切片浸泡于电解液中，每间隔预设时间后取出称重，得到多个所述预设时间对应时间点的吸液后的称重数据中，浸泡条件为：

41、预设时间：1分钟-30分钟；

42、浸泡温度：20℃-60℃。

43、优选地，所述待测隔膜包括涂层隔膜和未涂覆基底膜；

44、优选地，所述基底膜为聚丙烯和聚乙烯中的任意一种；

45、优选地，所述涂层隔膜中的涂层为偏聚二氟乙烯-六氟丙烯、聚乙二醇、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种共混；

46、优选地，所述涂层隔膜中的添加剂为磷酸钛锂铝、锂镧钛氧和锂镧锆氧中的任意一种。

47、本发明提供的电解质隔膜浸润凝胶化方法为通过测定待测隔膜的凝胶电解质涂层吸液量计算调整注液系数，并根据调整后的所述注液系数进行对所述待测隔膜的浸润凝胶化。本发明通过测试凝胶涂层隔膜的吸液量，据此对凝胶锂离子电池的吸液系数进行调整，实现了凝胶电解质隔膜凝胶化程度的调控，最终实现对锂离子电池的游离电解液的控制，从而达到提高锂离子电池安全性的目的。

48、本发明所提供的方法，能够实时对吸液系数动态、灵活的根据实际吸液情况和状态进行灵活的调整，从而确定最优的符合当前锂离子电池和隔膜的吸液系数，达到凝胶化完全的目的，方法简便、清楚，准确性高、可操作性强，能够有效确保锂离子电池的电化学性能和安全性，为凝胶态锂离子电池的制备提供了巨大的方便。