凝膠電解質(zhì)電芯、凝膠聚合物鋰離子電池及其制備方法，及電動車的制作方法
【專利說明】凝膠電解質(zhì)電巧、凝膠聚合物裡離子電池及其制備方法，及電 動車 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種凝膠電解質(zhì)電忍、凝膠聚合物裡 離子電池及其制備方法、電動車。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 進入21世紀，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水品的提高，能源供給與能源需求之 間的矛盾日益尖銳。同時，燃燒煤、石油和天然氣為代表的化石燃料帶來的空氣污染、溫室 效應(yīng)等全球問題嚴重破壞了人類的生存環(huán)境。為了應(yīng)對益嚴峻的"能源危機"和日益嚴格的 環(huán)境保護要求，各國政府紛紛出臺新的能源政策，鼓勵發(fā)展新型綠色能源?；瘜W(xué)電源（電池） 作為一種可W便利快捷地存儲化學(xué)能，并可將儲存的化學(xué)能高效、無污染地轉(zhuǎn)化為電能儲 存。在眾多化學(xué)電源中，裡離子電池具有能量密度高、輸出電壓高、輸出功率大、自放電效應(yīng) 小、工作溫度寬、無記憶效應(yīng)和環(huán)境友等特點，已被廣泛應(yīng)用于移動電話、便攜式計算機、攝 像機、照相機等便攜式電子設(shè)備中。而隨著科技社會的進一步發(fā)展與化石能源的快速衰減， 裡離子電池也作為目前受到廣泛關(guān)注的電動汽車W及混合電動汽車所需的輕型高能動力 電源進行了系統(tǒng)深入的研發(fā)與商業(yè)化生產(chǎn)。
[0003] 裡離子電池有機液體電解質(zhì)在電池濫用、內(nèi)部短路及過熱情況下容易發(fā)生漏液導(dǎo) 致電池著火爆炸事故的發(fā)生，安全性有待提高。作為一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，凝膠既不是液體 也不是固體，但是也可W反過來說其既是液體也是固體，運種二元性保證了凝膠既具有固 體的粘結(jié)性，也具有液體擴散傳輸物質(zhì)的性質(zhì)。由此發(fā)展起來的凝膠聚合物電解質(zhì)電池能 顯著提高液體電解質(zhì)裡離子電池的安全性能，其凝膠電解質(zhì)易于加工成各種形狀的薄膜， 進而制成超薄、形狀各異的電池，W適應(yīng)電子產(chǎn)品微型化、薄型化、輕型化的發(fā)展。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種裡離子電池凝膠電解質(zhì)及其含該凝膠電解質(zhì)的裡離子電 池的制備方法。其所設(shè)及的凝膠電解質(zhì)包括液態(tài)電解質(zhì)、聚合物組分和引發(fā)劑，其凝膠電解 質(zhì)須在使用前一個月加入引發(fā)劑制得，其電池組裝包括凝膠電解質(zhì)制備、裸電忍制備、入殼 封裝、烘烤、注入凝膠電解質(zhì)、封口、高溫引發(fā)聚合、化成、整形、除氣等，得到凝膠電解質(zhì)裡 離子電池。該方法的凝膠電解質(zhì)制備周期長，采用熱聚合工藝可能存在發(fā)生熱脹、熱鼓現(xiàn)象 而影響電池性能，而且熱聚合反應(yīng)通常不是很徹底，殘留的單體反過來會影響整個電池的 電化學(xué)性能?，F(xiàn)有技術(shù)中還公開了 WPAN(過氧乙SS硝酸，PeroxyAcetyl Nitrate)為骨架基 體的凝膠聚合物電解質(zhì)，先將PAN做成微孔膜，再將其浸泡于自制的液態(tài)電解液中，5~ 60min，凝膠電解質(zhì)制備完成，該工藝簡單，先做微孔膜，再浸泡吸液，最后將吸液后的膜與 極片一起組裝成電池，能夠有效避免熱聚合工藝的缺陷，但是微孔膜的吸液量W及凝膠電 解質(zhì)膜與極片基體的界面相容性很難控制。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 為克服目前凝膠電解質(zhì)與極片界面相容性不佳的問題，本發(fā)明提供一種凝膠電解 質(zhì)電忍、凝膠聚合物裡離子電池及其制備方法，及電動車。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一技術(shù)方案:一種凝膠電解質(zhì)電忍的制備方法， 提供至少一正極極片及至少一負極極片，所述凝膠電解質(zhì)電忍的制備方法包括:制備混合 液C與電解液D;利用所述混合液C在所述正極極片和/或所述負極極片的至少一表面上形成 凝膠膜;及所述凝膠膜吸收所述電解液D形成含駐液的凝膠電解質(zhì)膜，將所述含駐液的凝膠 電解質(zhì)膜進一步制成凝膠電解質(zhì)電忍;其中，所述混合液C包括液態(tài)混合物A與液態(tài)混合物 B，所述液態(tài)混合物A包括高分子聚合物與有機溶劑，所述液態(tài)混合物B包括有機溶劑及混合 液添加劑;所述電解液D包括復(fù)合裡鹽、增塑劑及電解液添加劑。
