專利名稱：電化學裝置用電解質(zhì)、制備所述電解質(zhì)的方法以及包含所述電解質(zhì)的電化學裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學裝置用電解質(zhì)、制備所述電解質(zhì)的方法以及包含所述電解質(zhì)的電化學裝置。
背景技術(shù)：
本申請要求在2010年6月14日在韓國提交的韓國專利申請10-2010-0056063號的優(yōu)先權(quán)，通過參考將其完整內(nèi)容并入本文中。作為最具代表性的電化學裝置的二次電池是將外部電能轉(zhuǎn)換成化學能、儲存所述電能并在需要時由所述化學能發(fā)電的裝置。將二次電池或“可再充電的電池”設計為可再 充電并使用多次。經(jīng)常將鉛酸電池、鎳鎘(NiCd)電池、鎳氫(NiMH)電池、鋰離子電池和鋰離子聚合物電池用作二次電池。與一次性原電池相比，二次電池具有更低的使用成本和更小的環(huán)境影響。目前，在需要低功率的場所如用于幫助汽車發(fā)動機啟動的裝置、便攜式裝置、儀器和不間斷電力供應系統(tǒng)中使用二次電池。無線通訊技術(shù)方面的最近發(fā)展導致便攜式裝置的普及化并產(chǎn)生將裝置連接到無線網(wǎng)絡上的趨勢。結(jié)果，對二次電池的需求呈爆炸性增長。另夕卜，為了防止環(huán)境污染，已經(jīng)將混合動力車輛和電動車輛付諸實際使用，并通過將二次電池用于這些下一代車輛中，其降低了重量和成本并延長了電池的壽命以長期使用。通常，大部分二次電池因其制造工藝而為圓柱形、棱柱形或袋型形狀。S卩，典型地通過將由負極、正極和隔膜構(gòu)成的電極組件插入圓柱形或棱柱形金屬殼或由鋁層壓板制成的袋型殼體中，并將電解質(zhì)注入所述電極組件中而制造二次電池。因此，圓柱形、棱柱形或袋型二次電池從根本上需要特定的空間以進行組裝，這對于開發(fā)各種便攜式裝置是一種障礙。由此，需要一種形狀易于改變的新型二次電池，以及特別地，具有高離子傳導率而沒有任何泄漏危險的電解質(zhì)。主要用于基于電化學反應的常規(guī)電化學裝置的離子傳導性有機電解質(zhì)處于其中鹽溶于非水有機溶劑中的液體形式。然而，使用處于液體形式的這種電解質(zhì)造成電極材料劣化，提高有機溶劑蒸發(fā)的可能性，并造成安全問題，例如因高環(huán)境溫度和升高的電池溫度而造成燃燒和爆炸。泄露的危險和在實現(xiàn)各種電化學裝置方面的困難是另外的安全問題。為了克服這種液體電解質(zhì)的安全問題，已經(jīng)提出了聚合物電解質(zhì)如凝膠聚合物電解質(zhì)和固體聚合物電解質(zhì)。通常已知的是，電化學裝置的安全性以液體電解質(zhì)、凝膠聚合物電解質(zhì)和固體聚合物電解質(zhì)的順序升高，但其性能以相同的順序下降。已知的是，使用固體聚合物電解質(zhì)的電化學裝置因這些差的性能而尚未商業(yè)化。與液體電解質(zhì)相比，凝膠聚合物電解質(zhì)具有低的離子傳導率、存在泄漏的危險并具有差的機械性能。韓國未審查專利公開2008-33421號公開了一種電解質(zhì)，其使用塑性晶體基質(zhì)代替使用液體有機溶劑。所述電解質(zhì)展示了可與液體電解質(zhì)相比的離子傳導率。然而，所述電解質(zhì)因其類似于液體的流動性而展示非常差的機械性能。實際上，需要隔膜以在使用電解質(zhì)的電池中防止短路。在一些情況中，考慮引入線性聚合物基質(zhì)如聚環(huán)氧乙烷以改善塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的機械強度。然而，即使在這些情況中，電解質(zhì)仍不會具有足以代替隔膜的使用的機械性能，且因為使用了溶劑，所以存在必須添加另外的干燥工藝的問題。由此，迫切需要開發(fā)一種使用塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的固體電解質(zhì)，其具有改善的機械性能并同時保持塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的高離子傳導率。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題設計本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本發(fā)明的目的是提供一種具有高離子傳 導率并能夠確保機械強度的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)、以及制備所述電解質(zhì)的方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種電化學裝置用電解質(zhì)，其包含由如下組成的復合物摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)；與未交聯(lián)的聚合物和交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡。所述塑性晶體可以為例如丁二腈。所述離子鹽優(yōu)選為鋰鹽。這種鋰鹽的實例包括雙(三氟甲磺?；?酰亞胺鋰、雙(全氟乙磺?；?酰亞胺鋰和四氟硼酸鋰。所述未交聯(lián)的聚合物可選自線性聚合物如聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯和聚丙烯腈；支化聚合物如聚(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯)和聚(2-甲氧基乙基縮水甘油醚)；及其兩種以上的混合物。