用于锂‑硫‑电池的聚合物电解质制造技术

本发明专利技术涉及用于碱金属电池，特别是用于锂‑硫‑电池的聚合物或者聚合物电解质和阴极材料。为了改进碱金属电池，例如锂‑硫‑电池的性能和安全性，提供基于化学通式(I)的聚合物，其中‑[A]‑表示形成聚合物主链的单元，其中X表示间隔单元，其中x表示间隔单元X的数目并且是1或0，其中Q表示带正电的基团Q+和抗衡离子Z‑，或其中Q表示带负电的基团Q‑和抗衡离子Z+，或其中Q表示不带电的基团Q。此外，本发明专利技术涉及其用途以及阴极、隔膜、保护层和电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及特别是用于锂-硫-电池的阴极材料和聚合物电解质及其用途，以及配备其的电池、阴极和保护层以及配备其的隔膜。现有技术锂-离子-电池组，也称为锂-离子-蓄电池，如今作为能量存储器用于多种产品中。为了制造具有更高能量密度的电池组，研发锂-硫-电池组技术。传统锂-硫-电池含有元素硫并为了确保硫的溶解度特别含有醚基电解质溶剂。文献WO2011/147924A1描述了一种用于锂-硫-电池的固体复合材料。
技术实现思路
本专利技术提供特别是能够传导离子的或者传导离子的，例如能够传导锂离子的或者传导锂离子的聚合物或者聚合物电解质，特别是用于电化学电池例如用于碱金属-电池，例如用于锂-电池和/或钠-电池，特别是用于锂-电池，例如用于碱金属-硫-电池，例如用于锂-硫-电池和/或钠-硫-电池，特别是用于锂-硫-电池，该聚合物或者聚合物电解质包含至少一种如下化学通式的重复单元：。聚合物电解质特别可以是指能够传导离子的或传导离子的聚合物的电解质。例如，所述聚合物电解质可以是能够传导锂离子的或传导锂离子的和/或能够传导钠离子的或传导钠离子的，特别是能够传导锂离子的或传导锂离子的。在此，能够传导离子的，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于碱金属电池(1)的阴极材料(10)，特别是用于锂‑硫‑电池的阴极材料(10)，其包含‑ 至少一种阴极活性材料(11)，其中所述至少一种阴极活性材料(11)包含硫‑聚合物‑复合材料，和‑ 至少一种聚合物(P)，特别是聚合物电解质，该聚合物具有至少一种如下化学通式的重复单元：其中‑[A]‑表示形成聚合物主链的单元，其中X表示间隔单元，其中x表示间隔单元X的数目并且是1或0，和其中Q表示带正电的基团Q+和抗衡离子Z‑，或其中Q表示带负电的基团Q‑和抗衡离子Z+，或其中Q表示不带电的基团Q。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.06 DE 102014210917.5;2014.10.24 DE 10201421.用于碱金属电池(1)的阴极材料(10)，特别是用于锂-硫-电池的阴极材料(10)，其包含-至少一种阴极活性材料(11)，其中所述至少一种阴极活性材料(11)包含硫-聚合物-复合材料，和-至少一种聚合物(P)，特别是聚合物电解质，该聚合物具有至少一种如下化学通式的重复单元：其中-[A]-表示形成聚合物主链的单元，其中X表示间隔单元，其中x表示间隔单元X的数目并且是1或0，和其中Q表示带正电的基团Q+和抗衡离子Z-，或其中Q表示带负电的基团Q-和抗衡离子Z+，或其中Q表示不带电的基团Q。2.根据权利要求1的阴极材料(10)，其中所述阴极材料包含硫-聚丙烯腈-复合材料。3.