本發(fā)明涉及電池，特別是涉及一種電解質(zhì)前驅(qū)體及其制備方法、電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于二次電池，現(xiàn)有的石墨負(fù)極的比容量已接近極限，為了進(jìn)一步提升能量密度，需要新一代的負(fù)極材料。金屬鋰的理論比容量為3860mah/g，比石墨高10倍，且具有較低的電極電勢(shì)（-3.04v），適用于作為鋰電池的負(fù)極材料。

2、由于金屬鋰的高反應(yīng)活性，鋰金屬負(fù)極與電解液的副反應(yīng)嚴(yán)重，而且在負(fù)極與電解液界面處形成的固態(tài)電解質(zhì)界面膜不穩(wěn)定，極易引發(fā)鋰枝晶過度生長和負(fù)極材料劇烈的體積變化，最終會(huì)導(dǎo)致較差的鋰沉積和剝離可逆性，并存在潛在的安全隱患，這阻礙了鋰金屬電池的應(yīng)用。因此，如何提高鋰金屬電池的循環(huán)性能和安全性能是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例為解決背景技術(shù)中存在的至少一個(gè)問題而提供一種電解質(zhì)前驅(qū)體及其制備方法、電池及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電解質(zhì)前驅(qū)體，包括鋰鹽、離子液體和預(yù)聚物；

3、所述離子液體包括含有六氟磷酸根的哌啶離子液體、含有四氟硼酸根的哌啶離子液體、含有六氟磷酸根的吡咯烷基離子液體、含有四氟硼酸根的吡咯烷基離子液體中的至少一種；

4、所述預(yù)聚物的結(jié)構(gòu)式如式（i）所示：

5、；

6、式i

7、其中，a、b、c、m和n均為自然數(shù)，r為h原子或甲基。

8、結(jié)合本技術(shù)的第一方面，在一可選實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)前驅(qū)體滿足如下特征中的至少一者：

9、（1）所述鋰鹽包括雙氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲磺酰亞胺鋰、雙五氟乙磺酰亞胺鋰、六氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟雙草酸磷酸鋰和二氟磷酸鋰中的至少一種；

10、（2）所述離子液體包括n-烷基-n-甲基哌啶六氟磷酸鹽、n-烷基-n-甲基哌啶四氟硼酸鹽、n-烷基-n-甲基吡咯烷六氟磷酸鹽、n-烷基-n-甲基吡咯烷四氟硼酸鹽中的至少一種；

11、（3）所述鋰鹽的質(zhì)量與所述離子液體的質(zhì)量的比值為1：（5~10）；

12、（4）所述預(yù)聚物的質(zhì)量與所述離子液體的質(zhì)量的比值為（0.05~0.15）：1；

13、（5）所述預(yù)聚物包括第一單體和第二單體的交聯(lián)產(chǎn)物，所述第一單體包括具有如式（ii）所示結(jié)構(gòu)的化合物中的至少一種，所述第二單體包括具有如式（iii）所示結(jié)構(gòu)的化合物中的至少一種；

14、；

15、式ii

16、；

17、式iii

18、其中，a、b和c均為自然數(shù)，r為h原子或甲基。

19、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電解質(zhì)前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟：

20、s1：將第一單體、第二單體、引發(fā)劑和溶劑混合進(jìn)行第一交聯(lián)聚合反應(yīng)，形成預(yù)聚物；

21、所述第一單體包括具有如式（ii）所示結(jié)構(gòu)的化合物中的至少一種，所述第二單體包括具有如式（iii）所示結(jié)構(gòu)的化合物中的至少一種；

22、；

23、式ii

24、；

25、式iii

26、其中，a、b和c均為自然數(shù)，r為h原子或甲基；

27、s2：將鋰鹽、離子液體和所述預(yù)聚物混合均勻，得到所述電解質(zhì)前驅(qū)體，所述離子液體包括含有六氟磷酸根的哌啶離子液體、含有四氟硼酸根的哌啶離子液體、含有六氟磷酸根的吡咯烷基離子液體、含有四氟硼酸根的吡咯烷基離子液體中的至少一種。

28、結(jié)合本技術(shù)的第二方面，在一可選實(shí)施方式中，步驟s1滿足如下特征中的至少一者：

29、（1）所述第一單體包括2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯；

30、（2）所述第二單體包括甲基丙烯酸縮水甘油酯；

31、（3）所述引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈、過硫酸鈉、過氧叔丁醇中的至少一種；