所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)可以通過具有兩個以上官能團的單體的聚合而得到。所述具有兩個以上官能團的單體旨在不僅包括單體，還包括具有由2 20個重復單元組成的低聚合度的聚合物。所述單體可選自乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制備所述電解質(zhì)的方法，所述方法包括將摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)、未交聯(lián)的聚合物和具有兩個以上官能團的單體混合以制備溶液；以及對所述溶液中的所述具有兩個以上官能團的單體進行聚合。有益效果本發(fā)明的電解質(zhì)，由于使用塑性晶體而具有可與液體電解質(zhì)相比的高離子傳導率，并由于引入交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)而具有可與固體電解質(zhì)相比的高機械強度。特別地，本發(fā)明的電解質(zhì)具有高柔性。另外，本發(fā)明的方法根本不需要使用溶劑，所以不需要干燥。因此，本發(fā)明的電解質(zhì)能夠以簡單方式制備。本發(fā)明的電解質(zhì)由于其可與固體電解質(zhì)相比的高離子傳導率和高機械強度而適用于形狀易于改變的線纜型電池中。


附圖顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，并與上述公開內(nèi)容一起用于進一步理解本發(fā)明的技術(shù)主旨。然而，不應將本發(fā)明解釋為限制為所述附圖。圖I是顯示在實施例I 3和比較例2中制備的電解質(zhì)的拉伸強度的圖。圖2是顯示在比較例I中制備的電解質(zhì)的物理性質(zhì)的照片。
圖3是顯示在實施例I 3和比較例2中制備的電解質(zhì)的離子傳導率的圖。圖4是顯示在制造例I和比較制造例I中制造的半電池的性能的圖。圖5是顯示在制造例I中制造的半電池的性能的圖。
具體實施例方式下文中，將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行詳細說明。應理解，不應將說明書和附屬權(quán)利要求書中使用的術(shù)語解釋為限制于普通的和詞典的含義，而是應在使得本發(fā)明人可以對術(shù)語進行適當定義以進行最好說明的原則的基礎上，根據(jù)與本發(fā)明的技術(shù)方面相對應的含義和概念對所述術(shù)語進行解釋。本發(fā)明提供一種電化學裝置用固體電解質(zhì)，其包含由如下組成的復合物摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)；與未交聯(lián)的聚合物和交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡。 所述摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)對所述未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡的重量比可以為30:70 90:10。所述未交聯(lián)的聚合物對所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的重量比可以為10:90 70:30。電解質(zhì)充當在正極與負極之間傳輸鋰離子并在二次電池的性能方面發(fā)揮重要作用的介質(zhì)。塑性晶體是其分子或離子展示轉(zhuǎn)動無序，但其重力中心占據(jù)與晶體晶格結(jié)構(gòu)對準的位置的化合物。塑性晶體的轉(zhuǎn)動相通常是在不高于熔點的溫度下由固體到固體的轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的。作為固體到固體的轉(zhuǎn)變的結(jié)果，塑性晶體展示高的塑性、機械流動性和傳導性。特別地，摻雜有離子鹽導致高離子傳導率，從而使得塑性晶體適用于二次電池用電解質(zhì)中。然而，塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的流動性在機械性能方面是不利的。為了改善該缺點，將未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡引入塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)中。與線性聚合物不同，交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)由于分子鏈之間的化學結(jié)合而具有三維結(jié)構(gòu)。在僅將交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)引入塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)中的情況中，獲得了高離子傳導率和優(yōu)異的機械性能，但展示不足的柔性。在本發(fā)明中，將其中交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)和未交聯(lián)的聚合物共存的網(wǎng)絡引入塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)中以確保電解質(zhì)的優(yōu)異機械性能。