根据权利要求1或2的阴极材料(10)，其中Q+表示基于离子液体的阳离子的基团和Z-表示锂-导电盐阴离子，或其中Q-表示基于锂-导电盐阴离子的基团或表示基于离子液体的阴离子的基团或表示磺酸根基团或表示硫酸根基团或表示羧酸根基团或表示基于磷酸基阴离子的基团或表示基于亚氨基阴离子的基团或表示基于氨基阴离子的基团或表示基于羧酰氨基阴离子的基团和Z+表示锂离子，或其中Q表示环状碳酸酯基团或内酯基团或环状氨基甲酸酯基团或非环状碳酸酯基团或非环状羧酸酯基团或非环状氨基甲酸酯基团或氧化烯基团。4.根据权利要求1至3任一项的阴极材料(10)，其中Q+表示吡啶鎓基团或铵基团或咪唑鎓基团或哌啶鎓基团或吡咯烷鎓基团或鏻基团或胍鎓基团或吗啉鎓基团或脲鎓基团或硫脲鎓基团，或其中Q-表示磺酰亚氨基阴离子基团或表示磺酸根基团，特别是其中Q-表示三氟甲烷磺酰亚氨基阴离子基团或全氟乙烷磺酰亚氨基阴离子基团或氟磺酰亚氨基阴离子基团或磺酸根基团或三氟甲磺酸根基团，或其中Q表示环状碳酸酯基团或内酯基团或环状氨基甲酸酯基团或非环状碳酸酯基团或非环状羧酸酯基团或非环状氨基甲酸酯基团。5.根据权利要求1至3任一项的阴极材料(10)，其中Q+表示铵基团或吡啶鎓基团或咪唑鎓基团，或其中Q-表示苯磺酰亚氨基阴离子基团或表示苯磺酸根基团，或其中Q表示环状碳酸酯基团或内酯基团或环状氨基甲酸酯基团或非环状氨基甲酸酯基团，特别是环状碳酸酯基团或内酯基团或环状氨基甲酸酯基团。6.根据权利要求1至5任一项的阴极材料(10)，其中Z-表示双(三氟甲烷磺酰基)亚氨基阴离子和/或双(全氟乙烷磺酰基)亚氨基阴离子和/或双(氟磺酰基)亚氨基阴离子，特别是双(三氟甲烷磺酰基)亚氨基阴离子，和/或三氟甲磺酸根和/或四氟硼酸根和/或双草酸根合硼酸根和/或二氟草酸根合硼酸根和/或溴离子和/或碘离子和/或氯离子，特别是其中Z-表示双(三氟甲烷磺酰基)亚氨基阴离子和/或双(全氟乙烷磺酰基)亚氨基阴离子和/或双(氟磺酰基)亚氨基阴离子，特别是表示双(三氟甲烷磺酰基)亚氨基阴离子，和/或三氟甲磺酸根。7.根据权利要求1至6任一项的阴极材料(10)，其中所述形成聚合物主链的单元-[A]-包含氧化烯单元和/或含有碳酸酯基团的单元和/或硅氧烷单元和/或磷腈单元和/或甲基丙烯酸甲酯单元和/或甲基丙烯酸酯单元和/或亚苯基单元和/或亚苯氧基单元和/或亚苄基单元和/或亚烷基单元，特别是其中所述形成聚合物主链的单元-[A]-包含至少一个硅氧烷单元和/或磷腈单元和/或甲基丙烯酸甲酯单元和/或甲基丙烯酸酯单元和/或亚苯基单元。8.根据权利要求1至7任一项的阴极材料(10)，其中所述形成聚合物主链的单元-[A]-包含至少一个多官能化的硅氧烷单元和/或多官能化的磷腈单元和/或多官能化的亚苯基单元。9.根据权利要求1至8任一项的阴极材料(10)，其中所述间隔单元X包含-至少一个氧化烯基团，特别是低聚氧化烯基团，和/或-至少一个羰基基团，特别是至少一个环状碳酸酯基团和/或至少一个内酯基团和/或至少一个环状氨基甲酸酯基团和/或至少一个非环状碳酸酯基团和/或至少一个非环状羧酸酯基团和/或至少一个非环状氨基甲酸酯基团，特别是至少一个非环状碳酸酯基团，和/或-至少一个，任选另外的，带正电的基团Q+，特别是至少一个铵离子基团和/或至少一个吡啶鎓基团和/或至少一个咪唑鎓基团和/或至少一个哌啶鎓基团和/或至少一个吡咯烷鎓基团和/或至少一个鏻基团和/或至少一个胍鎓基团和/或至少一个吗啉鎓基团和/或至少一个脲鎓基团和/或至少一个硫脲鎓基团和抗衡离子Z-，特别是锂-导电盐阴离子，和/或-至少一个，任选另外的，带负电的基团Q-，特别是至少一个磺酰亚氨基阴离子基团和/或至少一个磺酸根基团，和抗衡离子Z+，特别是锂离子。10.根据权利要求1至9任一项的阴极材料(10)，其中所述形成聚合物主链的单元-[A]-和/或间隔单元X和/或基团Q或者Q+或者Q-是卤代的，特别是氟代的。11.