(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111506787.5 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 惠州亿纬锂能股份有限公司 地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区惠 风七路38号 (72)发明人 向津萱　陈规伟　冀亚娟　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 陈小龙 (51)Int.Cl. H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/0565(2010.01) (54)发明名称 一种原位固化的聚合物电解质及其制备方 法和锂离 子电池 (57)摘要 本发明提供一种原位固化的聚合物电解质 及其制备方法和锂离子电池。 所述聚合物电解质 的原料包括单体、 锂盐、 引发剂和有机溶剂， 所述 单体包括丙烯酸、 甲基丙烯酸、 甲基丙烯酸甲酯、 季戊四醇四丙烯酸酯、 季戊四醇三丙烯酸酯、 丙 烯腈、 碳酸乙烯酯、 碳酸亚乙烯酯、 环氧乙烷或1, 3‑二氧环戊烷中的任意一种或至少两种的组合。 本发明提供了一种锂离子电池， 所述锂离子电池 通过采用单晶型三元正极材料和原位固化的聚 合物电解质相结合， 获得一种 高安全性电池， 使 得锂电池能够通过针刺实验， 同时制备方法简 单。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 114221021 A 2022.03.22 CN 114221021 A 1.一种原位固化的聚合物电解质， 其特征在于， 所述 聚合物电解质的原料包括单体、 锂 盐、 引发剂和有机溶剂； 所述单体包括丙烯酸、 甲基丙烯酸、 甲基丙烯酸甲酯、 季戊四醇四丙烯酸酯、 季戊四醇 三丙烯酸酯、 丙烯腈、 碳酸乙烯酯、 碳酸亚乙烯酯、 环氧乙烷或1,3 ‑二氧环戊烷中的任意一 种或至少两种的组合。 2.根据权利要求1所述的聚合物电解质， 其特征在于， 所述锂盐包括六氟磷酸锂、 四氟 硼酸锂、 高氯酸锂、 六氟砷酸锂、 双二氟磺酰亚胺锂、 双三氟甲基磺酰亚胺锂、 双草酸硼酸 锂、 二氟草 酸硼酸锂或双乙二 酸硼酸锂中的任意 一种或至少两种的组合。 3.根据权利要求1或2所述的聚合物电解质， 其特征在于， 所述引发剂包括偶氮二异丁 腈、 偶氮二异庚腈、 苯甲酰、 过氧化二异丙苯、 过氧化二苯 甲酰或过硫化铵中的任意一种或 至少两种的组合。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的聚合物电解质， 其特征在于， 所述有机溶剂包括碳 酸乙烯酯、 碳酸丙烯酯、 碳酸二甲酯、 碳酸二乙酯、 碳酸甲乙酯、 γ ‑丁内酯、 甲酸甲酯、 二甲 氧基甲烷或乙腈中的任意 一种或至少两种的组合。 5.根据权利要求1 ‑4中任一项所述的聚合物电解质， 其特征在于， 所述聚合物电解质的 原料还包括添加剂； 优选地， 所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、 氟代碳酸乙烯酯、 环己基苯、 亚硫酸丙烯酯或 硫酸亚乙酯中的任意 一种或至少两种的组合。 6.一种制备权利要求1 ‑5中任一项所述的聚合物电解质的方法， 其特征在于， 所述方法 包括以下步骤： 将单体、 锂盐、 引发剂和有机溶剂进行混合得到前驱体溶液， 并将前驱体溶液注入电芯 内， 加热固化得到所述的聚合物电解质。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 以前驱体溶液的总质量为100％计， 所述单 体的质量百分含量 为0.5‑40％； 优选地， 所述前驱体溶 液中锂盐的浓度为0.2 ‑3mol/L。 8.根据权利要求6或7所述的方法， 其特征在于， 以前驱体溶液的总质量为100％计， 所 述引发剂的质量百分含量 为0.0005‑0.8％； 优选地， 以前驱体溶 液的总质量 为100％计， 所述有机溶剂的质量百分含量 为60‑88％； 优选地， 所述混合前还 包括加入添加剂； 优选地， 以前驱体溶 液的总质量 为100％计， 所述添加剂的质量百分含量 为0‑10％。 