聚合物、电解质、以及包含其的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种聚合物、电解质、以及包含其的锂离子电池。根据本发明专利技术实施方式，该聚合物是组合物经聚合反应的产物，其中该组合物包含第一单体以及第二单体。第一单体具有式(I)所示结构，以及该第二单体是含氟丙烯酸酯、含氟烯、含氟环氧化合物、或上述的组合，其中n、m、以及l独立地为1、2、3、4、5、或6；以及，R1、R2、R3、R4、R5、以及R6如说明书所定义。如说明书所定义。如说明书所定义。如说明书所定义。

【技术实现步骤摘要】
聚合物、电解质、以及包含其的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及聚合物、电解质、以及包含其的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池已成为商业化电池的主流，并朝向更轻薄短小、能量密度更高、寿命更长及更安全的方向努力。
[0003]现行液态锂离子电池的重量能量密度偏低，循环寿命有限，导致单位蓄电成本居高不下。但是单方面提升电池的能量密度，容易加速诱发电化学电池一连串安全问题，其中包括漏液、膨罐、发热、冒烟、燃烧、或爆炸等问题，严重限制使用性。
[0004]此外，当提升锂离子电池的操作电压时，易使得电解质的氧化反应加速，导致电池在高电压充电时的稳定性差。虽然，业界进一步提出加入聚合物作为电解质添加剂来改善稳定性，但传统用于电解质的聚合物其于电解质系统中的界面阻抗仍然偏高，且亦无法有效抑制电解质的氧化反应。
[0005]因此，业界需要一种新颖的电解质，以应用于锂离子电池中解决上述问题。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术实施方式，本专利技术提供聚合物。该聚合物可为组合物经反应(例如聚合反应)的产物。根据本专利技术实施方式，该组合物可包含第一单体以及第二单体。该第一单体可具有式(I)所示结构。该第二单体可为含氟丙烯酸酯(fluorine
‑
containing acrylate)、含氟烯(fluorine
‑
containing alkene)、含氟环氧化合物(fluorine
‑
containing epoxide)、或上述的组合。
[0007][0008]其中，n、m、以及l可独立为1、2、3、4、5、或6，R1、R2、以及R3可独立为
‑
OH、R4、R5、以及R6可独立为氢、或C1‑3烷基。
[0009]根据本专利技术其他实施方式，本专利技术提供电解质，例如用于锂离子电池的电解质。该
电解质可包含锂盐、溶剂、以及上述聚合物(例如作为电解质添加剂)。根据本专利技术实施方式，该聚合物的含量可为2wt％至20wt％，以该溶剂、锂盐以及聚合物的总重为基准。
[0010]根据本专利技术其他实施方式，本专利技术提供锂离子电池，例如锂离子二次电池。该锂离子电池可包括正极、负极、隔膜、以及上述电解质。其中，该隔膜配置于该正极与该负极之间；以及，该电解质可设置于该正极与负极之间。
附图说明
[0011]图1为本专利技术实施方式所述锂离子电池的示意图。
具体实施方式
[0012]以下针对本专利技术的聚合物、电解质、以及锂离子电池作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施方式或例子，用以实施本专利技术的不同样态。以下所述特定的组件及排列方式仅为简单描述本专利技术。当然，这些仅用以举例而非本专利技术的限定。此外，在不同实施方式中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本专利技术，不代表所讨论的不同实施方式及/或结构之间具有任何关连性。本专利技术中，用词“约”是指所指定的量可增加或减少本领域技术人员可认知为一般且合理的大小的量。
[0013]必需了解的是，为特别描述或图标的组件可以本领域技术人员所熟知的各种形式存在。此外，当某层在其它层或基板“上”时，有可能是指“直接”在其它层或基板上，或指某层在其它层或基板上，或指其它层或基板之间夹设某层。
[0014]且在附图中，实施方式的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各组件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未绘示或描述的组件，为所属
中具有通常知识者所知的形式，此外，特定的实施方式仅为揭示本专利技术使用的特定方式，其并非用以限定本专利技术。
[0015]本专利技术提供聚合物。通过具有三个反应官能团的异氰脲酸酯单体(即第一单体)与特定比例的含氟可反应性单体(即第二单体)反应，使得本专利技术所述聚合物可具有较松散的立体网状结构(三维网络结构，three
‑
dimensional network structure)以及较佳的热稳定性。另一方面，本专利技术所述聚合物为含氟的聚合物，因此具有疏水的性质可降低水气通过，避免电池效能降低。本专利技术亦提供电解质(例如锂离子电池的电解质)。该电解质可为类固态(quasi