根据权利要求1至10任一项的阴极材料(10)，其中所述形成聚合物主链的单元-[A]-和/或间隔单元X和/或基团Q或者Q+或者Q-包含氟代的，特别是全氟代的氧化烯单元，特别是低聚氧化烯单元，和/或其中所述形成聚合物主链的单元-[A]-和/或间隔单元X和/或基团Q或者Q+或者Q+是全氟代的。12.根据权利要求1至11任一项的阴极材料(10)，其中所述至少一种聚合物(P)具有或者包含至少一种如下化学通式的重复单元：和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或和/或其中-[AI]-、-[AII]-、-[AIII]-、-[AIV]-、-[AV]-、-[AVI]-、-[AVII]-、-[AVIII]-、-[AIX]-、-[Aa]-、-[Ab]-、-[Ac]-、-[Ad]-、-[Ae]-、-[Af]-、-[AZ]-或者-[AZ1]-表示形成聚合物主链的单元，其中(XI)、(XII)、(XIII)、(XIV)、(XV)、(XVI)、(XVII)、(XVIII)、(XIX)、(Xa)、(Xb)、(Xc)、(Xd)、(Xe)、(Xf)、(XZ)或者(XZ1)表示间隔单元，其中xi、xii、xiii、xiv、xv、xvi、xvii、xviii、xix、xa、xb、xc、xd、xe、xf、xz或者xz1表示间隔单元的数目并且是1或0，和其中nIV表示氧化乙烯单元的数目和1≤nIV≤15，其中nIX表示氧化乙烯单元的数目和1≤nIX≤15，其中所述形成聚合物主链的单元-[AI]-、-[AII]-、-[AIII]-、-[AIV]-、-[AV]-、-[AVI]-、-[AVII]-、-[AVIII]-、-[AIX]-、-[Aa]-、-[Ab]-、-[Ac]-、-[Ad]-、-[Ae]-、-[Af]-、-[AZ]-或者-[AZ1]-表示氧化烯单元，特别是氧化乙烯单元，和/或亚烷基单元和/或含有碳酸酯基团的单元和/或甲基丙烯酸酯单元和/或甲基丙烯酸甲酯单元和/或硅氧烷单元和/或磷腈单元和/或亚苯基单元，其中R10、R11、R13和R14或者R30、R32和R33或者R41、R41’、R42、R42’、R43、R43’、R44、R44’、R45和R45’或者R51、R51’、R52、R52’、R53、R53’、R54和R54’或者R200、R201、R202和R203或者R210、R211、R212、213和R214或者R100、R101和R101’或者R110、R111、R111’、R112和R112’，例如R110、R111和R111’,或者R120、R120’、R121和R121’或者R130、R130’、R131和R131’或者R150或者R180、R180’R181、R181’和R182分别彼此独立地表示氢或卤素原子，特别是氟，或烷基基团和/或氧化烯基团，特别是低聚氧化烯基团，和/或烷氧基基团和/或亚苯氧基基团和/或苯氧基基团和/或亚苯基基团和/或苯基基团和/或亚苄基基团和/或苄基基团和/或羰基基团和/或特别是环状或非环状的，碳酸酯基团，和/或特别是环状或非环状的，羧酸酯基团，特别是内酯基团，和/或特别是环状或非环状的，氨基甲酸酯基团和/或带电的基团，特别是带正电的基团，特别是其基于离子液体的阳离子，例如季铵基团和/或季鏻基团，和/或带负电的基团，特别是其基于导电盐阴离子，特别是基于锂-导电盐阴离子，和/或基于离子液体的阴离子，特别是磺酰亚氨基阴离子基团，和/或磺酸根基团，其中R12或者R20、R21和R22或者R31或者R40或者R50或者R60、R61和R62或者R132或者R140或者R160或者R170分别彼此独立地表...

【专利技术属性】
技术研发人员：B舒曼，J法努斯，J蒂伦，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE