本发明专利技术涉及作为锂电池组的阳极电解质的聚酰胺、聚脲和聚磷酰胺。已经合成了基于聚酰胺、基于聚脲和基于聚磷酰胺的新型聚合物。当这些聚合物与电解质盐组合时，这样的聚合物电解质作为锂电池组电池中的阳极电解质具有优异的电化学稳定性。
【技术实现步骤摘要】
作为锂电池组的阳极电解质的聚酰胺、聚脲和聚磷酰胺
本专利技术总体上涉及锂电池组的电解质，更具体地说，涉及特别适合与阳极一起使用的电解质。
技术介绍
人们正在努力通过查看这样的电池中的所有组分并寻找改善性能和避免劣化的方法来提高锂电池组电池的性能。聚合物电解质由于它们与其小分子对应物相比优越的机械性能、柔性和安全特征而在锂电池组电池中受到极大关注。然而，这样的材料可能在电池运行条件下，尤其是在电池的低电势区域中随着时间流逝而经历劣化。因此，开发在锂电池组电池的低电势区域中特别稳定的电解质将是特别有用的。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施方案中，公开了具有以下结构的聚合物。每个R可以独立地选自烷基和/或芳基取代基中的任何一个；并且a和n是整数，其中a的范围是1至10，且n的范围是1至1000。在本专利技术的一些实施方案中，所述聚合物还含有电解质盐，且所述聚合物是电解质。在一些布置中，所述电解质还含有陶瓷电解质颗粒。在一些布置中，所述聚合物是交联的并且可以含有或可以不含电解质盐。在本专利技术的一个实施方案中，公开了具有以下结构的聚合物。每个R可以独立地选自烷基和/或芳基取代基中的任何一个；并且a和n是整数，其中a的范围是1至10，且n的范围是1至1000。在本专利技术的一些实施方案中，所述聚合物还含有电解质盐，且所述聚合物是电解质。在一些布置中，所述电解质还含有陶瓷电解质颗粒。在一些布置中，所述聚合物是交联的并且可以含有或可以不含电解质盐。r>在本专利技术的一个实施方案中，公开了具有以下结构的聚合物。每个R可以独立地选自烷基和/或芳基取代基中的任何一个；并且a和n是整数，其中a的范围是1至10，且n的范围是1至1000。在本专利技术的一些实施方案中，所述聚合物还含有电解质盐，且所述聚合物是电解质。在一些布置中，所述电解质还含有陶瓷电解质颗粒。在一些布置中，所述聚合物是交联的并且可以含有或可以不含电解质盐。在本专利技术的一个实施方案中，公开了具有以下结构的聚合物。每个R可以独立地选自烷基和/或芳基取代基中的任何一个；并且a和n是整数，其中a的范围是1至10，且n的范围是1至1000。在本专利技术的一些实施方案中，所述聚合物还含有电解质盐，且所述聚合物是电解质。在一些布置中，所述电解质还含有陶瓷电解质颗粒。在一些布置中，所述聚合物是交联的并且可以含有或可以不含电解质盐。在本专利技术的一个实施方案中，公开了电化学电池。所述电化学电池至少包括阳极，其配置为吸收和释放锂离子；阴极，其包含阴极活性材料颗粒、电子导电添加剂和阴极电解质；集流体，其与阴极的外表面相邻；以及位于阳极和阴极之间的隔膜区域，所述隔膜区域包含本文所公开的任何聚合物电解质，即本文所公开的任何聚合物和电解质盐，如锂盐。在一些布置中，所述电化学电池中的隔膜区域具有至少两个层：与阳极相邻的阳极电解质层，该阳极电解质层包含阳极电解质；以及位于该阳极电解质层和阴极之间的隔膜电解质层，该隔膜电解质层包含隔膜电解质。所述阳极电解质可包括本文所公开的任何聚合物和电解质盐，如锂盐。在一些布置中，所述隔膜电解质含有适用于锂电化学电池的固体聚合物电解质。在一些布置中，所述阳极电解质和隔膜电解质中的至少一种进一步包含陶瓷电解质颗粒。在一些布置中，所述阳极电解质和隔膜电解质中的至少一种是交联的。在一些布置中，所述阳极含有由诸如锂金属和/或锂合金之类的材料制成的固体金属膜。在一些布置中，所述阳极含有阳极活性材料颗粒，如钛酸锂、石墨、硅及其组合，在这种情况下，所述阳极也可含有本文所公开的任何聚合物电解质。附图简述当结合附图阅读时，本领域技术人员将会由以下对说明性实施方案的描述而容易地理解前述方面和其它方面。图1是显示根据本专利技术的一个实施方案的模型化合物二甲基乙酰胺的差分脉冲伏安法数据的曲线图。图2是显示根据本专利技术的一个实施方案的模型化合物N,N'-二甲基亚丙基脲的差分脉冲伏安法数据的曲线图。图3是显示根据本专利技术的一个实施方案的模型化合物六甲基磷酰胺的差分脉冲伏安法数据的曲线图。图4是根据本专利技术的一个实施方案的锂电池组电池的一种配置的示意图。图5是根据本专利技术的另一个实施方案的锂电池组电池的另一种配置的示意图。专利技术详述本专利技术的实施方案在可用作锂电池组电池等中的电解质或电解质添加剂的聚合物的情况下进行说明。