聚合物电解质组合物制造技术

本发明专利技术涉及用作聚合物电解质的组合物，其中所述组合物包括一种或多种极性物质和一种或多种聚酯（碳酸的聚合物）；制备所述组合物的方法；所述组合物作为电量计、显示器、智能窗、原电池或电池中的聚合物电解质的用途；以及包括所述组合物的电池和／或蓄电池。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
聚合物电解质组合物本专利技术提供了用作聚合物电解质的组合物，制备所述组合物的方法以及它的用途，尤其在电量计、显示器、智能窗(smart window)、原电池(cell)和电池中的用途。液体电解质往往具有与电解质从电池壳中损失有关的问题和需要使用电池密封件。在极端条件下，例如在电池的短路使用不当过程中，电池壳内的局部加热能够导致密封件破坏，即使具有最先进的密封件和电池壳设计。一般，与液体电解质相比，固体电解质提供了许多优点，如空间的更有效利用(不需要隔板)，没有电解质泄漏的危险，密封件设计的简化，导致成本降低，电池操作的温度范围扩大，更佳的阴极操作和改进的耐使用不当性。一些固体电解质的典型缺点是，它们往往具有相对低的离子电导率和与某些类型的电极材料的低劣机械相容性。这些电解质可以用于电量计、智能窗或显示器，原电池和电池。在过去的二十年中，全球对以锂盐为基础的无溶剂固体聚合物电解质的领域进行了大量的研究工作。例如在Polymer ElectrolyteReviews-1和2，J.R.MacCallum和C.A.Vincent(Elsevier，NewYork，1987和1989)，Solid Polymer Electrolytes，Fundamentals and Technological Applications，F.M. Gray (VCH，New York，1991)，Applications of Electroactive Polymers，B.Scrosati(Chapman and Hall，London，1993)，ElectrochemicalScience and Technology of Polymers-1和2，R.G.Linford(Elsevier，London，1987 and 1991)和PolymerElectrolytes，RSC Monographs，F.M. Gray(Royal Society ofChemistry，London，1997)中论述了这些研究。-->该研究的动机主要由开发新型锂基原电池和二次电池的目的提供。聚合物电解质的优点一般包括低加工成本，优异的机械性能，使用大面积/薄膜格式的可能性，可变电池构型，低设备重量，良好的化学稳定性，良好的热稳定性和可利用(access to)锂的化学性质。然而，虽然聚合物电解质提供了与普通液体非水体系相比的几个重要优点，但第一代的锂离子导电无溶剂聚合物电解质也具有严重缺陷。聚(环氧乙烷)(PEO)是其中盐增溶和离子迁移(transport)被认识到的第一种聚合物。D.E.Fenton，J.M.Parker和P.V.Wright在Polymer 14(1973)589中报道了钠和钾盐与聚(环氧乙烷)的结晶复合物的制备方法。P.V.Wright在Br.Polymer J.7(1975)319-327中调查了聚(环氧乙烷)的各种离子复合物的导电性。聚(环氧乙烷)今天仍是被最彻底表征的电解质主体基质。然而，尽管最初结果揭示了不错的前景，但发现以聚(环氧乙烷)为基础的体系作为盐-聚合物复合物或游离聚合物结晶，导致了在某些范围的盐浓度中和在操作温度的临界范围的不利导电特性。在引入固体聚合物电解质(主要是无溶剂体系)的随后数年中，研究了大量的不同聚合物主体，令人惊奇的是，最有效的主体聚合物结构实际上是CH2CH2O基团的事实很快被大家接受。虽然该基团配位客体物质的能力是杰出的，但高分子量样品结晶同时观测的电导率显著下降。已经发现，离子电导率限制于聚合物电解质的无定形区域并且聚合物电解质结晶的倾向性导致电解质的重复性制备的困难(G.G.Cameron，M.D.Ingram和K.Sarmouk，Eur.Polym.J.26(1990)1097-1101)。-->已经应用了各种策略，来减弱以CH2CH2O结构单元为基础的电解质和含有许多不同盐的电解质的缺点，例如在本文前面引用的Polymer Electrolytes，RSC Monographs中报道和评述了聚合物结构和增塑添加剂配制料。最近，T.Yamamoto，M.Inami和T.Kanbara在Chem.Mater.6(1994)44-50以及X.Wei和D.F.Shriver在Chem.Mater.10(1998)2307-2308中提出了以使用具有比较高的玻璃化转变温度值(Tg)为基础的新策略。Yamamoto等人描述了以聚(乙烯醇)(PVA)和聚[亚芳基(1，3-亚咪唑基-2，4，5-三酮-1，3-二基)](聚(仲班酸))(PPA)为基础的聚合物固体电解质的制备方法和性能。Wei等人描述了用于制备聚合物电解质的聚(碳酸亚乙烯酯)(PVIC)(I)和聚(草酸1，3-二氧戊环-2-酮(dioxolan-2-one)-4，5-二基酯)(PVICOX)(II)的两种刚性聚合物体系。该体系据说同时显示了有利的电导率和机械性能。已经表明，PVICOX体系(II)的电导率比PVIC体系(I)的那些高大约2-4个数量级。Wei等人假设，这归因于PVICOX体系(II)的不规则性，它破坏了紧密装填，从而增加静态自由体积和电导率。Yamamoto等人和Wei等人的研究似乎与被接受的聚合物电解质工作的教导相违背。然而，令人惊奇的是，已报道了高电导率。虽然许多其它聚合物结构已被评定为主体聚合物，但在由Yamamoto等人报道的结果公开之前，环氧乙烷单元被广泛认为是高离子电导率的最佳选择，这是由于它的结构和热力学因子的独特结-->合。由Yamamoto等人和Wei等人获得的结果证实，即使不合有环氧乙烷结构单元的聚合物也可能是带电物质的溶解和高效迁移的有效介质。在本领域中，已经表明，将小极性分子引入到聚合物网络中通常在所观测到的聚合物的离子电导率上导致了显著的改进。如前文引用的那样，Cameron等人注意到了当将10wt％的增塑剂四氢呋喃(THF)或碳酸亚丙基酯(PC)加入到聚(四氢呋喃)(PTHF)及环氧乙烷和环氧丙烷(50∶50，重量比)的共聚物中时，粘度下降且电导率增加。R.Hug，R.Koksbang，P.E.Tonder和G.C.Farrington报道了混合增塑剂对辐射聚合的聚醚电解质的电导率和物理/化学性能的效应的研究的结果。发现含有1M六氟砷酸(V)锂(LiAsF6)的碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合增塑剂组合物具有良好的热、机械和锂循环性能。M.S.Michael，M.M.E.Jacob，S.R.S Probaharan和S.Radhakrishna在Solid State Ionics 98(1997)167-174中报道，新型苯-1，2-二羧酸的酯如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二甲酯(DMP)在高分子量PEO-高氯酸锂基质中用作增塑剂，以便改进聚合物-盐复合物的室温离子电导率。虽然在某些电解质体系中的电导率的改进根据迁移机理(F.Croce，S.D.Brown，S.G.Greenbaum，S.M.Slane和M.Salomon，Chem.Mater.5(1993)1268-1272)或聚合物结构的塑化(Cameron等本文档来自技高网...