[0007] 優(yōu)選地，W所述混合液C與所述電解液D的總質(zhì)量為100%，所述混合液C包括如下 的組分:高分子聚合物：1 %~80%，有機溶劑：10%~99%及混合液添加劑:0%~50 % ;所 述電解液D包括如下的組分:復(fù)合裡鹽:0.1 %~50% ;增塑劑:0.5%~89% ;及電解液添加 劑:0% ~50%。
[0008] 優(yōu)選地，W所述混合液C與所述電解液D的總質(zhì)量為100%，所述混合液C包括如下 的組分:高分子聚合物:0.1 %~20 %，有機溶劑:60%~90%及混合液添加劑:0%~10% ; 所述電解液D包括如下的組分:復(fù)合裡鹽:0.1%~20%;增塑劑:5%~20%;電解液添加劑： 0% ~10%。
[0009] 優(yōu)選地，在所述正極極片和/或所述負極極片的至少一表面上形成凝膠膜具體包 括:將所述混合液C涂覆于所述正極極片和/或所述負極極片至少一表面上;待所述混合液C 涂覆完成后，將涂覆有所述混合液C的所述正極極片和/或所述負極極片進行真空烘干操 作，烘干溫度為-10°C~120°C，壓力為-5Mpa~5Mpa，烘干時間為30s~24h，烘干完成后形成 所需凝膠膜。
[0010] 優(yōu)選地，在所述真空烘干操作過程中設(shè)置自動換氣0~100次。
[0011] 優(yōu)選地，將表面生長有凝膠膜的所述正極極片和/或所述負極極片浸入所述電解 液D中的浸泡時間為ls-24h，待所述凝膠膜吸收所述電解液D完全后，得到含駐液的凝膠電 解質(zhì)膜。
[0012] 優(yōu)選地，將所述負極極片和/或所述正極極片組裝為未注液電忍；其中，至少一所 述負極極片或至少一所述正極極片上形成有所述凝膠膜，在所述未注液電忍中注入所述電 解液D，所述凝膠膜吸收所述電解液D。
[0013] 優(yōu)選地，至少一所述負極極片與至少一所述正極極片W交替疊片設(shè)置。
[0014] 優(yōu)選地，所述高分子聚合物包括聚氯乙締、氯化聚氯乙締、聚苯乙締、聚氧化乙締、 聚甲基丙締酸甲醋、聚偏氣乙締、聚丙締臘、偏氣乙締-六氣丙締共聚物、聚乙締、甲基丙締 酸甲醋或熱塑性丙締酸樹脂中的一種或幾種;所述有機溶劑包括丙酬、N-甲基化咯燒酬、無 水乙醇、二甲基亞諷、二甲基甲酯胺、四氨巧喃或乙酸乙醋中的一種或幾種;及所述裡鹽包 括六氣憐酸裡、高氯酸裡、六氣神酸裡、四氣棚酸裡、四氯侶酸裡、雙=氣甲燒橫酷亞胺裡、 =氣甲基橫酸裡、二草酸棚酸裡、氯代四氣棚酸裡、草酸二氣棚酸裡、全氣甲基橫酸裡、氣化 裡、碳酸裡或氯化裡中的一種或幾種。
[0015] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供又一技術(shù)方案:一種凝膠電解質(zhì)電忍，其包括至 少一正極極片、至少一負極極片及至少一含駐液的凝膠電解質(zhì)膜，所述含駐液的凝膠電解 質(zhì)膜由混合液C在所述正極極片和/或所述負極極片的至少一表面上形成凝膠膜后吸收電 解液D形成；其中，所述混合液C包括液態(tài)混合物A與液態(tài)混合物B，所述液態(tài)混合物A包括高 分子聚合物與有機溶劑，所述液態(tài)混合物B包括有機溶劑及混合液添加劑;所述電解液D包 括復(fù)合裡鹽、增塑劑及電解液添加劑。
[0016] 優(yōu)選地，所述凝膠膜為多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述凝膠膜的厚度為IOwii~200WI1。
[0017] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供又一技術(shù)方案：一種凝膠聚合物裡離子電池的 制備方法，提供至少一正極極片及至少一負極極片；制備混合液C與電解液D;利用所述混合 液C在所述正極極片和/或所述負極極片的至少一表面上形成凝膠膜;所述凝膠膜吸收所述 電解液D形成含駐液的凝膠電解質(zhì)膜，將所述含駐液的凝膠電解質(zhì)膜進一步制成凝膠電解 質(zhì)電忍;及將所述凝膠電解質(zhì)電忍制成所需的凝膠聚合物裡離子電池;其中，所述混合液C 包括液態(tài)混合物A與液態(tài)混合物B，所述液態(tài)混合物A包括高分子聚合物與有機溶劑，所述液 態(tài)混合物B包括有機溶劑及混合液添加劑;所述電解液D包括復(fù)合裡鹽、增塑劑及電解液添 加劑。
[0018] 優(yōu)選地，在所述正極極片和/或所述負極極片的至少一表面上形成凝膠膜之前，將 所述正極極片和/或所述負極極片進行裁切與預(yù)處理。
[0019] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供又一技術(shù)方案:一種凝膠聚合物裡離子電池，其 包括凝膠電解質(zhì)電忍，所述凝膠電解質(zhì)電忍包括至少一正極極片、至少一負極極片及至少 一含駐液的凝膠電解質(zhì)膜，所述含駐液的凝膠電解質(zhì)膜由混合液C在所述正極極片和/或所 述負極極片的至少一表面上形成凝膠膜后吸收電解液D形成;其中，所述混合液C包括液態(tài) 混合物A與液態(tài)混合物B，所述液態(tài)混合物A包括高分子聚合物與有機溶劑，所述液態(tài)混合物 B包括有機溶劑及混合液添加劑;所述電解液D包括復(fù)合裡鹽、增塑劑及電解液添加劑。
[0020] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供又一技術(shù)方案:一種電動車，其包括如上所述凝 膠聚合物裡離子電池。
[0021] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種凝膠電解質(zhì)電忍、凝膠聚合物裡離子電池及其 制備方法，及電動車，其中，所述凝膠電解質(zhì)電忍、凝膠聚合物裡離子電池及電動車中包括 至少一凝膠膜，所述凝膠膜為多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述凝膠膜對于電解液具有較高的駐液量，采 用本發(fā)明所提供的制備方法有利于增強凝膠聚合物中的液相離子傳輸機制，從而提高離子 電導(dǎo)率，凝膠電解質(zhì)膜基體是原位生長于極片上，與極片界面的兼容性好，因此不存在現(xiàn)有 熱引發(fā)聚合工藝存在的弊端，具有較低界面阻抗性。 【【具體實施方式】】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合實施實例，對本發(fā) 明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。
[0023] 本發(fā)明第一實施例提供一種凝膠電解質(zhì)電忍的制備方法，提供至少一正極極片及 至少一負極極片，所述凝膠電解質(zhì)電忍的制備方法包括如下的步驟：
[0024] 步驟Sl，制備混合液C與電解液D;
[0025] 步驟S2,利用所述混合液C在所述正極極片和/或所述負極極片的至少一表面上形 成凝膠膜;及
[0026] 步驟S3,所述凝膠膜吸收所述電解液D形成含駐液的凝膠電解質(zhì)膜，將所述含駐液 的凝膠電解質(zhì)膜進一步制成凝膠電解質(zhì)電忍;其中，所述混合液C包括液態(tài)混合液A與液態(tài) 混合液B，所述液態(tài)混合液A包括高分子聚合物與有機溶劑，所述液態(tài)混合液B包括有機溶劑 及混合液添加劑;所述電解液D包括復(fù)合裡鹽、增塑劑及電解液添加劑。
[0027]在本發(fā)明一些特別的實施例中，所述凝膠膜為干狀態(tài)的凝膠膜，W獲得更優(yōu)的吸 液性能。
[00%]上述提供所述正極極片、所述負極極片的步驟及步驟Sl中制備混合液C、電解液D 的步驟之間無先后順序限定，如在一些實施例中，可先制備混合液C、電解液D之后，再提供 所述正極極片與所述負極極片。
[0029] 具體地，上述步驟Sl中，W所述混合液C與所述電解液D的總質(zhì)量為100%，其中，所 述混合液C包括如下的組分:高分子聚合物:0.1 %~80%，有機溶劑：10%~99%及混合液 添加劑:0 %~50 % ;所述電解液D包括如下的組分:復(fù)合裡鹽:0.1 %~50 % ;增塑劑:0.5 % ~89% ;電解液添加劑:0%~50%。
[0030] 上述步驟Sl中具體步驟如下：
[0031] 步驟Pl，制備液態(tài)混合液A，按照如下組分比進行混合：高分子聚合物：0.1 %~ 80 % ;有機溶劑:5 %~55 % ;并分散處理配置成液態(tài)混合液A;
[0032] 步驟P2,制備液態(tài)混合液B，按照