本发明专利技术涉及用于锂二次电池的电解质的组合物、包括该组合物的聚合反应物的凝胶聚合物电解质、和包括该凝胶聚合物电解质的锂二次电池，该组合物包括锂盐、具有1,000g/mol至1,500,000g/mol的重均分子量的聚碳酸亚烷基酯类第一聚合物、包括由式2表示的单元并且具有200g/mol至1,000g/mol的重均分子量的聚碳酸丙烯酯类第二聚合物、以及有机溶剂，其中第二聚合物的重均分子量在第一聚合物的重均分子量的1/3,000至1/3的范围内，并且基于该组合物的总重量，第一聚合物的量在0.1重量％至30重量％的范围内。量％的范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂二次电池的电解质的组合物、凝胶聚合物电解质和包括凝胶聚合物电解质的锂二次电池
[0001]本申请要求于2020年12月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2020
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0183054号的优先权，将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
[0002]本专利技术涉及用于锂二次电池的电解质的组合物、包括该组合物的聚合反应物的凝胶聚合物电解质、以及包括该凝胶聚合物电解质的锂二次电池。
技术介绍
[0003]利用锂离子在负极和正极中的嵌入和脱嵌引起的氧化/还原反应产生或消耗电能的原理的锂二次电池的应用正在迅速扩展，锂二次电池不仅作为手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机等的便携式电源，而且作为电动工具(powertool)、电动自行车、混合动力电动车辆(hybrid electric vehicle，HEV)、插电式HEV(plug
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in HEV，PHEV)等的中大型电源。随着应用领域的扩展和需求的增加，电池的外形和尺寸发生了各种变化，并且需要比传统的小型电池更优异的性能和稳定性。
[0004]主要使用将盐溶解在非水有机溶剂中的离子传导性非水电解质溶液，但该非水电解质溶液的缺点在于：电极材料劣化和有机溶剂挥发的可能性高，并且由于环境温度和电池本身温度的升高引起的燃烧导致其安全性低。
[0005]因此，需要开发一种用于锂二次电池的电解质，在这种电解质中，通过补偿这些缺点确保了性能和安全性。
技术实现思路
[0006]技术问题
[0007]本专利技术的一个方面提供了一种具有改进的寿命特性和安全性的用于锂二次电池的电解质的组合物、包括该组合物的聚合反应物的凝胶聚合物电解质、以及包括该凝胶聚合物电解质的锂二次电池。
[0008]技术方案
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于锂二次电池的电解质的组合物，该组合物包括锂盐，
[0010]聚碳酸亚烷基酯类第一聚合物，其具有1,000g/mol至1,500,000g/mol的重均分子量，
[0011]聚碳酸丙烯酯类第二聚合物，其包括由下式2表示的单元并且具有200g/mol至1,000g/mol的重均分子量，和
[0012]有机溶剂，其中
[0013]所述第二聚合物的重均分子量在所述第一聚合物的重均分子量的1/3,000至1/3的范围内，并且
[0014]基于所述组合物的总重量，所述第一聚合物的量在0.1重量％至30重量％的范围
内。
[0015][式2][0016][0017]在上式2中，
[0018]R5至R8彼此相同或不同且各自独立地为氢、或具有1
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5个碳原子的烷基，并且R5至R8中的至少一个为具有1
‑
5个碳原子的烷基，
[0019]*是与聚合物的主链或端基连接的位点，并且
[0020]h为重复数，且为1
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200中的任意一个整数。
[0021]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于锂二次电池的凝胶聚合物电解质，所述凝胶聚合物电解质包括所述用于锂二次电池的电解质的组合物的聚合反应物。
[0022]根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括：包含正极活性材料的正极、包含负极活性材料的负极、插置于所述正极和所述负极之间的隔板、以及所述用于锂二次电池的凝胶聚合物电解质。
[0023]有益效果
[0024]根据本专利技术的用于锂二次电池的电解质的组合物包括聚碳酸亚烷基酯类聚合物，因此可具有改善的润湿性，并且还包括聚碳酸丙烯酯(PPC)类化合物，其具有比所述聚合物更低的分子量，因此，由于在所述聚合物和所述化合物之间形成Semi
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IPN，因而具有提高电池安全性的效果。
具体实施方式
[0025]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0026]最近，为了提高锂二次电池的性能和安全性，正在开发提高锂盐的浓度或改变溶剂的电解质。在这种电解质的情况下，随着粘度和表面张力的增加，对本领域广泛使用的包括聚烯烃类隔板和PVdF粘合剂的电极的润湿性(wetting)降低，从而在电池制造过程中增加了活化工序时间，并增加了高温老化(aging)步骤，这导致处理成本增加的问题。
[0027]因此，本专利技术人已尝试通过包括可用作降低用于电解质的组合物中的表面张力的表面活性剂的聚碳酸亚烷基酯类聚合物并由该聚合物制造电解质来改善高浓度电解质的润湿性。
[0028]然而，当引入这样的聚合物时，存在聚合物基质抑制一些锂离子的移动，导致离子电导率降低，从而导致电池的输出劣化的问题。为了解决上述问题，本专利技术人引入了一种具有比聚碳酸亚烷基酯类聚合物更低的分子量的聚碳酸丙烯酯(PPC)类聚合物作为添加剂，并且发现通过与聚碳酸亚烷基酯类聚合物、锂盐和有机溶剂的高亲和力而降低聚合物基质的刚性，从而可以改善锂离子在电解质中的迁移率，并且可以改善电极