‑
solid state)电解质，可通过添加包含第一单体及第二单体的组合物至具有锂盐的溶液中并进行加热制程后所得。由于所导入的聚合物具有较松散的立体网状结构，因此在本专利技术所述电解质中，该聚合物可利用分子间作用力吸附锂盐及溶剂，可降低电解质的界面阻抗、提升电解质的离子传导率(例如可具有近似液态电解质的离子传导率(1x10
‑
2 S/cm～9x10
‑3S/cm))、并增加电解质的电化学窗口。此外，由于该聚合物导入了含氟可反应性单体，使得该电解质整体的阻燃性提升，并可使电解质同时具有抑制高电压氧化反应的效能。在该电解质中，聚合物以特定的比例搭配锂盐以及溶剂，以确保所得电解质符合耐高电压锂离子电池的需求。根据本专利技术实施方式，本专利技术亦提供锂离子电池。该锂离子电池系包括上述电解质。通过本专利技术所述电解质，可进一步改善锂离子电池的倍率放电性能以及延长锂离子电池的循环寿命。
[0016]根据本专利技术实施方式，本专利技术提供聚合物。该聚合物可为组合物经反应(例如聚合
反应)的产物。根据本专利技术实施方式，该组合物可包含第一单体以及第二单体。该第一单体可具有式(I)所示结构。该第二单体可为含氟丙烯酸酯、含氟烯、含氟环氧化合物、或上述的组合。
[0017][0018]其中，n、m、以及l可独立为1、2、3、4、5、或6；R1、R2、以及R3可独立为
‑
OH、R4、R5、以及R6可独立为氢、或C1‑3烷基。根据本专利技术实施方式，本专利技术所述C1‑3烷基可为直链或支链(linear or branched)的烷基。举例来说，C1‑3烷基可为甲基(methyl)、乙基(ethyl)、丙基(propyl)、或其异构体(isomer)。
[0019]根据本专利技术实施方式，该第一单体可进行自聚合(均聚)，或与该第二单体进行共聚合，使得该聚合物具有立体网状结构。根据本专利技术实施方式，该第一单体与该第二单体的重量比可为约5:1至1:2，例如4:1、3:1、2:1、1:1、或2:3。当第一单体与该第二单体的重量比过高时，所得的聚合物具有较为致密的立体网状结构，且使得聚合物的氟含量下降。如此一来，将使得后续包含该聚合物的电解质的界面阻抗增加、降低电解质离子传导率，并且使所得的电解质在高电压操作下易发生氧化反应。此外，当第一单体与该第二单体的重量比过低时，将导致聚合物无法固化电解质，使电解质高电压操作易产生氧化反应，增加不可逆容量损失与劣化电池循环寿命。
[0020]根据本专利技术实施方式，该第一单体可为
[0021][0022]或上述组合。其中，R4、R5、以及R6独立地为氢、或C1‑3烷基。
[0023]根据本专利技术实施方式，该第一单体可为1,3,5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚合物，其为组合物经聚合反应的产物，其中该组合物包含第一单体以及第二单体，其中该第一单体具有式(I)所示结构，以及该第二单体是含氟丙烯酸酯、含氟烯、含氟环氧化合物、或上述的组合，其中n、m、以及l独立地为1、2、3、4、5、或6；R1、R2、以及R3独立地为
‑
OH、以及，R4、R5、以及R6独立地为氢、或C1‑3烷基。2.如权利要求1所述的聚合物，其中该第一单体与该第二单体的重量比为5:1至1:2。3.如权利要求1所述的聚合物，其中该含氟丙烯酸酯具有式(II)或式(III)所示结构，其中i为0、1、2、3、4、5、6、7、8、或9；j为1、2、3、4、5、或6；R7、R8、R9、R
10
、R
11
、以及R
12
独立地为氢、氟、C1‑3烷基、或C1‑3氟烷基，且R7、R8、R9、R
10
、R
11
以及R
12
的至少一者为氟或C1‑3氟烷基；R
13
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
19
、以及R
20
独立地为氢、氟、C1‑3烷基、或C1‑3氟烷基，且R
13
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
19
、以及R
20
的至少一者为氟或C1‑3氟烷基。4.如权利要求1所述的聚合物，其中该含氟烯具有式(IV)所示结构，其中k为1、2、3、4、5、6、7、8、或9；以及，R
21
、R
22
、以及R
23
独立地为氢、或氟，且R
21
、R
22
、以及R
23
的至少一者为氟。5.如权利要求1所述的聚合物，其中该含氟环氧化合物具有式(V)所示结构，
其中p为1、2、3、4、5、6、7、8、或9；R
24
为氢、氟、或C1‑3烷基；以及，R
25
、R
26
、以及R
27
独立地为氢、或氟，且R
24
、R
25
、R
26
、以及R
27
的至少一者为氟。6.如权利要求1所述的聚合物，其中该组合物还包含引发剂，其中该引发剂的含量为0.01wt％至10wt％，以该第一单体以及第二单体的总重为基准。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗仁志，叶定儒，张雅淇，陈振崇，郑季汝，陈金铭，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：