本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體而言，涉及一種主客體復合材料及電芯的制備方法和鋰離子電池。

背景技術：

1、隨著鋰電行業(yè)的發(fā)展，鋰電材料的更新迭代，其中主要的點就是圍繞日歷壽命和安全以及快充等方面展開，每一種材料都有其弊端和閃光點，比如錳酸鋰，高溫循環(huán)衰減快，在容量衰減的同時也會伴隨著功率的衰減。比如三元材料能量密度高，但是安全性差?；谝陨系耐袋c，開發(fā)一種新型的安全快離子導體，既能提高鋰離子電池的安全性，又能提升其日歷壽命，降低功率損失。

2、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供主客體復合材料的制備方法和電芯的制備方法。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種主客體復合材料的制備方法，其包括將含有客體材料的混合物與主體材料混合，進行原位聚合使所述客體材料負載于所述主體材料的內部多孔結構內；所述主體材料包括高比表多孔材料，所述主體材料的孔徑≥0.1μm，孔隙率≥2％，比表≥2m2/g；所述含有客體材料的混合物包括客體材料、鋰化合物、引發(fā)劑有機溶劑，所述客體材料包括有機小分子前驅體、無機材料、環(huán)醚、聚合物電解質、固態(tài)電解質中的至少一種，所述客體材料的分子量≤20000g/mol，粒徑＜0.1μm，對比所述主體材料的比表面和原位聚合后所述主客體復合材料的比表面，比表面下降≥10％。

4、在可選的實施方式中，所述主體材料為單獨的所述高比表多孔材料或者含有所述高比表多孔材料的正極體系。

5、在可選的實施方式中，所述高比表多孔材料包括無機介孔氧化物、有機多孔金屬框架或有機介孔聚合物；

6、優(yōu)選地，所述無機介孔氧化物包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂和氧化鋯中的至少一種；

7、優(yōu)選地，所述有機多孔金屬框架包括mof和cof中的至少一種；

8、優(yōu)選地，所述有機介孔聚合物為pcm。

9、在可選的實施方式中，所述有機小分子前驅體包括vc和fec中的至少一種；

10、和/或，所述聚合物電解質包括peo和pvdf中的至少一種；

11、和/或，所述固態(tài)電解質包括latp固態(tài)電解質、llzo固態(tài)電解質、lps固態(tài)電解質、lzto固態(tài)電解質和硫化物固態(tài)電解質中的至少一種。

12、在可選的實施方式中，所述主體材料和所述客體材料的摩爾比為0.5-100：1；

13、優(yōu)選地，所述含有客體材料的混合物按質量百分數(shù)計包括客體材料10-50％、鋰化合物1％-20％、引發(fā)劑0.1％-5％和有機溶劑40-70％；

14、優(yōu)選地，所述鋰化合物包括lipf6、lifsi和litfsi中的至少一種；

15、優(yōu)選地，所述引發(fā)劑包括aibn、dol和氧化苯甲酰中的至少一種；

16、優(yōu)選地，所述有機溶劑包括vc、fec、ec和dec中的至少一種；

17、在可選的實施方式中，所述原位聚合的溫度為40℃-80℃，時間為1-12h；

18、優(yōu)選地，所述原位聚合時施加微波或紫外光照射。

19、第二方面，本發(fā)明提供一種電芯的制備方法，在正極體系中含有如前述實施方式任一項所述的主客體復合材料的制備方法制備獲得的主客體復合材料。

20、在可選的實施方式中，所述主客體復合材料加入所述正極體系的方法包括將所述主客體復合材料直接加入所述正極體系，制備成品電芯。

21、在可選的實施方式中，所述主客體復合材料加入所述正極體系的方法包括將所述主體材料加入所述正極體系，隨后制成未注液的干電芯，將所述干電芯放入真空環(huán)境中，然后將所述含有客體材料的混合物通過注液的方式注入所述干電芯進行浸潤5-10h，隨后加熱進行原位聚合，降溫至常溫，再注入電解液，接著化成分容制備成品電芯；

22、優(yōu)選地，所述真空環(huán)境的真空度≥-80kpa。

23、第三方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，其包括如前述實施方式任一項所述的電芯的制備方法制備獲得的電芯。

24、本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明提供的主客體復合材料通過將主體材料和客體材料在引發(fā)劑的作用下進行原位聚合，使得客體材料嵌入主體材料的內部孔隙內，從而形成高比表多孔材料包裹具有導電性質的客體材料，并且比表面積較聚合前主客體材料的比表有明顯下降，這會使主客體復合材料不僅僅具有良好的導電性能，同時還具有提升正極穩(wěn)定性，抑制正極過渡金屬元素溶出等作用，另外其包覆在正極表面也能大幅提升安全性。經(jīng)原位聚合形成的主客體復合材料加入正極材料可以顯著提升鋰離子電池的日歷壽命，同時能降低功率損失，同時還有利于提高鋰離子電池的安全性和快充能力。

技術特征：

1.一種主客體復合材料的制備方法，其特征在于，其包括將含有客體材料的混合物與主體材料混合，進行原位聚合使所述客體材料負載于所述主體材料的內部多孔結構內；所述主體材料包括高比表多孔材料，所述主體材料的孔徑≥0.1μm，孔隙率≥2％，比表≥2m2/g；所述含有客體材料的混合物包括客體材料、鋰化合物、引發(fā)劑和有機溶劑，所述客體材料包括有機小分子前驅體、無機材料、環(huán)醚、聚合物電解質、固態(tài)電解質中的至少一種，所述客體材料的分子量≤20000g/mol，粒徑＜0.1μm，對比所述主體材料的比表面和原位聚合后所述主客體復合材料的比表面，比表面下降≥10％。

2.根據(jù)權利要求1所述的主客體復合材料的制備方法，其特征在于，所述主體材料為單獨的所述高比表多孔材料或者含有所述高比表多孔材料的正極體系。

3.根據(jù)權利要求1所述的主客體復合材料的制備方法，其特征在于，所述高比表多孔材料包括無機介孔氧化物、有機多孔金屬框架或有機介孔聚合物；

4.根據(jù)權利要求1所述的主客體復合材料的制備方法，其特征在于，所述有機小分子前驅體包括vc和fec中的至少一種；

5.根據(jù)權利要求1所述的主客體復合材料的制備方法，其特征在于，所述主體材料和所述客體材料的摩爾比為0.5-100：1；

6.根據(jù)權利要求1所述的主客體復合材料的制備方法，其特征在于，所述原位聚合的溫度為40℃-80℃，時間為1-12h；

7.一種電芯的制備方法，其特征在于，在正極體系中含有如權利要求1-6任一項所述的主客體復合材料的制備方法制備獲得的主客體復合材料。

8.如權利要求7所述的電芯的制備方法，其特征在于，所述主客體復合材料加入所述正極體系的方法包括將所述主客體復合材料直接加入所述正極體系，制備成品電芯。

9.如權利要求7所述的電芯的制備方法，其特征在于，所述主客體復合材料加入所述正極體系的方法包括將所述主體材料加入所述正極體系，隨后制成未注液的干電芯，將所述干電芯放入真空環(huán)境中，然后將所述含有客體材料的混合物通過注液的方式注入所述干電芯進行浸潤5-10h，隨后加熱進行原位聚合，降溫至常溫，再注入電解液，接著化成分容制備成品電芯；

10.一種鋰離子電池，其特征在于，其包括如權利要求7-9任一項所述的電芯的制備方法制備獲得的電芯。

技術總結
本發(fā)明公開了一種主客體復合材料及電芯的制備方法和鋰離子電池，涉及鋰離子電池技術領域。主客體復合材料的制備方法包括將含有客體材料的混合物與主體材料混合，進行原位聚合使所述客體材料負載于所述主體材料的內部多孔結構內；主體材料包括高比表多孔材料，含有客體材料的混合物包括客體材料、鋰化合物、引發(fā)劑和有機溶劑，客體材料包括有機小分子前驅體、無機材料、環(huán)醚、聚合物電解質、固態(tài)電解質中的至少一種，對比主體材料的比表面和原位聚合后主客體復合材料的比表面，比表面下降≥10％。本發(fā)明經(jīng)原位聚合形成的主客體復合材料加入正極材料可以顯著提升鋰離子電池的日歷壽命，降低功率損失，同時提高鋰離子電池的安全性和快充能力。

技術研發(fā)人員：文娟,王建
受保護的技術使用者：星恒電源股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15