所述網(wǎng)絡的引入提高了未交聯(lián)的聚合物鏈的移動性，從而與其中僅引入交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的情況相t匕，使得電解質(zhì)的柔性高并相對離子傳導。本發(fā)明的電解質(zhì)是摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)和未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡的復合物。通過將具有兩個以上可與未交聯(lián)的聚合物交聯(lián)的官能團的單體與摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)勻化，并聚合所述單體，能夠制備所述復合物。作為勻化和聚合的結(jié)果，形成半貫穿的網(wǎng)絡基質(zhì)。所述半貫穿的網(wǎng)絡基質(zhì)有助于改善電解質(zhì)的機械性能，從而對電解質(zhì)賦予可與固體電解質(zhì)相比的機械性能并使得所述電解質(zhì)的柔性高。塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的均勻分布提高了電解質(zhì)的離子傳導率。單獨使用僅使用線性聚合物如聚環(huán)氧乙烷(PEO)的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)不能提供膜，因為塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)處于類似于粘性溶液或凝膠的狀態(tài)。相反，其中形成未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)展示了改善的機械性能，從而使得即使當對電池施加力時，短路和斷路的危險也很小。另外，所述塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的彈性足以適用于其中需要可變性的電池系統(tǒng)如其中需要柔性的線纜型二次電池中。
所述未交聯(lián)的聚合物可選自線性聚合物和支化聚合物。合適的線性聚合物的實例包括聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯和聚丙烯腈。合適的支化聚合物的實例包括聚(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯)和聚(2-甲氧基乙基縮水甘油醚)。所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)優(yōu)選為通過具有兩個以上官能團的單體的聚合而得到的結(jié)構(gòu)。所述具有兩個以上官能團的單體旨在不僅包括單體，還包括具有由2 20個重復單元組成的低聚合度的聚合物。所述單體可選自乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯。塑性晶體的種類沒有限制。優(yōu)選將丁二腈用作塑性晶體。對塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)進行摻雜的離子鹽優(yōu)選為鋰鹽。這種鋰鹽的實例包括雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺鋰、雙(全氟乙磺?；?酰亞胺鋰和四氟硼酸鋰。
本發(fā)明還提供一種制備所述電解質(zhì)的方法。具體地，通過如下程序制備所述電解質(zhì)。首先，將摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)、未交聯(lián)的聚合物和具有兩個以上官能團的單體混合以制備溶液(SI)。或者，可以將離子鹽、塑性晶體基質(zhì)、未交聯(lián)的聚合物和具有兩個以上官能團的單體進行混合以制備溶液。在此情況中，不需要提前制備摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)。所述未交聯(lián)的聚合物對所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的重量比可以為10:90 70:30。所述未交聯(lián)的聚合物可以為上述聚合物中的任一種。所述具有兩個以上可交聯(lián)官能團的單體旨在不僅包括單體，還包括具有由2 20個重復單元組成的低聚合度的聚合物。所述單體可以為上述單體中的任一種。所述塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)可以為上述塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)中的任一種。所述離子鹽可以為上述離子鹽中的任一種。可以以每份塑性晶體基質(zhì)O. I 3摩爾％的量使用所述離子鹽?？稍诨旌掀陂g添加溶劑。在此情況中，需要另外進行干燥以除去所述溶劑。然而，不是必須需要使用溶劑?？扇芜x地添加諸如苯偶姻的光引發(fā)劑以對單體進行聚合。隨后，對溶液中具有兩個以上官能團的單體進行聚合以制備固體電解質(zhì)(S2)。聚合方法沒有特別限制。例如，可通過UV照射對單體進行聚合。