电池电解质溶液用的固化材料及包含该固化材料的电池制造技术

一种用于电池电解质溶液的固化材料，该固化材料是一种嵌段共聚物，包含作为链段Ａ的与所述电池电解质溶液不相容的聚合物和作为链段Ｂ的与电池电解质溶液相容的聚合物，该固化材料吸收和固化所述电池电解质溶液。所述嵌段共聚物的最小单元是Ａ－Ｂ－Ａ。通过－Ｓ－键或－Ｃ－键将选自由羧基、酯基、羟基、磺酸基、氨基、环状碳酸酯基和聚氧化烯基所组成的组中的至少一种基团与每个键段Ｂ键合。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电池或电池组(以下统称“电池”)电解质溶液的固化材料以及包含该固化材料作为构成元件的电池。术语“电池电解质溶液”以下可以简单称作“电解质溶液”，术语“用于电解质溶液的固化材料”以下可以简单称作“固化材料”。
技术介绍
电池电解质溶液一般是液体状的，为了安全起见，将电解质溶液密封在壳体中。为了将电解质溶液安全的长时间保存，需要将壳体做得结实。结果，迄今很难将电池形成薄的结构。近来，有人建议将电解质溶液吸收在高分子物质中以固化电解质溶液。此方法不仅希望避免电解质溶液从电池中的泄漏，使电池安全性改善，而且还希望在改善电池结构、减少电池厚度、改善耐久性以及面积增加而提高输出量等方面获得更高的设计容限。专利技术概述用于固化电解质溶液的常规高分子物质具有交联结构、不溶解在溶剂中、在加热条件下不熔化。因此，它们不能形成为均匀厚度的薄膜。对于小尺寸的电池，尤其是为减小电池的厚度，采用薄膜形式的固体电解质是不可避免的。因为上述高分子物质不能形成薄膜，所以迄今为止很难获得均匀厚度的薄膜形式的固体电解质。因此本专利技术的一个目的是提供一种用于电池电解质溶液的固化材料，此固化材料可以形成均匀厚度的薄膜或片(以下可以统称为“膜”)，并可以容易地吸收和固化电解质溶液。本专利技术的另一个目的是提供一种采用此固化材料的电池。上述目的可以由将在以下描述的本专利技术来实现。具体而言，本专利技术第一方面提供了一种用于电池电解质溶液的固化材料以及含该固化材料作为组成元件的电池，其特征在于该固化材料是一种嵌段共聚物，含有作为链段A的与电池电解质溶液不相容的聚合物，和作为链段B的与电池电解质溶液相容的聚合物，并且该固化材料吸收和固化电池电解质溶液，该嵌段共聚物的最小单元是A-B-A，并且通过-S-键或-C-将选自由羧基、酯基、羟基、磺酸基、氨基、环状碳酸酯基和聚氧化烯基所组成的组中的至少一种基团与每个链段B键合。在第二方面，本专利技术还提供一种用于电池电解质溶液的固化材料以及一种含该固化材料作为组成元件的电池，其特征在于该固化材料是一种接枝共聚物，含有作为链段A的与电池电解质溶液不相容的聚合物，和作为链段B的与电池电解质溶液相容的聚合物，并且该固化材料吸收和固化电池电解质溶液，并且与每个链段B键合的是至少一种选自羧基、酯基、羟基、磺酸基、氨基、环状碳酸酯基和聚氧化烯基所组成的组中的基团。在第三方面，本专利技术还提供一种用于电池电解质溶液的固化材料以及一种含该固化材料作为组成元件的电池，其特征在于该固化材料包括一种聚合物膜或片，该聚合物具有在电池电解质溶液中不溶解、但吸收并固化电池电解质溶液的性能，并包括一种加强该膜或片的背衬，此背衬是纺织织物、无纺织物或多孔膜。根据本专利技术的固化材料可以溶解或细微地分散在适当的溶剂中，或可以通过加热使其熔化，因此可以将它们形成每个都具有所希望厚度的膜。也就是说，根据本专利技术的固化材料可以形成均匀厚度的薄膜，可以容易地吸收并固化电池电解质溶液。由于用背衬加强这些膜，使它们具有高的强度，因此这些膜的厚度均降低。这些膜状的固化材料可以方便地吸收并固化电解质溶液，并由此固化的电解质溶液具有好的导电性，可用作电池的固体电解质。这些膜在每一个均吸收电解质溶液时，膜的体积在其横截面的方向增加，换句话说，朝着相关电极的方向增加，因此使电极和膜之间的接触变得更紧密。特别是当纺织织物用作背衬时，可以使导电性减至最小，该纺织织物虽孔面积大但具有足够的强度。另外，也可用具有大粒度的固化材料来制备用于形成膜的涂料。专利技术的详细描述和优选实施方案(本专利技术的第一方面)本专利技术第一方面的固化材料的特征在于该固化材料是一种嵌段共聚物，含有作为链段A的与电池电解质溶液不相容的聚合物和作为链段B的与电池电解质溶液相容的聚合物，并且该固化材料吸收和固化电池电解质溶液；该嵌段共聚物的最小单元是A-B-A；并且通过-S-键或-C-键将选自由羧基、酯基、羟基、磺酸基、氨基、环状碳酸酯基和聚氧化烯基所组成的组中的至少一种基团与每个链段B键合。用作固化材料原料的嵌段共聚物是一种具有链段A和链段B的嵌段共聚物。每个链段B包括不饱和双键基。这种嵌段共聚物原料是已知的，例如在Kogyo Zairyo(工业材料)、“Tokushu-Netsukasosei Elastomers(专刊-热塑性弹性体)”、24(12)1976以及Sekiyu Gakkai Shi(日本石油学会公报)、18，565(1975)中已公开。这些嵌段共聚物均是高分子物质，每种均具有(链段A)-(链段B)-(链段A)的结构，具有不饱和双键的一个链段B在两个链段A之间的两侧点相连，以下称为遥嵌段(tele-block)型共聚物、多嵌段(multi-block)型共聚物或星形嵌段型共聚物。另外，由链段A和链段B构成的单嵌段共聚物型也可以混合在这些高分子物质中。优选的是，这些高分子物质的每一种具有从10,000至500,000的重均分子量。根据本专利技术的第一方面，作为构成固化材料的链段A，优选是从聚苯乙烯、聚乙烯或聚丙烯选出的聚合物。作为链段B，优选是从聚丁二烯、聚氯乙烯或聚异戊二烯中选出的聚合物。链段A在嵌段共聚物中形成结晶的形式，该嵌段共聚物在室温下保持物理交联。另外，这些链段A与电池电解质溶液具有高的不相容性(不溶解性)，例如，浓氢氧化钾水溶液。在嵌段共聚物中，链段A的含量优选在0.5至70wt％的范围内。小于0.5wt％的含量太低以至于不能显示该共聚物链段A的结晶作用。另一方面，高于70wt％的含量导致固化材料对于电解质溶液具有较小的液体吸收率。优选含量范围为1.0至50wt％。根据本专利技术的第一方面，同样构成固化材料的链段B是从聚丁二烯、聚氯二烯和聚异戊二烯中选出的聚合物，该聚合物的重均分子量优选为从10,000到300,000。在该嵌段共聚物中链段B的含量可以是从99.0至50wt％，优选95.5至30wt％。每个链段B具有经-S-键合或-C-键合的基团，可以与电解质溶液相容。该可相容的基团的实例包括羧基、酯基、羟基、磺酸基、氨基、环状碳酸酯基和醚基。醚基的实例是聚氧乙烯基或聚氧丙烯基的均聚物和嵌段或无规共聚物。酯基通过水解等方法，可以生成链段B，显示出与电解质溶液的相容性。这些可相容的基应当依据电解质溶液适当地选择和组合。例如，电解质溶液既包括水溶液体系，又包括非水溶液体系。优选的是要使所选择的相容性基团能吸收这些体系中的一种溶液从而将它们引入链段B。作为将上述相容性基团引入链段B的方法，可以举出的一种实例是将含有一种氢硫基(-SH)、酸式亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)或顺丁烯二酸酐的相容性化合物加到链段B的双键中。含氢硫基的化合物可以包括氢硫基乙酸、硫羟乳酸、硫羟苹果酸、硫代丁二酸、硫代水杨酸、氢硫基丙烷-磺酸、硫代乙醇胺、硫代乙二醇和硫代甘油。例如，在偶氮双异丁腈、偶氮双氰基戊酸、过氧化苯甲酰、过氧化十二(烷)酰、氢过氧化异丙基苯、过二硫酸铵或其碱性盐、或过氧化氢等的自由基引发剂的存在下或通过简单加热，将氢硫基化合物、顺丁烯二酸酐或亚硫酸钠加到链段B中得到本专利技术第一方面的固化材料。通过上述方法将羟基或羧基引入到共聚物中，然后将乙烯氧化物或丙烯氧化物加聚到上述引入的基团，可以实现聚氧乙烯基或聚氧丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池电解质溶液的固化材料，其特征在于所述固化材料是一种嵌段共聚物，包含作为链段Ａ的与所述电池电解质溶液不相容的聚合物，和作为链段Ｂ的与电池电解质溶液相容的聚合物，并且该固化材料吸收和固化所述电池电解质溶液；所述嵌段共聚物的最小单元是Ａ－Ｂ－Ａ；并且通过－Ｓ－键或－Ｃ－键将选自由羧基、酯基、羟基、磺酸基、氨基、环状碳酸酯基和聚氧化烯基所组成的组中的至少一种基团与每个链段Ｂ键合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：滝泽稔，杉户善文，小熊尚实，土居诚司，吉川幸男，中村道卫，
申请(专利权)人：大日精化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]