然而，本领域技术人员将容易地理解，本文所公开的材料和方法将应用于其中期望低电势电解质，特别是其中长期稳定性重要的许多其它情况中。本专利技术的这些和其它目的与优点将由以下描述结合附图而变得更加完全显而易见。为了如在本文中完全阐述的所有目的，本文所引用的所有出版物都通过引用以其整体并入本文。在本公开中，术语“负电极”和“阳极”都用于描述负电极。同样，术语“正电极”和“阴极”都用于描述正电极。术语“阳极电解质”用于描述在阳极内或与阳极相邻的任何电解质。术语“阴极电解质”用于描述在阴极内或以阴极相邻的任何电解质。应当理解，如本文关于负电极所用的术语“锂金属”或“锂箔”描述本领域已知的纯锂金属和富锂金属合金两者。适合用作阳极的富锂金属合金的实例包括Li-Al、Li-Si、Li-Sn、Li-Hg、Li-Zn、Li-Pb、Li-C或适合用于锂金属电池组的任何其它Li-金属合金。可用于本专利技术实施方案的其它负电极材料包括锂可以嵌入其中的颗粒材料，如石墨，以及可以吸收和释放锂离子的其它材料，如硅、锗、锡及其合金。除了微粒负电极材料之外，这样的阳极还包括阳极电解质和任选的粘合剂。本文描述的许多实施方案涉及具有固体聚合物电解质的电池组，所述固体聚合物电解质起到电解质和隔膜两者的作用。如本领域所公知，具有液体电解质的电池组使用不同于液体电解质的非活性隔膜材料。在本公开中自始至终地使用以下语句结构：“每个变量独立地选自”所提供的列表。可参考其中存在多个X的一些本专利技术聚合物结构中的X基团而找到这种用途的实例。实例是“每个X可以独立地选自氢、氟、甲基、乙基、异丙基和三氟甲基。”这种语句结构用于表示对于该结构中的特定X，可以使用列表中的任何基团。在选择用于该结构中的另一个X的基团时，可以使用列表中的任何基团，而无需考虑已经对其它X基团做出的选择。因此，以下布置都是可能的：所有X可以相同，所有X可以不同，或者一些X可以相同而一些可以不同。本文中给出的分子量是数均分子量。术语“固体聚合物电解质”在本文中用于表示在电池组电池运行温度下为固体的聚合物电解质。有用的电池组电池运行温度的实例包括室温(25℃)、40℃和80℃。在本公开中，对于许多变量给出了值的范围。应当理解，对于任何变量的可能值还包括包含在给定范围内的任何范围。聚酰胺、聚脲和聚磷酰胺聚合物在本专利技术的各种实施方案中，公开了基于聚酰胺、基于聚脲和基于聚磷酰胺的聚合物。这样的聚合物可与锂盐混合，并在锂电池组中用作阳极电解质。与常规聚合物电解质相比，这样的聚合物电解本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.聚合物，其包含如下描述的聚合物结构：/n
【技术特征摘要】
20190308 US 16/2974631.聚合物，其包含如下描述的聚合物结构：
其中：
每个R独立地选自烷基和/或芳基取代基；和
a和n是整数，其中a的范围是1至10，且n的范围是1至1000。
2.权利要求1所述的聚合物，其进一步包含电解质盐，其中所述聚合物是电解质。
3.权利要求2所述的聚合物，其进一步包含陶瓷电解质颗粒。
4.权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物是交联的。
5.权利要求4所述的聚合物，其进一步包含电解质盐，其中所述聚合物是电解质。
6.聚合物，其包含如下描述的聚合物结构：
其中：
每个R独立地选自烷基和/或芳基取代基；和
a和n是整数，其中a的范围是1至10，且n的范围是1至1000。
7.权利要求6所述的聚合物，其进一步包含电解质盐，其中所述聚合物是电解质。
8.权利要求7所述的聚合物，其进一步包含陶瓷电解质颗粒。
9.权利要求6所述的聚合物，其中所述聚合物是交联的。
10.权利要求9所述的聚合物，其进一步包含电解质盐，其中所述聚合物是电解质。
11.聚合物，其包含如下描述的聚合物结构：
其中：
每个R独立地选自烷基和/或芳基取代基；和
a和n是整数，其中a的范围是1至10，且n的范围是1至1000。
12.权利要求11所述的聚合物，其进一步包含电解质盐，其中所述聚合物是电解质。
13.权利要求12所述的聚合物，其进一步包含陶瓷电解质颗粒。
14.权利要求11所述的聚合物，其中所述聚合物是交联的。
15.权利要求14所述的聚合物，其进一步包含电解质盐，其中所述聚合物是电解质。
16...
【专利技术属性】
技术研发人员：SR比米雷迪，HB埃托尼，
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
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