本發(fā)明屬于鋰電池材料制備領域，具體涉及一種廣義氟調控高性能電池材料的制備方法。

背景技術：

1、

2、固體聚合物電解質擁有著柔韌性高和電極界面相容性好等特點，能有效的解決例如無機陶瓷電解質存在的因脆性大、難加工、界面相容性差而不易商用的問題。聚合物電解質的制備方法多種多樣，相對于其他眾多方式，原位聚合法具有工藝簡單、制作方便等優(yōu)點。而目前已有的許多研究中，利用原位聚合法制得的聚合物電解質無法達到耐高壓、高離子電導率、良好機械性能以及致密界面層等優(yōu)異性能，因此研發(fā)同時具有高能量密度、高比能、高機械強度、高界面穩(wěn)定性的聚合物電解質成為一大挑戰(zhàn)。

3、在過去很長一段時間里，人們提出了各種策略來面對上述挑戰(zhàn)，其中引入氟是眾多策略中有效的一種。由于氟具有疏水性、鍵強度高且穩(wěn)定、特殊的介電性質以及強電負性和極性等特性，并且氟化材料有助于在金屬-電解質界面形成一層富含無機成分的保護層防止電解質進一步化學分解破壞，使得氟物質被廣泛用于各種電池組件以提高電池穩(wěn)定性等相關性能。但是，氟的加入又會觸發(fā)相應的副作用機制，例如，現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，氟化程度低的溶劑溶解能力相對較強，但氧化穩(wěn)定性較差，而氟化程度的增加則會以犧牲溶解能力為代價來提高氧化穩(wěn)定性。因此已有研究單體與溶劑均含氟的半固態(tài)聚合物電解質，雖能提升其抗氧化性能，但由于溶劑溶解能力的下降嚴重影響了電解質的離子傳輸，導致現(xiàn)有原位固化的半固態(tài)聚合物電解質存在不耐高壓、循環(huán)穩(wěn)定性差等問題，亟待解決。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明第一方面要解決背景技術中提到的現(xiàn)有原位固化的聚合物電解質不耐高壓、循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，提出了一種廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，可以有效提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性。

2、一種廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟1、準備含氟的單體；

4、步驟2、將90～100質量份的鋰鹽和450～500質量份的碳酸乙烯酯混合，攪拌混合均勻，得到混合液a，其中所述碳酸乙烯酯不含氟；

5、步驟3、取80～95質量份的所述單體與11～16質量份的交聯(lián)劑進行混合，混合均勻后得到混合液b；

6、步驟4、將所述混合液a與112.5～125質量份的混合液b進行混合，混合均勻后，再向其中加入0.1～0.18質量份的引發(fā)劑，攪拌混合，得到聚合前電解質；

7、步驟5、按順序組裝電池，當隔膜組裝完成后，在隔膜的至少一側滴加所述聚合前電解質，滴加完成后繼續(xù)組裝，直到組裝完畢；

8、步驟6、對組裝好的電池進行烘烤，通過加熱使電解質完全聚合；然后取出電池，在室溫下冷卻，得到鋰金屬電池材料。本發(fā)明采用單體含氟，溶劑不含氟的策略制備鋰金屬電池材料，既引入氟元素拓寬了電解質的電化學窗口解決了現(xiàn)有研究普遍存在的不耐高壓等問題，又調控了溶劑不含氟，解決了聚合物電解質離子電導率低的問題，可以有效提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性。此外，通過控制鋰鹽、碳酸乙烯酯、單體、交聯(lián)劑以及引發(fā)劑的比例，并嚴格控制混合的順序，結合采用單體含氟，而溶劑不含氟的策略制備鋰金屬電池材料，可以起到協(xié)同增強的技術效果，從而可以進一步提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性。

9、優(yōu)選的，所述單體為2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸氟烷基酯、甲基丙烯酸六氟異丙酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、1,1,1-三氟-2-三氟甲基-2-羥基-4-甲基丙烯酸戊酯、2-甲基-2-(三氟甲基磺酰胺)丙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯中的一種或多種的組合。都是富含氟的單體，有利于實現(xiàn)更好的效果。

10、優(yōu)選的，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、高氯酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或多種的組合。

11、優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為丙烯酸類或甲基丙烯酸類交聯(lián)劑。

12、優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異庚腈、過氧化苯甲酰、碘化鋰中的一種或多種的組合。

13、優(yōu)選的，所述隔膜為電紡聚酰亞胺膜、玻璃纖維膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、電紡聚偏氟乙烯膜中的一種。

14、本發(fā)明第二方面要解決進一步提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性的問題，進一步的，聚合前電解質中混合液a的體積占比為75％～85％。通過前期的實驗表明，將聚合前電解質中混合液a的體積占比配置為75％～85％，可以進一步提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性。

15、優(yōu)選的，混合液a與混合液b的質量比為1:4。可以進一步提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性。

16、優(yōu)選的，所述步驟2中的攪拌時間為30～60min。有利于鋰鹽與碳酸乙烯酯更均勻的混合。

17、優(yōu)選的，所述步驟4中的攪拌時間為20～30min。有利于引發(fā)劑與混合液a及混合液b更充分均勻的混合。

18、優(yōu)選的，所述步驟5中，在隔膜的兩側分別滴加所述聚合前電解質。更有利于在金屬-電解質界面形成一層富含無機成分的保護層，可以更好的防止電解質進一步化學分解破壞，可以有效提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定。

19、優(yōu)選的，所述步驟5中，所滴加的聚合前電解質的量為40～50μl。確保聚合前電解質充分浸潤隔膜，有利于進一步提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定。

20、優(yōu)選的，所述步驟5中，在手套箱進行操作，并按照正極殼、正極片、隔膜、鋰金屬片、墊片、彈片、負極殼的順序進行組裝。

21、優(yōu)選的，正極極片的活性物質為高壓鈷酸鋰或鎳鈷錳三元正極。

22、可選的，所述步驟6中，烘烤的溫度為50～80℃。更有利于電解質完全聚合，從而可以有效提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定。

23、優(yōu)選的，所述步驟6中，烘烤的溫度為70℃。

24、優(yōu)選的，所述步驟6中，在室溫中冷卻的時長為12～30小時。

25、優(yōu)選的，所述步驟6中，在室溫中冷卻的時長為24小時。

26、優(yōu)選的，所述步驟6中，在烤箱中烘烤組裝好的電池。

27、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的一種廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，采用單體含氟，溶劑不含氟的策略制備鋰金屬電池材料，既引入氟元素拓寬了電解質的電化學窗口解決了現(xiàn)有研究普遍存在的不耐高壓等問題，又調控了溶劑不含氟，解決了聚合物電解質離子電導率低的問題，可以有效提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，聚合前電解質中混合液a的體積占比為75％～85％。

3.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，在隔膜的兩側分別滴加所述聚合前電解質。

4.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，所滴加的聚合前電解質的量為40～50μl。

5.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述步驟6中，烘烤的溫度為50～80℃。

6.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的攪拌時間為30～60min；所述步驟4中的攪拌時間為20～30min。

7.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述單體為2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸氟烷基酯、甲基丙烯酸六氟異丙酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、1,1,1-三氟-2-三氟甲基-2-羥基-4-甲基丙烯酸戊酯、2-甲基-2-(三氟甲基磺酰胺)丙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯中的一種或多種的組合。

8.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述隔膜為電紡聚酰亞胺膜、玻璃纖維膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、電紡聚偏氟乙烯膜中的一種。

9.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、高氯酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或多種的組合。

10.根據(jù)權利要求1所述的廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為丙烯酸類或甲基丙烯酸類交聯(lián)劑；

技術總結
本發(fā)明涉及一種廣義氟調控高性能電池材料的制備方法，包括步驟1、準備含氟的單體；步驟2、將90～100質量份的鋰鹽和450～500質量份的碳酸乙烯酯混合，得到混合液A；步驟3、取80～95質量份的所述單體與11～16質量份的交聯(lián)劑進行混合，混合均勻后得到混合液B；步驟4、將混合液A與112.5～125質量份的混合液B進行混合，再向其中加入0.1～0.18質量份的引發(fā)劑，得到聚合前電解質；步驟5、按順序組裝電池，當隔膜組裝完成后，在隔膜的至少一側滴加聚合前電解質，滴加完成后繼續(xù)組裝，直到組裝完畢；步驟6、對組裝好的電池進行烘烤，通過加熱使電解質完全聚合；然后取出電池，冷卻，得到鋰金屬電池材料；本制備方法，可以有效提高電池材料的耐高壓性能和穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：楊雯茜,趙浩淼
受保護的技術使用者：能芯（常州）電子科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/7