固体电解质、其制备方法及包含其的自发电二次电池技术

本发明专利技术提供固体电解质。上述固体电解质可包含阳离子与阴离子结合的化合物，上述阳离子包含噻吩鎓(Thiophenium)，上述阴离子包含氟化氢(Fluorohydrogenate)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质、其制备方法及包含其的自发电二次电池
本专利技术涉及固体电解质及其制备方法，更详细地，涉及包含阳离子与阴离子结合的化合物的固体电解质、其制备方法及包含其的自发电二次电池。
技术介绍
通常，二次电池有正极、负极及电解质形成，上述电解质形成于正极与负极之间。上述二次电池用于如智能手机的便携式电子装置。在便携式电子装置市场的情况下，正处于制造厚度薄且具有柔韧特性的电子装置的趋势。由此，需要二次电池的轻量化及小型化。但是，当前二次电池的电解质主要使用有机溶剂与包含锂或钠等离子的盐混合的液体类物质。在此情况下，随着使用二次电池，电解质的有机溶剂有可能挥发或漏液，随着温度的上升发生膨胀，从而具有爆炸的危险性。由此，实质上，需要相比于液体电解质，稳定性得到提高的固体电解质。在此情况下，与液体电解质相比，一般的固体电解质具有低的离子传导率，为了解决上述问题，正在进行对于包含离子性物质的固体电解质的研究。例如，韩国公开专利公报第10-2014-0046611(申请号10-2012-0111557)提供如下的离子性液体高分子电解质用组合物，即，包含具有乙烯基及离子基的离子性液体单体、有机电解液及在末端具有至少2个双键的交联剂，上述离子基包含阳离子和阴离子。基于此，揭示了可以提供解决电解液漏液的问题并具有优秀的阻燃特性的锂二次电池的离子性液体高分子电解质用组合物的制备方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术所要解决的一技术问题在于，提供固体电解质及其制备方法。本专利技术所要解决的再一技术问题在于，提供包含阳离子与阴离子相结合，具有结晶相的化合物的固体电解质及其制备方法。本专利技术所要的另一技术问题在于，提供具有高离子传导率的固体电解质及其制备方法。本专利技术所要解决的还有一技术问题在于，提供有机压电物质及其制备方法。本专利技术所要解决的又一技术问题在于，提供包含阳离子与阴离子相结合且具有结晶相的化合物的有机压电物质及其制备方法。本专利技术所要解决的又一技术问题在于，提供具有高的压电性能的有机压电物质及其制备方法。本专利技术所要解决的技术问题并不局限于上述问题。技术方案为了解决上述问题，本专利技术提供固体电解质。根据一实施例，上述固体电解质可包含阳离子及阴离子结合的化合物，上述阳离子包含噻吩鎓，上述阴离子包含氟化氢。根据一实施例，上述化合物可包含与上述噻吩鎓的硫元素相结合的烷基，上述烷基包含甲基(Methyl)、乙基(Ethyl)、丙基(Propyl)或丁基(Butyl)中的一种。根据一实施例，上述烷基的链越长，上述化合物的离子传导率越可以减少。根据一实施例，上述化合物可包含与上述噻吩鎓的硫元素相结合的甲基，在基于差示扫描量热法的温度的热流谱(heatflow)中，在28℃至90℃的温度范围内具有第一结晶相，在22℃至28℃的温度范围内具有第二结晶相。根据一实施例，上述固体电解质还可包含锂盐，上述化合物的晶胞(unitcell)斜方晶系(orthorhombic)的结晶结构，向上述结晶结构的顶点及面的中心提供上述阳离子，向上述结晶结构的边缘中间提供上述阴离子，向上述结晶结构的间隙位置(interstitialsites)任意提供上述锂盐。根据一实施例，上述锂盐的浓度越增加，上述固体电解质的离子传导率越可以增加。根据一实施例，本专利技术提供可以与上述噻吩鎓的硫元素相结合的甲基，在基于差示扫描量热法的温度的热流谱中，在28℃至70℃的温度范围内具有结晶相。在施加外力的情况下，上述阳离子及上述阴离子可发生位移(displacement)，使得上述化合物具有压电特性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供自发电二次电池。根据一实施例，上述自发电二次电池可包括正极、负极及电解质，上述电解质位于上述正极与上述负极之间，上述电解质包含上述实施例的上述化合物及锂盐。为了解决上述技术问题，本专利技术提供固体电解质。根据一实施例，上述固体电解质可包含阳离子及阴离子结合的化合物，上述阳离子包含噻唑鎓，上述阴离子包含氟化氢。根据一实施例，上述化合物可包含与上述噻唑鎓的氮元素相结合的烷基，上述烷基包含甲基、乙基、丙基或丁基中的一种。根据一实施例，上述化合物可包含与上述噻唑鎓的氮元素相结合的乙基。根据一实施例，上述固体电解质还可包含锂盐。为了解决上述技术问题，本专利技术提供固体电解质。根据一实施例，上述固体电解质可包含阳离子及阴离子结合的化合物，以在满足上述化合物具有结晶相的条件的范围内具有最大离子传导率的方式选择上述阳离子及上述阴离子。根据一实施例，上述化合物具有结晶相的条件如下，即，上述阳离子的分子量可以为95g/mol以上，上述阴离子的分子量大于60g/mol，上述阴离子的氢离子浓度(pH)小于3，以使上述化合物的结晶相具有柔韧性的方式使上述化合物的熔融熵(entropyoffusion)达到15～25J/Kmol。根据一实施例，上述阳离子可包含五元杂环化合物(heterocycliccompound)，上述杂环化合物包含选自硫、氮、氧或磷中的一种元素。根据一实施例，在上述阳离子包含噻吩鎓的情况下，上述阴离子可包含氟化氢、氰基(亚硝基)甲烷(cyano(nitroso)methanide)或四唑啉(Tetrazoline)中的一种。为了解决上述技术问题，本专利技术提供固体电解质的制备方法。根据一实施例，上述固体电解质的制备方法可包括：准备包含噻吩鎓盐或噻唑鎓盐中的一种及氟化氢前体的混合溶液的步骤；以及使上述混合溶液在低于常温的温度条件下进行反应来制备噻吩鎓及氟化氢结合的化合物或噻唑鎓及氟化氢结合的化合物的步骤。根据一实施例，准备上述混合溶液的步骤可包括制备上述噻吩鎓盐或上述噻唑鎓盐的步骤，制备上述噻吩鎓盐或上述噻唑鎓盐的步骤包括：准备烷基前体溶液的步骤；向上述烷基前体溶液滴定噻吩或噻唑啉来制备阳离子源溶液的步骤；以及使上述阳离子源溶液进行反应来制备包含上述烷基的噻吩鎓盐或噻唑鎓盐的步骤，上述烷基可包含甲基、乙基、丙基或丁基中的一种。根据一实施例，准备上述混合溶液的步骤可包括制备上述氟化氢前体的步骤，制备上述氟化氢前体的步骤包括通过搅拌包含氢氟酸及水的溶液来制备上述氟化氢前体的步骤。根据一实施例，上述固体电解质的制备方法还可包括：准备氟氢化锂的步骤；以及混合上述实施例的化合物及上述氟氢化锂，进行热处理来制备涂敷锂的固体电解质的步骤，准备上述氟氢化锂的步骤包括：向氢氟酸水溶液中添加锂盐来制备源溶液的步骤；以及使上述源溶液在低于常温的温度条件下进行反应来制备上述氟氢化锂的步骤。专利技术的效果本专利技术实施例的固体电解质可包含阳离子与阴离子结合的化合物，上述阳离子包含噻吩鎓，上述阴离子包含氟化氢。并且，上述固体电解质可包含上述化合物及锂盐。在此情况下，上述化合物的晶胞可具有斜方晶系的结晶解结构，向上述结晶结构的顶点及面的中心提供上述噻吩鎓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体电解质，其特征在于，/n包含阳离子及阴离子结合的化合物，上述阳离子包含噻吩鎓或噻唑鎓中的一种，上述阴离子包含氟化氢。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180416 KR 10-2018-0043850;20180416 KR 10-2018-001.一种固体电解质，其特征在于，
包含阳离子及阴离子结合的化合物，上述阳离子包含噻吩鎓或噻唑鎓中的一种，上述阴离子包含氟化氢。


