ZHANG HAILING (CN)
CN1981401A | 2007-06-13 | |||
JP2001357877A | 2001-12-26 | |||
JP2007059478A | 2007-03-08 | |||
CN103570873A | 2014-02-12 | |||
CN102153697A | 2011-08-17 | |||
JPH11286900A | 1999-10-19 |
深圳市博锐专利事务所 (CN)
权 利 要 求 书 1、 一种用于凝胶聚合物电解质的组合物, 该组合物包括: (i) 非水有机溶剂; (ii) 电解质盐; 以及 (iii) 下式 1表示的单体: (式 1) 其中, X、 Υ、 Ζ分别独立的代表下式中的任一个取代基团: ~t CH -CH— 0 ^ - CH2- CH2- CH2- Oj^ 其中, n为一个 0~3的整数; m为一个 0~2的整数; 其中, R2、 R3分别独立的选自氢基或 C^Cs的烷基。 2、 根据权利要求 1所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物, 其特征在于: 所述单体的含量按组合物的总重量计不大于 5wt%。 3、 根据权利要求 1所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物, 其特征在于: 还包括辅助单体 , 所述辅助单体为下式 2 示的化合物: 其中, R4为 H或 CH3; R5为(:广( 6的烷基、 卤代烷基、 芳基或 N (CH3) : 4、 根据权利要求 3所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物, 其特征在于: 所述辅助单体的含量按组合物的总重量计不大于 5wt%。 权 利 要 求 书 5、 根据权利要求 1所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物, 其特征在于: 所述非水有机溶剂选自环状碳酸酯、 链状碳酸酯、 脂肪族羧酸酯、 γ -内酯和它 们的氟衍生物中的两种或两种以上。 6、 根据权利要求 1所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物, 其特征在于: 所述电解质盐为锂盐, 所述锂盐为至少一种选自 LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF6、 LiN(S02CF3)2、 LiN(S02C2F5)2、 LiC(S02CF3)3和 LiN(S02F)2的锂盐。 7、 根据权利要求 1所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物, 其特征在于: 还包括聚合引发剂, 所述聚合引发剂为至少一种选自偶氮类引发剂和过氧化物 引发剂的引发剂, 所述聚合引发剂的含量按组合物的总重量计为 0.001~lwt%。 8、 一种凝胶聚合物电解质, 通过将权利要求 1至 7任意一项所述的用于凝 胶聚合物电解质的组合物聚合而形成。 9、 一种电化学装置, 包括阴极、 阳极和权利要求 8所述的凝胶聚合物电解 质。 10、 根据权利要求 9所述的电化学装置, 其特征在于: 所述电化学装置为 锂电池。 |
一种用于凝胶聚合物电解质的组合物、 凝胶聚合物电解质及电化学装置 技术领域
本发明涉及电化学领域, 具体说是一种用于凝胶聚合物电解质的组合物 、 一种将该组合物聚合而获得的凝胶聚合物电解 质, 以及一种含有该凝胶聚合物 电解质的电化学装置。 背景技术
自 20世纪 90年代以来, 液体电解质锂离子电池因其能量密度高、 温度范 围广、 工作电压高、 无重金属污染等优势, 广泛应用于各类电子电器中。 凝胶 聚合物电解质锂离子电池是在此基础上发展起 来的一种新型电池, 其除了具有 液体电解质锂离子电池的优点外, 由于凝胶态阻止了液体的流动, 有效的防止 了电池漏液, 大大提高了锂离子电池的安全性, 另外凝胶聚合物电解质的电导 率与液体电解质相近, 能够满足实用的要求。 凝胶聚合物电解质有一定的机械 强度, 有利于制作任意形状和任意尺寸的超薄电池, 应用前景广泛。