32、（4）所述溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜、甲苯中的至少一種；

33、（5）所述第一單體和所述第二單體的總質(zhì)量與所述溶劑的質(zhì)量的比值為1：（2~5）；

34、（6）所述第一單體的質(zhì)量與所述第二單體的質(zhì)量的比值為1：（1~5）；

35、（7）所述第一單體和所述第二單體的總質(zhì)量與所述引發(fā)劑的質(zhì)量的比值為1：（0.01~0.02）；

36、（8）所述第一交聯(lián)聚合反應(yīng)的溫度為60℃~90℃；

37、（9）所述第一交聯(lián)聚合反應(yīng)的時(shí)間為12h~36h。

38、結(jié)合本技術(shù)的第二方面，在一可選實(shí)施方式中，步驟s2滿足如下特征中的至少一者：

39、（1）所述鋰鹽包括雙氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲磺酰亞胺鋰、雙五氟乙磺酰亞胺鋰、六氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟雙草酸磷酸鋰和二氟磷酸鋰中的至少一種；

40、（2）所述離子液體包括n-烷基-n-甲基哌啶六氟磷酸鹽、n-烷基-n-甲基哌啶四氟硼酸鹽、n-烷基-n-甲基吡咯烷六氟磷酸鹽、n-烷基-n-甲基吡咯烷四氟硼酸鹽中的至少一種；

41、（3）所述鋰鹽的質(zhì)量與所述離子液體的質(zhì)量的比值為1：（5~10）；

42、（4）所述預(yù)聚物的質(zhì)量與所述離子液體的質(zhì)量的比值為（0.05~0.15）：1。

43、結(jié)合本技術(shù)的第二方面，在一可選實(shí)施方式中，在步驟s1之后，電解質(zhì)前驅(qū)體的制備方法還包括：

44、將所述預(yù)聚物加入所述溶劑中進(jìn)行清洗，去除殘留的所述引發(fā)劑、所述第一單體和所述第二單體。

45、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電池，包括凝膠電解質(zhì)，所述凝膠電解質(zhì)由第一方面任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)前驅(qū)體或者第二方面任一項(xiàng)所述的制備方法制得的電解質(zhì)前驅(qū)體加熱反應(yīng)得到。

46、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電池的制備方法，包括以下步驟：

47、提供電芯，所述電芯包括依次層疊的正極片、隔膜和負(fù)極片；

48、將第一方面任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)前驅(qū)體或者第二方面任一項(xiàng)所述的制備方法制得的電解質(zhì)前驅(qū)體加入所述電芯中，在加熱條件下進(jìn)行第二交聯(lián)聚合反應(yīng)，以在所述電芯中形成凝膠電解質(zhì)。

49、結(jié)合本技術(shù)的第四方面，在一可選實(shí)施方式中，所述方法滿足如下特征中的至少一者：

50、（1）所述第二交聯(lián)聚合反應(yīng)的溫度為70℃~90℃；

51、（2）所述第二交聯(lián)聚合反應(yīng)的時(shí)間為0.5h~5h；

52、（3）所述負(fù)極片包括金屬鋰。

53、第五方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電池，采用第四方面所述的電池的制備方法制得。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)實(shí)施例具有以下有益效果：

55、本技術(shù)實(shí)施例所提供的電解質(zhì)前驅(qū)體及其制備方法、電池及其制備方法，電解質(zhì)前驅(qū)體包括鋰鹽、離子液體和預(yù)聚物；離子液體包括含有六氟磷酸根的哌啶離子液體、含有四氟硼酸根的哌啶離子液體、含有六氟磷酸根的吡咯烷基離子液體、含有四氟硼酸根的吡咯烷基離子液體中的至少一種。離子液體中的六氟磷酸根（pf6-）和/或四氟硼酸根（bf4-）受熱分解產(chǎn)生的強(qiáng)路易斯酸（pf5和/或bf3）可以作為陽離子聚合引發(fā)劑，引發(fā)預(yù)聚物中的環(huán)氧開環(huán)聚合，因此后續(xù)對(duì)電解質(zhì)前驅(qū)體加熱就能通過聚合反應(yīng)形成凝膠電解質(zhì)，不需要額外添加引發(fā)劑，可避免引發(fā)劑殘留導(dǎo)致電池性能惡化的問題，離子液體中的哌啶或吡咯烷基陽離子具有較負(fù)的還原電位，能夠提升凝膠電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性和界面化學(xué)穩(wěn)定性，進(jìn)而可以保障電池的循環(huán)性能。此外，通過上述電解質(zhì)前驅(qū)體形成的凝膠電解質(zhì)包含多個(gè)醚氧鍵，可以與li+進(jìn)行配位絡(luò)合，增強(qiáng)li+的遷移，提高離子電導(dǎo)率，進(jìn)而促進(jìn)鋰離子的均勻沉積和剝離，而且凝膠電解質(zhì)的三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兼具剛性鏈段和柔性鏈段，使得凝膠電解質(zhì)可以作為負(fù)極材料的人工保護(hù)層，在循環(huán)過程中能夠較好地抑制鋰枝晶生長，并可適應(yīng)負(fù)極材料較大的體積變化，從而可以有效地提升電池的循環(huán)性能和安全性能。

56、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實(shí)踐了解到。