本公開涉及有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)以及包括所述有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)的全固態(tài)電池。

背景技術(shù)：

1、一般，鋰二次電池可以使用包括能夠嵌入/釋放鋰離子的電極活性物質(zhì)的正極和負極、作為鋰離子的傳輸介質(zhì)的電解質(zhì)來制造。作為所述電解質(zhì)，主要使用液態(tài)的電解質(zhì)，尤其是向非水電解質(zhì)溶劑溶解鹽的離子傳導(dǎo)性有機液體電解質(zhì)。

2、然而，這種液態(tài)的電解質(zhì)存在電解液漏液的危險，而且由于非水電解質(zhì)溶劑的高的易燃性而可能會如起火、爆炸等引起元件的安全性問題。

3、為此，提出了使用沒有漏液危險的高分子電解質(zhì)的二次電池。一般，所述高分子電解質(zhì)是使聚合聚合性單體和聚合引發(fā)劑而成的高分子基質(zhì)含浸包括電解質(zhì)鹽和有機溶劑的電解液來制造。

4、這種包括高分子電解質(zhì)的二次電池雖然提供改善電池安全性的效果，但仍舊是高分子電解質(zhì)包括非水電解質(zhì)溶劑，因此沒有完全解決起火的問題而受限。

5、另外，高分子電解質(zhì)一般不包括具有難燃性的高分子，而且電解質(zhì)一般不包括功能性無機鹽。

6、雖然有多個報告指出部分包括無機物和高分子的有機無機高分子電解質(zhì)技術(shù)，但是這些技術(shù)中包括的無機物其目的是提高高分子電解質(zhì)的物性，并不具有確保電解質(zhì)的難燃性的目的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開想要提供一種能夠改善鋰二次電池的安全性以及壽命特性的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)。

2、具體為，本公開作為一實現(xiàn)例，想要提供一種能夠提高高分子電解質(zhì)的難燃性，并加強電解質(zhì)的物性，從而防止電池短路以及抑制鋰枝晶生長的電解質(zhì)。

3、本公開作為一實現(xiàn)例，可以提供一種有機無機復(fù)合電解質(zhì)，所述有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)包括難燃性高分子以及剪切模量(shear?modulus)為7至60gpa的難燃性無機鹽。

4、可以是，所述難燃性高分子包括選自由磷(phosphorus)類高分子、磷腈(phosphazene)類高分子、氟化(fluorinated)高分子以及離子型高分子而成的組中的至少一種。

5、可以是，所述磷類高分子包括選自由磷酸酯、膦酸酯以及次膦酸鹽而成的組中的至少一種。

6、可以是，所述磷類高分子包括從由以下化學(xué)式1表示的化合物衍生出的結(jié)構(gòu)單元。

7、【化學(xué)式1】

8、

9、在所述化學(xué)式1中，l1至l3各自獨立地為直接鍵合；或者取代或未取代的c1-c20烷基，r1至r3彼此獨立且至少一個為在碳之間具有雙鍵的官能團，其余的彼此獨立地為氫、取代或未取代的烴基。

10、可以是，在所述化學(xué)式1中，r1至r3彼此獨立且至少一個為選自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氰基丙烯酸酯基、乙烯丙烯酸酯基、乙烯基、烯丙基、乙烯基醚基的官能團。

11、可以是，所述烴基選自取代或未取代的c1-c20烷基、取代或未取代的c2-c20烯基以及取代或未取代的c6-c20芳基。

12、可以是，所述磷腈類高分子包括選自由線型磷腈以及環(huán)狀磷腈而成的組中的至少一種。

13、可以是，所述難燃性高分子還包括從具有2個以上的反應(yīng)性官能團的網(wǎng)狀高分子結(jié)構(gòu)衍生物衍生出的結(jié)構(gòu)單元。

14、可以是，所述網(wǎng)狀高分子結(jié)構(gòu)衍生物包括由以下化學(xué)式2表示的化合物：

15、【化學(xué)式2】

16、

17、在所述化學(xué)式2中，可以是，r4至r6各自獨立地選自由氫、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氰基丙烯酸酯基、乙烯丙烯酸酯基、乙烯基、烯丙基以及乙烯基醚基而成的組中，r4至r6中的至少2種選自由丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氰基丙烯酸酯基、乙烯丙烯酸酯基、乙烯基以及乙烯基醚基而成的組中，所述r7選自氫、取代或未取代的c1-c20烷基、取代或未取代的c2-c20烯基以及取代或未取代的c6-c20芳基。

18、可以是，所述難燃性高分子為有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)總重量的50重量％以下。

19、可以是，所述難燃性無機鹽通過熱分解生成f自由基或co2。

20、可以是，所述難燃性無機鹽對水的溶解度為1.5g/100ml以下。

21、可以是，所述難燃性無機鹽顆粒尺寸為5nm至50μm。

22、可以是，所述難燃性無機鹽選自由金屬的氟化物以及碳酸酯化合物而成的組中。

23、可以是，所述難燃性無機鹽包括li或na的氟化物或碳酸化物。

24、可以是，所述難燃性無機鹽為有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)總重量的10重量％以下。

25、本公開作為其他實現(xiàn)例，提供一種全固態(tài)電池，其包括負極、正極以及位于所述負極和正極之間的如上所述有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)中的任一種。

26、可以是，所述有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)具有難燃性無機鹽的濃度梯度。

27、可以是，所述難燃性無機鹽以重量計，向所述有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)的厚度方向在與表面相比中心存在更多。

28、根據(jù)本公開，即便是包括非水電解液，也能改善電解質(zhì)的難燃性，由此，在高分子電解質(zhì)固態(tài)電池的內(nèi)部過熱時，也能抑制乃至防止起火以及熱失控。

29、另外，本公開的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)能夠抑制鋰枝晶生長，由此，能夠防止電池短路和進一步提高電池安全性，能夠改善電池壽命。

30、本公開的有機無機復(fù)合電解質(zhì)能夠廣泛使用在電動汽車、電池充電站、除此之外使用電池的太陽光發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等綠色技術(shù)領(lǐng)域中。另外，本公開的有機無機復(fù)合電解質(zhì)能夠使用在用于抑制大氣污染和溫室氣體的釋放來防止氣候變化的環(huán)保(eco-friendly)型電動汽車(electric?vehicle)、混合動力汽車(hybrid?vehicle)等中。

技術(shù)特征：

1.一種有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其包括難燃性高分子以及剪切模量為7至60gpa的難燃性無機鹽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)，其中，

18.一種全固態(tài)電池，其包括負極、正極以及位于所述負極和正極之間的權(quán)利要求1至16中任一項所述有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的全固態(tài)電池，其中，

20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的全固態(tài)電池，其中，

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)及包括其的全固態(tài)電池，提供包括難燃性高分子以及剪切模量(shear?modulus)為7至60GPa的難燃性無機鹽的有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)及包括所述有機無機復(fù)合高分子電解質(zhì)的全固態(tài)電池。

技術(shù)研發(fā)人員：樸明洙,李承桓,李韓松,高賢真,金明來,李弘遠
受保護的技術(shù)使用者：SK新能源株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19