凝胶聚合物电解质由极性较强的聚合物、 电解质盐、 有机溶剂和添加剂组 成, 由于聚合物和有机溶剂之间有一定的締合作用 , 可以有效地防止电解液的 流动, 有助于解决锂离子电池存在的漏液等安全性问 题。 用于锂离子电池的凝 胶聚合物电解质分为两类: 物理交联型和化学交联型。 物理交联型凝胶聚合物 电解质采用的聚合物包括聚曱基丙烯酸曱酯 (PMMA ) 及其共聚物、 聚丙烯腈 ( PAN )及其共聚物、 聚偏氟乙烯(PVDF )及其共聚物等。 化学交联型凝胶聚 合物电解质一般采用丙烯酸酯类聚合物, 且通常采用原位聚合的方式形成凝胶, 具体过程如下: 将聚合物单体加入到液体电解质中, 并加入引发剂, 混合均匀 后注入电池, 然后用加热等方式引发单体聚合物使电解液凝 胶化。 原位聚合型 凝胶电解质的应用可以筒化凝胶电解质锂离子 电池的生产工艺, 使其与液体电 解质锂离子电池基本相同。公开的那些聚合物 电解质实例如下: CN1302069C公 开了一种以重均分子量 5000-100000的聚乙(丙 )二醇二(甲基)丙烯酸酯为单 体的聚合物电解质, 尽管该聚合物电解质有较强的凝胶强度, 但是单体分子量 说 明 书
较大, 粘度较大, 电解液难以渗透; CN101195670B公开了一种含二丙烯酰胺基 单体的凝胶电解质, 该凝胶电解^浸润均勾, 高温安全性好, 但是凝胶电解质 的强度有待提高。
原位聚合型凝胶电解质存在一些问题, 具体如下:
1、 目前多采用大分子型单体, 单体分子量较大, 加入到液体电解质中会导 致电解液的粘度显著增大, 导致注液后电解液在极片和隔膜中的渗透较为 困难, 容易出现浸润不完全的现象, 从而导致电池不良。
2、 凝胶电解质的强度较低, 不利于电池机械加工性, 或者为了保证聚合后 凝胶电解质的强度, 加入大量的单体量, 通常大于电解液总体质量的 5%, 导致 电解液的粘度显著增加, 电导率下降, 进而引起电池性能的下降。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有 效浸润电极和隔膜, 并且聚 合后能够形成机械强度好、 离子导电性好的用于凝胶聚合物电解质的组合 物, 并进而提供一种更高性能的凝胶聚合物电解质 以及含有该凝胶聚合物电解质的 电化学装置。
通过大量的广泛的深入的研究, 本发明发现本发明中提到的凝胶单体, 分 子量小, 与极片间的表面张力小, 有利于电解液的快速浸润, 且加入少量就可 以形成较强机械强度、 离子导电性好的用于凝胶聚合物电解质的组合 物
本发明采用的技术方案为:
一种用于凝胶聚合物电解质的组合物, 该组合物包括:
( i ) 非水有机溶剂;
( ii ) 电解质盐; 以及
( iii ) 下式 1表示的单体: 说 明 书
(式 1 )
其中, X、 Υ、 Ζ分别独立的代表下式中的任一个取代基团:
-i CH 2 -CH— 0 ^ -fCH 2 - CH 2 - CH 2 -〇 其中, n为一个 0~3的整数; m为一个 0~2的整数;
其中, R 2 、 R 3 分别独立的选自氢基或 ~C 3 的烷基。
优选的, n=0且 m=0, 这样的单体分子量小, 可以降低组合物的粘度, 且双 键的含量高, 可以降低单体的含量来获得同样的凝胶效果, 有利于提高凝胶聚 合物电解质的性能。
优选的, R 2 、 R 3 均为氢基, 这样的单体具有尽可能小的分子量和尽可 能大的双键含量。
优选的, 所述单体的含量按组合物的总重量计不大于 5wt%。 更优选的, 所 述单体的含量按组合物的总重量计为 0.1-3 wt%。
优选的, 还包括辅助单体, 所述辅助 体为下式 2表示的化合物:
(式 2 )
其中, R 4 为 H或 CH 3 ; R 5 为(:广^的烷基、 卤代炕基、 芳基。
优选的,所述辅助单体的含量按组合物的总重 量计不大于 5wt%。更优选的, 所述辅助单体的含量按组合物的总重量计为 0.1 ~3wt 。 说 明 书 优选的, 所述非水有机溶剂为至少一种选自环状碳酸酯 、 链状碳酸酯、 脂 肪族羧酸酯、 γ -内酯和它们的氟衍生物的溶剂。
优选的, 所述非水有机溶剂的含量按组合物的总重量计 为 10~90wt%。