在單體中存在兩個以上的官能團使得聚合物可具有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種包含正極、負極和固體電解質(zhì)的電化學裝置。本發(fā)明的電化學裝置包含其中發(fā)生電化學反應的所有裝置。這種電化學裝置的具體實例包含所有種類的原電池、二次電池、燃料電池、太陽能電池和諸如超級電容器裝置的電容器。特別優(yōu)選的是鋰二次電池，包括鋰金屬二次電池、鋰離子二次電池、鋰聚合物二次電池和鋰離子聚合物二次電池。特別地，將本發(fā)明的固體電解質(zhì)注入由正極、負極和設置在所述電極之間的隔膜組成的電極組件中以制造鋰二次電池。構(gòu)成電極組件的正極、負極和隔膜可以為在鋰二次電池的制造中通常使用的正極、負極和隔膜。本發(fā)明的電解質(zhì)可代替隔膜的使用，因為其為固體形式。正極和負極各自由電極集電體和電極活性材料構(gòu)成。優(yōu)選將含鋰的過渡金屬氧化物用作正極的活性材料。具體地，正極活性材料可選自LiCo02、LiNiO2, LiMnO2,Li2Mn2O4, Li (NiaCobMnc) O2 (0<a<l, 0<b<l, 0<c<l, a+b+c=l)、LiNi1^yCoyO2, LiCo1^yMnyO2,LiNi1^yMnyO2 (0 ( y〈l)、Li (NiaCobMnc) O4 (0〈a〈2，0〈b〈2，0〈c〈2，a+b+c=2)、LiMn2_zNiz04、LiMn2_zCoz04 (0〈z〈2)、LiCoP04、LiFeP04及其兩種以上的混合物。其他實例包含硫化物、硒化物和鹵化物。負極活性材料可以為能夠嵌入/脫嵌鋰離子的材料。這種負極活性材料的實例包括碳材料、含鋰的鈦復合氧化物(LTO);金屬(Me)如Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni和Fe ;金屬(Me)的合金；金屬(Me)的氧化物(MeOx);以及金屬(Me)和碳的復合物。優(yōu)選碳材料。能夠使用低結(jié)晶性碳材料和高結(jié)晶性碳材料。低結(jié)晶性碳材料的代表性實例為軟碳和硬碳。高結(jié)晶性碳材料的代表性實例為天然石墨、漂浮石墨、熱解碳、中間相浙青基碳纖維、中間相碳微球、中間相浙青和高溫燒結(jié)碳材料如石油或煤焦油浙青衍生的焦炭。負極可包含粘合劑。所述粘合劑可選自各種粘合劑聚合物如偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-共-HFP)、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯。
所述隔膜可以為通常用于鋰二次電池用隔膜的多孔聚合物膜。多孔聚合物膜用材料的實例包括聚烯烴聚合物如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/ 丁烷共聚物、乙烯/己烷共聚物和乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物。所述隔膜可以為兩種以上多孔聚合物膜的層壓體。所述隔膜可以為多孔無紡布。多孔無紡布用材料的實例包括但不限于高熔點玻璃纖維和聚對
苯二甲酸乙二醇酯纖維。未對根據(jù)本發(fā)明的鋰二次電池的形狀進行特別限制。本發(fā)明的鋰二次電池可根據(jù)其使用的殼的形狀而具有圓柱形或棱柱形形狀。本發(fā)明的鋰二次電池可以為袋型或硬幣型。具有諸如線的線性結(jié)構(gòu)的線纜型是可能的。下文中，將對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行詳細說明。然而，本發(fā)明的實施方案可采用幾種其他形式，且不應將本發(fā)明的范圍解釋為限制為如下實施例。提供本發(fā)明的實施方案是為了對本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地說明本發(fā)明。實施例實施例I :制備未交聯(lián)的聚合物和交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡/塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)對50重量份的丁二腈、15重量份的聚環(huán)氧乙燒和35重量份具有400g/摩爾分子量的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)進行混合。以使得鋰鹽對PEGDMA的環(huán)氧乙烷單元的摩爾比為1:8的量向混合物中添加作為鋰鹽的雙(三氟甲磺?；?酰亞胺鋰。將制得的混合物勻化?；赑EGDMA的重量，以3重量％的量添加作為UV引發(fā)劑的苯偶姻。其后，將混合物流延在玻璃板上并利用UV照射I分鐘。作為聚合的結(jié)果，以膜的形式制造了電解質(zhì)。實施例2 3 :制備未交聯(lián)的聚合物和交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡/塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)除了將丁二腈、聚環(huán)氧乙烷和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的混合比分別改為50:25:25和50:35:15之外，以與實施例I中相同的方式以膜的形式制造了實施例2 3的電解質(zhì)。比較例I :制備純的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)向100重量份的丁二腈中添加5摩爾％的雙(三氟甲磺?；?酰亞胺鋰并加熱以制備純的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)。
