本申請涉及電化學，特別是涉及一種凝膠電解質、鋰離子電池及其制備方法。

背景技術：

1、鋰離子電池具有儲能密度大、開路電壓高、自放電率低、循環壽命長、安全性好等優點，廣泛應用于便攜式電能儲存、電子設備、電動汽車等各個領域。目前傳統的商用二次電池主要采用液態有機電解液為鋰離子傳輸介質進行能量的存儲和轉化，液態電解質易發生漏液、內部短路引起的熱異常行為惡性燃燒或爆炸等安全隱患。

2、凝膠電解質利用聚合物網絡吸附液態電解液，可以解決液態電解液存在的漏液和燃燒等潛在安全問題，一直是產業和學術界重點關注的領域。但目前報道的凝膠電解質中凝膠聚合物含量普遍偏高，不僅提高了成本，還嚴重影響鋰離子電池的循環性能和倍率性能。

技術實現思路

1、本申請的目的在于提供一種凝膠電解質、鋰離子電池及其制備方法，以提高鋰離子電池的循環性能和倍率性能。具體技術方案如下：

2、本申請的第一方面提供了一種凝膠電解質，其包括凝膠聚合物、鋰鹽和有機溶劑；所述凝膠聚合物包括來自聚合單體和交聯劑的單體單元，所述聚合單體選自碳酸酯類化合物，所述碳酸酯類化合物選自環狀碳酸酯和線性碳酸酯中的至少一種；所述環狀碳酸酯選自式i-a所示化合物中的至少一種；所述線性碳酸酯選自式i-b所示化合物中的至少一種；

3、

4、其中，a選自，b選自c2-c8烯基；r1和r2各自獨立地選自c1-c4烷基或c2-c5烯基，且至少含一個不飽和鍵，1≤x≤2；

5、所述交聯劑選自式ii所示的化合物中的至少一種；

6、

7、其中，r3至r6各自獨立地選自c1-c4烷基或，且至少含兩個，0≤n≤3；

8、基于所述凝膠電解質的質量，所述凝膠聚合物的質量百分含量w為1%~20%；

9、所述聚合單體與所述交聯劑的質量比m1/m2為0.1~4。

10、在本申請的一種實施方案中，w為1.5%~10%，m1/m2為0.5~2。

11、在本申請的一種實施方案中，b選自或；r7和r8各自獨立地選自氫原子、c1-c4烷基或c2-c5烯基，且至少含一個不飽和鍵，0≤y≤1，0≤z≤1。

12、在本申請的一種實施方案中，所述碳酸酯類化合物選自以下化合物中的至少一種：

13、。

14、在本申請的一種實施方案中，所述式ii所示的化合物選自以下化合物中的至少一種：

15、。

16、在本申請的一種實施方案中，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、二氟草酸硼酸鋰、二草酸硼酸鋰、高氯酸鋰、二氟磷酸鋰和二氟二草酸磷酸鋰中的至少一種；基于所述凝膠電解質的質量，所述鋰鹽的質量百分含量為6%~15%。

17、在本申請的一種實施方案中，所述有機溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一種。

18、本申請的第二方面提供了一種鋰離子電池，其包括正極極片、負極極片、隔膜和本申請第一方面所述的凝膠電解質。

19、本申請的第三方面提供了一種本申請第二方面所述的鋰離子電池的制備方法，其包括：

20、制備包含所述聚合單體、所述交聯劑、所述鋰鹽、所述有機溶劑和引發劑的前驅體溶液；將所述前驅體溶液注入所述鋰離子電池的殼體中，封裝后，常溫靜置4~8小時，在30~80℃下進行熱聚合反應3~36小時，得到所述鋰離子電池。

21、在本申請的一種實施方案中，所述引發劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈和偶氮二異丁酸二甲酯中的至少一種；基于所述凝膠電解質的質量，所述引發劑的質量百分含量w為0.01%~0.05%。

22、本申請的有益效果：

23、本申請提供了一種凝膠電解質、鋰離子電池及其制備方法。凝膠電解質包括凝膠聚合物、鋰鹽和有機溶劑；凝膠聚合物包括來自聚合單體和交聯劑的單體單元，聚合單體選自碳酸酯類化合物，交聯劑選自式ii所示的化合物中的至少一種。本申請的交聯劑因其具有兩個以上的c=c，能夠與本申請的聚合單體進行聚合鏈接，形成多維、多孔結構的聚合物網絡；同時本申請聚合單體中的強極性碳酸酯基與交聯劑中的c-o-c結構相結合，為li+提供更多、更短的傳輸路徑，從而提高凝膠電解質的離子電導率，增強鋰離子電池的循環性能和倍率性能。進一步地，采用本申請的制備方法制得的鋰離子電池具有更高的循環性能和倍率性能。

24、當然，實施本申請的任一產品或方法并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。

技術特征：

1.一種凝膠電解質，其特征在于，包括凝膠聚合物、鋰鹽和有機溶劑；所述凝膠聚合物包括來自聚合單體和交聯劑的單體單元，所述聚合單體選自碳酸酯類化合物，所述碳酸酯類化合物選自環狀碳酸酯和線性碳酸酯中的至少一種；所述環狀碳酸酯選自式i-a所示化合物中的至少一種；所述線性碳酸酯選自式i-b所示化合物中的至少一種；

2.根據權利要求1所述的凝膠電解質，其特征在于，w為1.5%~10%，m1/m2為0.5~2。

3.根據權利要求1所述的凝膠電解質，其特征在于，b選自或；r7和r8各自獨立地選自氫原子、c1-c4烷基或c2-c5烯基，且至少含一個不飽和鍵，0≤y≤1，0≤z≤1。

4.根據權利要求1所述的凝膠電解質，其特征在于，所述碳酸酯類化合物選自以下化合物中的至少一種：

5.根據權利要求1所述的凝膠電解質，其特征在于，所述式ii所示的化合物選自以下化合物中的至少一種：

6.根據權利要求1所述的凝膠電解質，其特征在于，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、二氟草酸硼酸鋰、二草酸硼酸鋰、高氯酸鋰、二氟磷酸鋰和二氟二草酸磷酸鋰中的至少一種；基于所述凝膠電解質的質量，所述鋰鹽的質量百分含量為6%~15%。

7.根據權利要求1所述的凝膠電解質，其特征在于，所述有機溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一種。

8.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極極片、負極極片、隔膜和權利要求1至7中任一項所述的凝膠電解質。

9.一種權利要求8所述的鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括：

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述引發劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈和偶氮二異丁酸二甲酯中的至少一種；基于所述凝膠電解質的質量，所述引發劑的質量百分含量w為0.01%~0.05%。

技術總結
本申請提供了一種凝膠電解質、鋰離子電池及其制備方法。凝膠電解質包括凝膠聚合物、鋰鹽和有機溶劑；凝膠聚合物包括來自聚合單體和交聯劑的單體單元，聚合單體選自碳酸酯類化合物，交聯劑選自式II所示的化合物中的至少一種，其中，R3至R6各自獨立地選自C1?C4烷基或，且至少含兩個，0≤n≤3。本申請的凝膠電解質具有高離子電導率，本申請的鋰離子電池具有較高的循環性能和倍率性能。進一步地，采用本申請的制備方法制得的鋰離子電池具有更高的循環性能和倍率性能。

技術研發人員：陳曉銅,程鵬飛,范偉貞,史利濤
受保護的技術使用者：廣州天賜高新材料股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28