优选的, 所述电解质盐为锂盐, 所述锂盐为至少一种选自 LiPF 6 、 LiBF 4 、
LiSbF 6 、 LiAsF 6 、 LiN(S0 2 CF 3 ) 2 、 LiN(S0 2 C 2 F 5 ) 2 、 LiC(S0 2 CF 3 ) 3 和 LiN(S0 2 F) 2 的 锂盐。
优选的, 所述锂盐在组合物中的浓度为 0.5~2mol/L。
优选的, 还包括聚合引发剂, 所述聚合引发剂为至少一种选自偶氮类引发 剂和过氧化物引发剂的引发剂, 所述聚合引发剂的含量按组合物的总重量计为 0.001~lwt%。
进一步的, 本发明还提供了一种凝胶聚合物电解质, 所述凝胶聚合物电解 质为将上述技术方案所述的组合物聚合而形成 的凝胶聚合物电解质。
更进一步的, 本发明还提供了一种电化学装置, 所述电化学装置包括阴极、 阳极和上述技术方案所述的凝胶聚合物电解质 。
其中, 所述电化学装置为锂离子电池。
本发明与现有技术相比, 具有以下有益效果: 用于凝胶聚合物电解质的组 合物具有较低的粘度, 有利于浸润电极和隔膜, 且单体的含量少, 聚合后所得 到的凝胶聚合物电解质具有与液体电解质相近 的高电导率, 从而使得锂离子电 池具有更好的性能。 具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、 构造特征、 所实现目的及效果, 以下结合 实施方式详予说明。
本发明所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物 是一种凝胶聚合物电解质的 前溶液, 该凝胶聚合物电解质用作构成电化学装置的组 成部分, 所述电化学装 置如锂离子电池, 该组合物的特征为包括:
( i ) 非水有机溶剂;
( ii ) 电解质盐; 以及 说 明 书
( iii ) 下式 1表示的单体:
(式 1 )
其中, X、 Υ、 Ζ分别独立的代表下式中的任一个取代基团:
- CH 2 -CH— 0 ^ - CH 2 - CH 2 - CH 2 - 0 其中, n为一个 0~3的整数; m为一个 0~2的整数;
其中, R 2 、 R 3 分别独立的选自氢基或 d~C 3 的烷基。
式 1所表示的单体的部分实施例在下表 1中示出, 但不限于此:
表 1
上述单体的含量没有特殊限制, 优选的按组合物的总重量计不大于 5\¥1%来 说 明 书 使用, 更优选的, 按组合物的总重量计为 0.1~3\^%来使用。 含量不高于 5wt% 时, 电池内阻增加较緩慢, 而含量不高于 3wt%时, 则可以明显抑制电池内阻的 增加, 从而提高电池的质量。
本发明所述的用于凝胶聚合物电解质的组合物 , 使用非水有机溶剂来溶解。 对于非水有机溶剂, 没有特别的限制, 只要该溶剂被用作电池的电解质溶剂即 可。 优选的, 所述非水有机溶剂为选自环状碳酸酯、 链状碳酸酯、 脂肪族羧酸 酯、 γ -内酯和它们的氟衍生物中的两种或两种以上 含量按组合物的总重量计 优选为 10~90wt%。
本发明所述的电解质盐, 没有特别的限制, 只要该电解质盐是用于非水性 电解质的盐即可。 优选的, 所述电解质盐为锂盐, 所述锂盐为至少一种选自 LiPF 6 、 LiBF 4 、 LiSbF 6 、 LiAsF 6 、 LiN(S0 2 CF 3 ) 2 、 LiN(S0 2 C 2 F 5 ) 2 、 LiC(S0 2 CF 3 ) 3 和 LiN(S0 2 F) 2 的锂盐, 所述锂盐在组合物中的浓度优选为 0.5~2mol/L。
本发明的用于凝胶聚合物电解质的组合物, 还可以包括辅助单体, 所述辅 助单体为至少一种选自下式 2表示的化合物:
其中, R 4 为 H或 CH 3 ; R 5 为 ~C 6 的烷基、 卤代烷基、 芳基或 N ( CH 3 ) 式 2所表示的辅助单体的部分实施例在下表 2中示出, 但不限于此:
表 2
化 化 化
合 化学结构式 合 化学结构式 合 化学结构式 物 物 物 X 一、
7 — 8 γ 、 ' \、ζ、-、 ,ζ 9
。 0
加入一定量的辅助单体, 可以改善凝胶聚合物电解质的离子导电性, 但不 能加入过多, 以免降低凝胶聚合物电解质的机械强度。 优选的, 辅助单体的含 量按组合物的总重量计不大于 5 wt%; 更优选的, 辅助单体的含量按组合物的总 重量计为 0.1~3wt%。