比較例2 :制備交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)/塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)對50重量份的丁二腈和50重量份具有400g/摩爾分子量的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)進行混合。以使得鋰鹽對PEGDMA的環(huán)氧乙烷單元的摩爾比為1:8的量向混合物中添加作為鋰鹽的雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺鋰。將制得的混合物勻化?；赑EGDMA的重量，以3重量％的量添加作為UV引發(fā)劑的苯偶姻。其后，將混合物流延在玻璃板上并利用UV照射I分鐘。作為聚合的結(jié)果，以膜的形式制造了電解質(zhì)。制造例I :制造半電池 將實施例3中制造的電解質(zhì)膜插入作為工作電極的鍍錫的銅與作為對電極的鋰金屬之間以制造硬幣型半電池。
比較制造例I :制造半電池將聚乙烯隔膜插入作為工作電極的鍍錫的銅與作為對電極的鋰金屬之間以構(gòu)造電極組件。其后，將IM LiPF6在作為非水溶劑的碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯的混合物(1:2，v/v)中的電解質(zhì)溶液注入所述電極組件中以制造硬幣型半電池。試驗例I :測量機械性能測量了在實施例I 3和比較例2中制備的電解質(zhì)的拉伸強度，并將結(jié)果示于圖I中。比較例I中制備的電解質(zhì)不能形成為固體膜，并將其照片示于圖2中。根據(jù)圖2能夠看出，所述電解質(zhì)的機械性能非常差。參考圖1，發(fā)現(xiàn)比較例2的電解質(zhì)的拉伸強度高于實施例I 3的電解質(zhì)的拉伸強度，但發(fā)現(xiàn)實施例I 3的電解質(zhì)的伸長率高于比較例2的電解質(zhì)的伸長率。特別地，實施例3的電解質(zhì)的伸長率最聞。 從這些結(jié)果能夠看出，與純的晶體電解質(zhì)相比，其中形成未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡的各塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)具有改善的機械性能，從而使得即使當對電池施加力時短路和斷路的危險也很小。特別地，與僅包含交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)相比，實施例I 3的電解質(zhì)在伸長率方面具有改善的彈性。因此，實施例I 3的電解質(zhì)適用于其中需要可變性的電池系統(tǒng)如其中需要柔性的線纜型二次電池中。試驗例2 :測量離子傳導率隨PEGDMA含量的變化測量了實施例I 3和比較例2的電解質(zhì)的離子傳導率，并將結(jié)果示于圖3中。在實施例I 3中使用的PEO和PEGDMA的類似化學親合勢使得能夠形成大體積的無定形結(jié)構(gòu)，同時防止相分離。預期這有助于提高電解質(zhì)的離子傳導率。試驗例3 :對半電池進行充放電試驗在恒定的電流條件下在O. 5C的電流密度下將在制造例I和比較制造例I中制造的各半電池充電至5mV并保持在5mV的恒定電壓下。當電流密度達到O. 005C時停止充電。以恒定電流模式在O. 5C的電流密度下將半電池放電至IV。在相同條件下重復充放電循環(huán)。將標準化的圖示于圖4中。圖5是顯示在制造例I中制造的半電池的放電曲線的圖。在制造例I中制造的半電池具有比在使用液體電解質(zhì)溶液和隔膜的比較制造例I中制造的半電池更高的電阻，但其顯示了可與一般半電池相比的性能。特別地，參考顯示在
I.5V截圖(cut)下制造例I的半電池的放電曲線的圖5能夠看出，所述半電池顯示優(yōu)異的循環(huán)壽命特性。
權(quán)利要求
1.一種電化學裝置用固體電解質(zhì)，其包含由如下組成的復合物摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)；和未交聯(lián)的聚合物與交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡。
2.如權(quán)利要求I所述的固體電解質(zhì)，其中所述摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)和所述未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡以30:70 90:10的重量比存在。
3.如權(quán)利要求I所述的固體電解質(zhì)，其中所述未交聯(lián)的聚合物和所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)以10:90 70:30的重量比存在。
4.如權(quán)利要求I所述的固體電解質(zhì)，其中所述塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)包含丁二腈。