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电解质的界面性能(均匀性)和浸渍性能。
[0029]此外，本专利技术人还发现，由于在具有不同分子量的第一聚合物和第二聚合物之间形成半互穿聚合物网络(Semi
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IPN，Inter
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penetrating polymet network)，因而提高了维持基质结构的耐久性，从而解决了因泄漏引起的安全问题，并实现了诸如低温输出改善、氧化稳定性改善和放热性能改善等效果。
[0030]在本专利技术中，除非另有说明，否则分子量是指重均分子量，并且重均分子量是通过凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography，GPC)测量的。具体而言，使用WATERS STYRAGEL HR3/HR4(THF)作为色谱柱，使用四氢呋喃(THF)(以0.45m过滤使用)作为溶剂，以1.0mL/min的流速和1mg/mL的样品浓度进行测定。进样100μL，柱温设置为40℃。Waters RI检测器用作检测器，将聚苯乙烯(PS)设为标准。通过Empower3程序进行数据处理(Data processing)。
[0031]本专利技术的用于锂二次电池的电解质的组合物包括锂盐、聚碳酸亚烷基酯类第一聚合物、聚碳酸丙烯酯(PPC)类第二聚合物和有机溶剂。
[0032](a)第一聚合物
[0033]在本专利技术的一个实施方式中，基于用于锂二次电池的电解质的组合物的总重量，聚碳酸亚烷基酯类第一聚合物的量可以在0.1重量％至30重量％、优选0.1重量％至20重量％、最优选0.1重量％至5重量％的范围内。当聚碳酸亚烷基酯类聚合物的量在上述范围内时，从机械物理性质、离子传导性和粘度的角度来看是优选的。具体而言，当聚碳酸亚烷基酯类聚合物的量小于0.1重量％时，加入效果不显著，难以预期电池性能的改善，当聚碳酸亚烷基酯类聚合物的量大于30重量％时，过量聚合物会抑制电极表面的活性并且难以溶解锂盐，因此不适合用作锂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于锂二次电池的电解质的组合物，包括：锂盐；聚碳酸亚烷基酯类第一聚合物，所述第一聚合物具有1,000g/mol至1,500,000g/mol的重均分子量；聚碳酸丙烯酯类第二聚合物，所述第二聚合物包括由下式2表示的单元并且具有200g/mol至1,000g/mol的重均分子量；和有机溶剂，其中所述第二聚合物的重均分子量在所述第一聚合物的重均分子量的1/3,000至1/3的范围内，并且基于所述组合物的总重量，所述第一聚合物的量在0.1重量％至30重量％的范围内：[式2]在上式2中，R5至R8彼此相同或不同并且各自独立地为氢、或具有1
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5个碳原子的烷基，并且R5至R8中的至少一个为具有1
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5个碳原子的烷基，*是与聚合物的主链或端基连接的位点，并且h为重复数，且为1
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200中的任意一个整数。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一聚合物包括由下式1表示的单元：[式1]其中在上式1中，R1至R4彼此相同或不同并且各自独立地为氢、或具有1
‑
5个碳原子的烷基，*是与聚合物的主链或端基连接的位点，并且n是重复数，且是1
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1,000中的任意一个整数。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述第一聚合物包括由下式3表示的单元：[式3]其中在上式3中，
R和R
’
彼此相同或不同，并且各自独立地为具有1
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5个碳原子的烷撑基，A是由上式1表示的单元，B是包括一个或多个酰胺基团的单元，*是与聚合物的主链或端基连接的位点，并且m和k是重复数，其中：m是1
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1,000中的任意一个整数，并且k是1
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100中的任意一个整数。4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述B由下式B
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1表示：[式B
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1]其中在式B
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1中，R”是具有1
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10个碳原子的取代或未取代的烷撑基、具有3
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10个碳原子的取代或未取代的环烷撑基、具有6
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20个碳原子的取代或未取代的双环烷撑基、或具有6
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【专利技术属性】
技术研发人员：申元景，李哲行，安庆昊，金珉廷，李沅泰，池守贤，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：
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