2.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻吩鎓，
上述化合物包含与上述噻吩鎓的硫元素相结合的烷基，
上述烷基包含甲基、乙基、丙基或丁基中的一种。


3.根据权利要求2所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻吩鎓，
上述烷基的链越长，上述化合物的离子传导率越减少。


4.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻吩鎓，
上述化合物包含与上述噻吩鎓的硫元素相结合的甲基，在基于差示扫描量热法的温度的热流谱中，在28℃至90℃的温度范围内具有第一结晶相，在22℃至28℃的温度范围内具有第二结晶相。


5.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻吩鎓，
上述固体电解质还包含锂盐，
上述化合物的晶胞具有斜方晶系的结晶结构，
向上述结晶结构的顶点及面的中心提供上述阳离子，向上述结晶结构的边缘中间提供上述阴离子，向上述结晶结构的间隙位置任意提供上述锂盐。


6.根据权利要求5所述的固体电解质，其特征在于，上述锂盐的浓度越增加，离子传导率越增加。


7.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻吩鎓，
提供与上述噻吩鎓的硫元素相结合的甲基，在基于差示扫描量热法的温度的热流谱中，在28℃至70℃的温度范围内具有结晶相。


8.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻吩鎓，
在施加外力的情况下，上述阳离子及上述阴离子发生位移，使得上述化合物具有压电特性。


9.一种自发电二次电池，其特征在于，
包括正极、负极及电解质，上述电解质位于上述正极与上述负极之间，
上述电解质包含权利要求8所述的上述化合物及锂盐。


10.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻唑鎓，
上述化合物包含与上述噻唑鎓的氮元素相结合的烷基，
上述烷基包含甲基、乙基、丙基或丁基中的一种。


11.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，
上述阳离子为噻唑鎓，
上述化合物包含与上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政昊，桑巴吉·希瓦吉·欣德，金东亨，
申请(专利权)人：汉阳大学校ERICA产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR