复合材料及其制备方法、复合凝胶电解质及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116014227A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211712100.8H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2022.12.29H01M10/42(2006.01)B82Y30/00(2011.01)(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人李晓龙尚旭张守祥张文强宋文锋(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师王焕(51)Int.Cl.H01M10/056(2010.01)C08F283/06(2006.01)C08F220/32(2006.01)C08F220/50(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称复合材料及其制备方法、复合凝胶电解质及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及锂电池技术领域，尤其是涉及一种复合材料及其制备方法、复合凝胶电解质及其制备方法和应用。复合材料，包括无机纳米粒子和原位聚合包覆于无机纳米粒子表面的聚合物；无机纳米粒子包括POSS及其衍生物和/或埃洛石；聚合单体包括第一聚合单体、第二聚合单体和第三聚合单体；第一聚合单体包括含环氧基的不饱和烯烃类化合物；第二聚合单体包括丙烯腈或丙烯腈的衍生物；第三聚合单体包括多臂聚乙二醇马来酰亚胺和/或多臂聚乙二醇丙烯酸酯。本发明的无机纳米粒子能够增加体系中不可燃烧组分，提升材料的本征安全性；聚合物可保证锂离子的传导；通过原位聚合将聚合物包覆于无机纳米粒子表面，解决了固态电池中的界面痛点问题。CN116014227ACN116014227A权利要求书1/2页1.复合材料，其特征在于，包括无机纳米粒子和原位聚合包覆于所述无机纳米粒子表面的聚合物；所述无机纳米粒子包括POSS及其衍生物和埃洛石中的至少一种；所述聚合物的聚合单体包括第一聚合单体、第二聚合单体和第三聚合单体；所述第一聚合单体包括含环氧基的不饱和烯烃类化合物；所述第二聚合单体包括丙烯腈或丙烯腈的衍生物；所述第三聚合单体包括多臂聚乙二醇马来酰亚胺和/或多臂聚乙二醇丙烯酸酯。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述第一聚合单体与所述第二聚合单体的摩尔比为(0.7～2)：1所述第一聚合单体与所述第三聚合单体的质量比为(2.5～400)：1。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述第一聚合单体包括丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、4‑羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚和丙烯酸‑2,3‑环氧丙酯十八烯酸中的任一种或多种；所述第二聚合单体包括3‑环戊基丙烯腈、3‑苯基丙烯腈、丙烯腈、3‑(苯磺酰基)丙烯腈和3‑乙氧基丙烯腈中的任一种或多种；所述第三聚合单体包括四臂聚乙二醇马来酰亚胺和/或四臂聚乙二醇丙烯酸酯。4.根据权利要求1～3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述无机纳米粒子的质量为所述第一聚合单体、所述第二聚合单体和所述第三聚合单体的质量和的0.01％～20.0％，优选为0.5％～5.5％。5.权利要求1～4任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一聚合单体、第二聚合单体和第三聚合单体与无机纳米粒子于溶剂中，在引发剂的作用下进行原位聚合反应；对所述原位聚合反应后的物料进行干燥处理。6.根据权利要求5所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述原位聚合反应的温度为30～70℃；所述原位聚合反应的时间为20～40h；优选的，所述原位聚合反应中，采用梯度升温的方式；优选的，所述梯度升温包括：于30～33℃保温1～2h，于40～43℃保温1～2h，于50～53℃保温1～2h，于55～70℃保温17～24h。7.根据权利要求5所述的复合材料的制备方法，其特征在于，具有如下特征(1)～(3)中的至少一个：(1)所述干燥处理的方式包括：冷冻干燥、鼓风干燥和真空干燥中的任一种或多种；(2)所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二苯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ‑丁内酯、乙腈和环丁砜中的任一种或多种；(3)所述引发剂包括偶氮类引发剂和过氧化物引发剂中的至少一种。8.复合凝胶电解质，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的复合材料或权利要求5～7任一项所述制备方法制备得到的复合材料，以及电解液；优选的，所述复合凝胶电解质中，所述复合材料的质量分数为0.8％～5.0％。9.权利要求8所述的复合凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：2CN116014227A权利要求书2/2页复合材料溶解于电解液中，进行凝胶化处理；优选的，所述凝胶化处理包括：于45～50℃加热处理。10.锂离子电池，其特征