【技术保护点】
用作聚合物电解质的组合物，其中所述组合物包括一种或多种极性物质和一种或多种式Ⅲ的聚酯：＊＊＊（Ⅲ）其中ｙ是１．５－８０，各单元Ａ可以是相同或不同的，并且为结构Ⅳ：－Ｏ－＊－Ｏ－（－Ｂ－）↓［ｘ］－（Ⅳ）　 　其中ｘ是１－５，各单元Ｂ可以是相同或不同的，并且为结构Ⅴ：＊＊＊（Ⅴ）其中Ｒ和Ｒ↑［１］各自独立是氢，任选取代的烃基或惰性官能团。

【技术特征摘要】
EP 2000-8-4 00306636.21、用作聚合物电解质的组合物，其中所述组合物包括一种或多种极性物质和一种或多种式III的聚酯：其中y是1.5-80，各单元A可以是相同或不同的，并且为结构IV：其中x是1-5，各单元B可以是相同或不同的，并且为结构V：其中R和R1各自独立是氢，任选取代的烃基或惰性官能团。2、根据权利要求1的组合物，其中聚酯是聚(碳酸丙二酯)。3、根据权利要求1或2的组合物，其中极性物质是锂金属盐。4、根据权利要求1-3中任一项的组合物，其中所述组合物是固体。5、根据权利要求1-4中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：WH布恩，TC弗施尼尔，DE格温，JR玛卡卢姆，CJ施密斯，MJ施密斯，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]