本发明的用于凝胶聚合物电解质的組合物, 还可以包括聚合引发剂, 所述 聚合引发剂发生热分解形成自由基并通过自由 基聚合与单体形成凝胶聚合物电 解质。 所述聚合引发剂的非限制性实施例为至少一种 选自偶氮类引发剂和过氧 化物引发剂的引发剂, 含量按组合物的总重量计优选为 0.001~lwt%。
除了上文所述的组分以外, 本发明的用于凝胶聚合物电解质的组合物还可 以包括本领域技术人员已知的其他添加剂。
本发明所述的凝胶聚合物电解质, 可通过本领域技术人员已知的常规方法 将上述的用于凝胶聚合物电解质的组合物聚合 而获得。 例如, 本发明的凝胶聚 合物电解质可通过将用于凝胶聚合物电解廣的 组合物在电化学装置内部原位聚 合形成。 形成方法包括: a、 将一个正极、 负极和一个插入正极和负极之间的隔 膜缠绕在一起形成一个电极组装体; b、 将本发明的用于凝胶聚合物电解质的组 合物注入电芯中, 并将聚合物聚合以形成一种凝胶聚合物电解质 。
电化学装置内的原位聚合可通过热聚合进行, 聚合时间通常为 4~8 小时, 聚合温度控制在 70 °C左右为宜。
注入组合物的过程优选在露点控制在 -40°C以下的手套箱中进行。
本发明所述的电化学装置, 包括阴极、 阳极和凝胶聚合物电解质, 该凝胶 聚合物电解质通过将本发明的用于凝胶聚合物 电解质的组合物聚合而形成。
本发明的电化学装置包括其中进行电化学反应 的所有类型的装置。 电化学 装置的具体实施例包括所有类型的一次电池、 二次电池、 燃料电池、 太阳能电 池、 电容器等。 具体而言, 优选锂电池, 并且锂电池的非限制性实施例包括锂 金属二次电池、 锂离子二次电池、 锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。 说 明 书 电化学装置可通过使用一种本领域已知的常规 方法获得。 如上所述, 包括: a、 将电极組装体放入电化学装置的外壳中; b、 将本发明的用于凝胶聚合物电 解质的组合物注入电芯中, 并将聚合物聚合以形成一种凝胶聚合物电解质 。 实施例 1
1) 用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备
首先, 将碳酸乙烯酯 (EC )、 碳酸二乙酯 (DEC ) 和碳酸曱乙酯 (EMC ) 按质量比为 EC: DEC: EMC=1 : 1 : 1 进行混合制成非水有机溶剂, 再加入六 氟磷酸锂(LiPF 6 )至摩尔浓度为 l.lmol/L,然后加入按组合物的总质量计为 2wt% 的 1 , 3, 5-三丙烯酰基六氢 -1 , 3, 5-三嗪(表 1所示的化合物 1 ), 按组合物的 总质量计为 2\^%的乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(表 2所示的化合物 9 ) , 以及按 组合物的总质量计为 0.01\^%的 AIBN, 混合制成用于凝胶聚合物电解质的组合 物。
2) 正极板的制备
首先, 将作为正极活性材料的钴酸锂、 作为导电剂的炭黑 Super-P和作为粘 结剂的聚偏二氟乙烯(PVDF ), 按质量比为钴酸锂:炭黑 Super-P: PVDF=93: 4: 3进行混合, 然后将它们分散在 N-曱基 -2-吡咯烷酮(NMP ) 中, 得到正极浆 料。 将正极浆料均句涂布在铝箔的两面上, 经过烘干、 压延和真空千燥, 并用 超声波焊机焊上铝制引出线后得到正极板, 正极板的厚度在 120~150 μ m。
3) 负极板的制备
首先, 将作为负极活性材料的改性天然石墨、 作为导电剂的炭黑 Super-P、 以及作为粘结剂的丁苯橡胶(SBR )和羧曱基纤维素 (CMC ), 按质量比为改性 天然石墨:炭黑 Super-P: SBR: CMC=94: 1: 2.5: 2.5的廢量比进行混合, 然 后将它们分散在去离子水中, 得到负极浆料。 将负极浆料均匀涂布在铜箔的两 面上, 经过烘千、 压延和真空干燥, 并用超声波焊机焊上镍制引出线后得到负 极板, 负极板的厚度在 120-150 μ m。
4) 电池的制备
使用上述阴极板、 阳极板和一种聚丙烯 /聚乙烯 /聚丙烯(PP/PE/PP )三层隔 说 明 书
膜提供一个电池, 在露点控制在 -40°C以下的手套箱中, 将上述制备的用于凝胶 聚合物电解质的組合物注入电芯中, 充分浸润后,封口。 然后在 70°C下凝胶 4~8 小时, 得到一个成品电池。 实施例 2
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将 1 , 3 , 5-三丙烯酰基六氢- 1 , 3 , 5-三嗪(表 1所示的化合物 1 ) 的量(按组合物的总质量计, 以下实施例均 同此意)换成 3wt%^、外, 其它与实施例 1相同。 实施例 3
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将 1 , 3 , 5-三丙烯酰基六氢 - 1 , 3 , 5-三嗪(表 1所示的化合物 1 ) 的量换成 5wt%以外, 其它与实施例 1相同。 实施例 4
除了用于凝胶聚合物电解质的組合物的制备中 将乙氧基乙氧基乙基丙烯酸 酯 (表 2所示的化合物 9 ) 的量换成 3wt%以外, 其它与实施例 2相同。 实施例 5
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将乙氧基乙氧基乙基丙烯酸 酯 (表 2所示的化合物 9 ) 的量换成 5wt%以外, 其它与实施例 2相同。 实施例 6
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将偶氮二异丁氰(AIBN ) 的 量换成 0.1 wt%以外, 其它与实施例 2相同。 实施例 7
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将偶氮二异丁氰(AIBN ) 的 量换成 1\^%以外, 其它与实施例 2相同。 说 明 书
实施例 8
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将偶氮二异丁氰(AIBN )换 成偶氮二异庚腈 ( ABVN ) 以外, 其它与实施例 2相同。 实施例 9
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将偶氮二异丁氰(AIBN )换 成过氧化二苯曱酰(BPO ) 以外, 其它与实施例 2相同。 实施例 10
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将 1 , 3 , 5-三丙烯酰基六氢 - 1 , 3 , 5-三嗪(表 1所示的化合物 1 )换成表 1所示的化合物 2以外, 其它与实施 例 2相同。 实施例 11
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将 1, 3, 5-三丙烯酰基六氢 - 1, 3, 5-三嗪(表 1所示的化合物 1 )换成表 1所示的化合物 3以外, 其它与实施 例 2相同。 实施例 12
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将 1, 3, 5-三丙烯酰基六氢 - 1, 3 , 5-三嗪(表 1所示的化合物 1 )换成表 1所示的化合物 6以外, 其它与实施 例 2相同。 实施例 13
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将乙氧基乙氧基乙基丙烯酸 酯(表 2所示的化合物 9 )换成表 2所示的化合物 Ί以夕卜,其它与实施例 2相同。 说 明 书 实施例 14
除了用于凝胶聚合物电解质的組合物的制备中 将乙氧基乙氧基乙基丙烯酸 酯 (表 2所示的化合物 9 )换成表 2所示的化合物 11以外, 其它与实施例 2相 同。 实施例 15
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将乙氧基乙氧基乙基丙烯酸 酯 (表 2所示的化合物 9 )换成表 2所示的化合物 12以外, 其它与实施例 2相 同。 实施例 16
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将乙氧基乙氧基乙基丙烯酸 酯 (表 2所示的化合物 9 )换成表 2所示的化合物 13以外, 其它与实施例 2相 同。
比较例 1
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 不加入单体和聚合引发剂, 且不需要步骤 4 ) 中的凝胶以外, 其它与实施例 2相同。 比较例 2
除了用于凝胶聚合物电解质的组合物的制备中 将 1 , 3 , 5-三丙烯酰基六氢 - 1 , 3 , 5-三嗪(表 1所示的化合物 1 )换成三乙二醇二丙烯酸酯 (PEGDA ) 以外, 其它与实施例 3相同。 检验实施例 1 : 凝胶聚合物电解质的凝胶强度的测试
将实施例 1~17和比较例 2中的用于凝胶聚合物电解质的组合物分别通 热 固化得到凝胶聚合物电解质, 然后对各个凝胶聚合物电解质进行强度测试, 用 直径 lcm的圓柱, 垂直刺破凝胶表面, 记录所需的最大压力 F, 然后计算出压 强 P,结果示于下表 3。 说 明 书
检验实施例 2: 凝胶聚合物电解质的电导率的测试
将实施例 1~17和比较例 1~2中的用于凝胶聚合物电解质的组合物分别通 过 热固化得到凝胶聚合物电解质, 然后将各个凝胶聚合物电解质按照不锈钢片 /凝 胶聚合物电解质 /不锈钢片的安装方式制成测试体系, 进行交流阻抗测试, 频率 范围为 0.01~100kHz, 然后根据公式: a =D/(SR), 其中, D为凝胶聚合物电解 质的厚度, S为凝胶聚合物电解质的面积, R为交流阻抗法测得的阻抗, 计算出 凝胶聚合物电解质的电导率, 计算结果示于下表 3。 检验实施例 3: 凝胶聚合物电解液凝胶前的粘度测试
将实施例 1~17和比较例 1~2中的用于凝胶聚合物电解质的组合物通过粘 度 计测试粘度, 结果示于下表 3。 检验实施例 4: 凝胶聚合物电解液的浸润性测试
采用未注液的软包装的钴酸锂 /石墨( 1.5 ) 电池, 将其拆解, 将正、 负极片 分离。 用剪刀将正, 负极片裁剪成合适的大小, 用微量注射进样器, 准确量取 2 微升的电解液, 分别快速滴在正极或负极片上 , 记录电解液在极片上变干所 需要的时间, 结果示于下表 3。 检验实施例 5: 电池的常温循环性能测试
将实施例 1~17和比较例 1~2中得到的成品电池, 分别按照以下方式进行测 试:先在室温下以 1C的电流恒流充电至 4.2V,再恒压充电至电流下降至 20mA, 最后以 1C的电流恒流放电至 3.0V。如此循环 100周,记录第 1周的放电容量和 第 100周的放电容量, 然后根据公式: 容量保持率 = 第 100周的放电容量 /第 1 周的放电容量 X 100%, 计算出电池的常温循环的容量保持率, 计算结果示于下 表 4。 检验实施例 6: 电池的高温保存性能测试 说 明 书
将实施例 1~17和比较例 1~2中得到的成品电池, 分别按照以下方式进行测 试:先在室温下以 1C的电流恒流充电至 4.2V,再恒压充电至电流下降至 20mA, 测量此时电池的厚度, 然后将电池置于恒温 85°C的烘箱中储存 4h, 取出后让电 池冷却到室温, 测量此时电池的厚度, 并以 1C的电流恒流放电至 3.0V, 得到放 电保持容量,再在室温下以 1C的电流恒流充电至 4.2V, 然后恒压充电至电流下 降至 20mA,最后以 1C的电流恒流放电至 3.0V,得到放电恢复容量。根据公式: 厚度膨胀率 = (储存后的电池厚度-储存前的电池厚度) /储存前的电池厚度 X 100%
容量保持率 =储存后放电保持容量 /储存前放电容量 X 100%
容量恢复率 =储存后的恢复容量 /储存前的放电容量 X 100%
计算出电池的厚度膨胀率、容量保持率和容量 恢复率,计算结果示于下表 4。 表 3
从表 3的数据可以看出以化合物 1为单体的电解液, 与比较例 2相比, 粘 度虽然相差不大, 但是对电池正负极的浸润显著加快, 且化合物 1 的量越少, 说 明 书
浸润的最快, 这是因为化合物 1 中的酰胺极性基团减小了极片和电解液间的表 面张力; 另外实施例 3与比较例 1相比, 单体的量相同, 但是实施例 3的电解 质有更大的凝胶强度和较高的电导率, 随着化合物 1 量的降低, 凝胶电解质的 电导率逐渐增加, 凝胶强度虽有一定程度的下降, 但是仍旧大于比较例 1 , 因此 在电解液中加入少量本发明中的凝胶单体, 就可以得到较大凝胶强度、 较高电 导率和较易浸润的凝胶电解液。 表 4 常温循环