9.根据权利要求6 ‑8中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述加热固化前还包括真空静 置和真空封装； 优选地， 所述加热的温度为6 0‑80℃； 优选地， 所述加热的时间为8 ‑12h。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包括单晶型三元正极材料、 负极材 料、 电解质和隔膜， 所述电解质为 根据权利要求1 ‑5中任一项所述的聚合物电解质。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114221021 A 2一种原位固化的聚合物电解质及其制备方 法和锂离 子电池 技术领域 [0001]本发明属于电池领域， 具体涉及一种原位固化的聚合物电解质及其制备方法和锂 离子电池。 背景技术 [0002]近年来， 由于对能源的需求与日俱增， 电化学储能成为应用最广泛的储能技术。 其 中， 锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长的特点成为被研究的焦点之一。 随着新能源 行业的快速发展， 对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。 相比传统的磷酸铁锂、 钴酸锂和锰酸锂正极材料， 镍钴锰三元正极材料因其镍含量较高使得比容量较高， 具有广 阔的市场前景。 然而， 高能量密度的锂电池安全性较低， 在热失控中三元正极材料的最高温 度和反应剧烈程度明显高于其他正极材料制得的锂电池， 因此如何彻底解决锂离子电池的 安全性问题一 直以来都是新能源行业 最为重视的课题。 [0003]常规的三元正极材料的安全性能较低， 主要归结为两个原因： 一是常规三元正极 材料结构大多为多晶型， 具体为多个一次颗粒团聚形成的二次颗粒， 在极片辊压过程中二 次颗粒容易破裂， 而且在循环充放电过程和高电压下， 颗粒会出现体积膨胀与收缩造成严 重粉化， 导致电解液会渗入颗粒内部发生副反应， 降低电池的循环寿命和安全性； 二是三元 正极材料脱锂后电位较高， 过渡金属 易转化为高价态， 与电解质发生副反应后过渡金属元 素溶出， 导致电池存在安全隐患。 为了解决上述问题， 通常采用在电解液中添加添加剂， 减 少电解液对正极材 料的腐蚀。 [0004]目前商用化的锂离子电池仍采用传统的有机液态电解质， 具有易燃、 易爆和易泄 露的缺点， 并容易生成锂枝晶从而刺穿隔膜引发电池短路， 也导致电池存在较大 的安全隐 患。 除了采用无挥发、 不易燃烧和 不易漏液 的固态电解质取代传统液态电解质以此提高电 池的安全性外， 常见的一种形成固态电解质方式是利用原 位固化的方法， 将聚合物的单体、 引发剂加入液态电解质中形成固态电解质前驱体， 以液态电池相同的注液方式注入电芯 内， 封装后进行加热， 单体在引发剂的作用下通过热固化的方式在电芯内聚合交联形成聚 合物大分子得到固态电解质。 但是， 现有采用三元正极材料制得 的锂离子电池还是很难通 过电池安全测试， 特别是最为严苛的安全测试针刺实验。 在钢针进入电池内部时， 电池发生 内短路， 短路点电流密度增大， 大量能量释放引起温度迅速 升高， 导致电池起火、 爆炸 。 [0005]因此， 在本领域中， 期望开发一种高安全性电池， 其不仅具备良好的电化学性能， 同时能够通过针刺测试。 发明内容 [0006]针对现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种原位固化的聚合物电解质及其 制备方法和锂离子电池。 针对提高锂电池的安全性的问题， 本发明通过采用单 晶型三元正 极材料和原位固化的聚合物电解质相结合， 获得一种高安全性电池， 使得锂电池能够通过 针刺实验， 并且不发生 起火和爆炸， 提高电池在内短路时的安全性。说　明　书 1/7 页 3 CN 114221021 A 3