5.如權(quán)利要求I所述的固體電解質(zhì)，其中所述離子鹽為鋰鹽。
6.如權(quán)利要求5所述的固體電解質(zhì)，其中所述鋰鹽選自雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺鋰、 雙(全氟乙磺?；?酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰及它們的混合物。
7.如權(quán)利要求I所述的固體電解質(zhì)，其中所述未交聯(lián)的聚合物選自線性聚合物；支化聚合物；及它們的混合物， 其中所述線性聚合物為選自聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯和聚丙烯腈中的至少一種，且 其中所述支化聚合物為選自聚(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯)和聚(2-甲氧基乙基縮水甘油醚)中的至少一種。
8.如權(quán)利要求I所述的固體電解質(zhì)，其中所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)通過具有兩個以上官能團的單體的聚合而得到。
9.如權(quán)利要求8所述的固體電解質(zhì)，其中所述具有兩個以上官能團的單體選自乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯及它們的混合物。
10.一種制備權(quán)利要求I 9中任一項的固體電解質(zhì)的方法，所述方法包括 將摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)、未交聯(lián)的聚合物和具有兩個以上官能團的單體混合以制備溶液；以及 對所述溶液中的所述具有兩個以上官能團的單體進行聚合。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述未交聯(lián)的聚合物和所述具有兩個以上官能團的單體以10:90 70:30的重量比存在。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)包含丁二腈。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述離子鹽的用量為O.I 3摩爾/I摩爾所述塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述離子鹽為鋰鹽。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述鋰鹽選自雙(三氟甲磺?；?酰亞胺鋰、雙(全氟乙磺酰基)酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰及它們的混合物。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述未交聯(lián)的聚合物選自線性聚合物；支化聚合物；及它們的混合物， 其中所述線性聚合物為選自聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯和聚丙烯腈中的至少一種，且 其中所述支化聚合物為選自聚(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯)和聚(2-甲氧基乙基縮水甘油醚)中的至少一種。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述具有兩個以上官能團的單體選自乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯及它們的混合物。
18.—種電化學裝置,其包含正極、負極和權(quán)利要求I 9中任一項的固體電解質(zhì)。
19.如權(quán)利要求18所述的電化學裝置，其中所述電化學裝置為鋰二次電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電化學裝置用固體電解質(zhì)。所述固體電解質(zhì)包含由如下組成的復合物摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)；和未交聯(lián)的聚合物與交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡。所述電解質(zhì)，由于使用塑性晶體而具有可與液體電解質(zhì)相比的高離子傳導率，并由于引入所述未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡而具有可與固體電解質(zhì)相比的高機械強度。特別地，所述電解質(zhì)的柔性高。另外，本發(fā)明還公開了一種制備所述電解質(zhì)的方法。所述方法根本不需要使用溶劑。因此，所述電解質(zhì)能夠通過所述方法以簡單的方式制備。所述電解質(zhì)由于其高離子傳導率和在柔性方面的高機械強度而適用于形狀易于改變的線纜型電池中。
文檔編號C08J5/22GK102939681SQ201180029471
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者權(quán)友涵, 金帝映, 李相英, 吳丙薰, 金奇泰, 河孝庭 申請人:株式會社Lg 化學