单体及 辅助单体 高温保存 (85°C4hr ) 引发剂及
编号 100周容
比例 及比例 比例 容量保 容量恢复 厚度膨 量保持率
持率 率 胀率 比较例 1 91. 5% 75. 1% 80. 0% 20. 7¾
PEGDA: 化合物 9: AIBN:
比较例 1 85% 85. 6% 90. 1% 4. 3%
5% 2¾ 0. 01%
化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 1 94. 2% 90. 8% 95. 4% 4. 3%
1: 2% 2% 0. 01%
化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 2 95. 1% 91. 8% 96. 8% 2. 1%
1: 3% 2% 0. 01%
化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 3 93. 3% 90. 5% 95. 4% 1. 5%
1: 5% 2% 0. 01%
化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 4 94. 1% 90% 94. 9% 1. 9%
1: 3% 3% 0. 01%
化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 5 91. 9% 88. 9% 93. 2% 1. 8%
1: 3% 5% 0. 01%
化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 6 94. 4% 89. 5% 94. 3% 3. 2%
1: 3% 2% 0. 1%
化合物 化合物 9:
实施例 7 AIBN: 1% 94% 88. 4% 93. 8% 4. 8%
1 : 3% 2%
化合物 化合物 9: ABVN:
实施例 8 94. 7% 90. 9% 95. 8% 1. 9%
1: 3% 2¾ 0. 01%
化合物 化合物 9: BPO:
实施例 9 94. 9% 90. 4% 95. 6% 3. 6%
1: 3% 2% 0. 01%
化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 10 94. 2% 90. 1% 95. 8% 2. 4%
2: 3% 2% 0. 01% 化合物 化合物 9: AIBN:
实施例 11 94. 3% 90. 6% 95. 9% 2. 6%
3: 3% 2% 0. 01% 说 明 书
从表 4中可以看出, 以化合物 1作为单体的凝胶聚合物电解质性能明显优 于液体电解质, 特别是在?文善高温膨胀有显著效果, 另外与比较例 2的 PEGDA 相比, 以化合物 1 为单体的凝胶聚合物电解质对电池的常温循环 性能和高温保 存性能有更大的提高。 从实施例 1~3可以看到, 化合物 1的量在不大于 5%时, 电池性能都比液体电池有改善, 但是最佳比例不大于 3%, 因为随着化合物 1量 的增多, 电解液粘度增加, 电导率下降, 电池比较难以浸润, 且容易析锂, 所 以化合物 1的量不是越多越好。 从实施例 4~5可以看到, 辅助单体化合物 9的 量在不大于 5%时, 电池性能都比液体电池有改善, 但是最佳比例不大于 3% , 因为随着化合物 9量的增多, 凝胶过程中会有更多的辅助单体剩余, 剩余的辅 助单体分解形成比较厚的 SEI,导致电池比较容易析锂。从实施例 6~9可以看到, 引发剂量太多, 剩余引发剂分解会形成大量的气体, 不利于电池性能的发挥。 从实施例 10~16可以看到, 专利中覆盖的其他单体和辅助单体对电池性能 有同 样的作用。
以上所述仅为本发明的实施例, 并非因此限制本发明的专利范围, 凡是利 用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流 程变换, 或直接或间接运用在其 他相关的技术领域, 均同理包括在本发明的专利保护范围内。