聚合物、电解质及电池制造技术

本公开内容提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成。聚合前驱物包含至少两种单体，各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，且聚酯为直链。藉此，本公开内容的高分子聚合物在室温下呈现凝胶状态，不仅具有固态电解质的优良的力学性能，也同时具备液态电解质的高离子传导特性，并有助于解决电解质容易挥发、泄露等的安全问题。全问题。

【技术实现步骤摘要】
聚合物、电解质及电池


[0001]本公开内容关于一种聚合物、电解质及电池，特别是关于一种由聚合前驱物聚合而成并呈现胶态的高分子聚合物，以及包含所述聚合物的电解质及电池。

技术介绍

[0002]现今的电池以高能量密度、工作电压高、充电速度快且长循环寿命作为研究发展的目标，因此，电池的高温性能以及安全性成为首要解决的课题。
[0003]目前传统使用的电解质是以液态的电解液为主，然而，一方面，使用有机溶剂的液态电解液容易挥发，导致电池内部体积膨胀，也容易有泄露现象发生，再加上不耐高温的电解液在过度充放电或高温高压环境下极易起火燃烧。另一方面，当电池充放电时，生成的锂金属由于受到材料晶格排列与表面组成缺陷影响，容易在电极表面因不均匀沉积导致锂枝晶的生成，造成破坏隔离膜而使电池短路甚至起火燃烧，再加上有机溶剂会与锂金属发生化学反应，生成不可逆的副产物，导致界面电阻增加，影响离子传导效率，并降低电池的容量、性能与寿命。因此，使用固态电解质取代传统液态电解质成为日后研究的主流趋势。

技术实现思路

[0004]本公开内容提供的聚合物、电解质与电池中包含由聚合前驱物聚合而成的高分子聚合物，其中聚合物在室温下呈现凝胶状态，不仅具有固态电解质的优良的力学性能，也同时具备液态电解质的高离子传导特性。再者，本公开内容的聚合物与电解质包含由内酯、交酯以及碳酸酯聚合成的胶态高分子聚合物，不仅有助于解决电解质容易挥发、泄露等的安全问题，确保电池具有较为安全的充放电工作环境，也增加电解质与电极在界面上充分的接触，避免界面分离且有效提高离子传导性能与稳定性。再者，本公开内容的聚合物的结构末端使用烷基、烷氧基、酯基或芳香基等惰性基团封端，聚合物接触电极表面时与锂金属发生化学反应，有效减少导致消耗锂金属的氧化物或硫化物等副产物产生，更有助抑制金属枝晶以强化电解质的化学稳定性，提升电池安全性与循环寿命。
[0005]依据本公开内容的实施方式提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由一聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少三种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，聚酯为直链，聚合物的末端具有惰性基团，且聚合物具有如下所示的结构：B
‑
C，其中B为聚酯，C为惰性基团。
[0006]依据本公开内容的另一实施方式提供一种电解质，其为电池的组成物，所述电解质包含聚合物以及金属盐类。所述聚合物由聚合前驱物聚合而成。所述聚合物与所述金属盐类均匀混和。所述聚合前驱物包含至少三种单体，各单体选自内酯、交酯或碳酸酯，且所述聚合物包含聚酯。
[0007]依据本公开内容的又一实施方式提供一种电池，包含前段所述的电解质、正极、负极以及隔离膜。隔离膜设置于正极与负极间。
[0008]依据本公开内容的一实施方式另提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合
物由聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少两种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，聚酯为直链，聚合物的数均分子量为Mn，其满足下列条件：100Dalton≤Mn≤3000Dalton。
[0009]依据本公开内容的另一实施方式另提供一种电解质，其为电池的组成物，所述电解质包含聚合物以及金属盐类。所述聚合物由聚合前驱物聚合而成。所述聚合物与所述金属盐类均匀混和。所述聚合前驱物包含至少两种单体，各单体选自内酯、交酯或碳酸酯，且所述聚合物包含聚酯。
[0010]依据本公开内容的又一实施方式另提供一种电池，包含前段所述的电解质、正极、负极以及隔离膜。隔离膜设置于正极与负极间。
具体实施方式
[0011]本公开内容的实施方式提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少三种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，且聚酯为直链。藉此，本公开内容通过至少三种单体聚合成聚合物，由聚合物组成的胶态高分子电解质，不仅有助解决电解质易挥发与泄露的安全问题，确保电池具有安全充放电工作环境，更使电解质充分接触电极界面，避免界面分离以有效提高离子传导性能与稳定性。
[0012]本公开内容的另一实施方式提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少两种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，且聚酯为直链。藉此，通过内酯、交酯以及碳酸酯聚合成的高分子电解质，不仅有助于解决电解质容易挥发、泄露等的安全问题，确保电池具有较为安全的充放电工作环境，也增加电解质与电极在界面上充分的接触，避免界面分离且有效提高离子传导性能与稳定性。
[0013]根据本公开内容的聚合物，聚合物的末端可具有惰性基团，且聚合物具有如下所示的结构：B
‑
C，其中B为聚酯，C为惰性基团。藉此，本公开内容的聚合物结构末端使用烷基、烷氧基、酯基或芳香基等惰性基团封端，可有效避免电解质与电极接触表面以及电解质与锂金属发生化学反应，减少产生氧化物或硫化物等副产物的消耗锂金属的现象，有助于抑制金属枝晶的生成以达到电解质在电池内部的高化学稳定性，进而提升电池的安全性以及循环寿命。
[0014]根据本公开内容的聚合物，聚合物的数均分子量为Mn，其可满足下列条件：100Dalton≤Mn≤3000Dalton。藉此，通过控制分子量大小以形成胶态高分子聚合物，在物理特性方面，提供力学性能且高流动性；在化学特性方面，能有效避免电解质挥发导致电池内部体积膨胀以及泄露现象发生。或者，其可满足下列条件：100Dalton≤Mn≤2800Dalton。或者，其可满足下列条件：150Dalton≤Mn≤2600Dalton。或者，其可满足下列条件：200Dalton≤Mn≤2500Dalton。或者，其可满足下列条件：250Dalton≤Mn≤2200Dalton。或者，其可满足下列条件：300Dalton≤Mn≤1800Dalton。
[0015]根据本公开内容的聚合物，聚合物可具有如下所示的结构：A1
‑
B
‑
C，其中A1的聚合前驱物为一元醇或一元酸，所述一元醇的含碳数或所述一元酸的含碳数可至少大于或等于2，B为聚酯，且C为惰性基团。藉此，通过添加含碳数较高的一元醇类或一元酸类化合物做为
聚合引发剂，可避免单体间引发反应的条件差异所导致的聚合不均匀，进而有效提高聚合度，也提供较佳的聚合反应温度。
[0016]根据本公开内容的聚合物，聚合物可具有如下所示的结构：C
‑
A2
‑
B
‑
C，其中A2的聚合前驱物为多元醇或多元酸，所述多元醇的含碳数或所述多元酸的含碳数至少大于或等于2，B为聚酯，且C为惰性基团。藉此，通过添加含碳数较高的多元醇类或多元酸类化合物做为聚合引发剂，将剩余的活性官能团，以惰性基团封端，可有效防止高分子聚合物与金属盐类产生反应，避免产生副产物破坏电池内部构造导致电池效率变差。
[0017]根据本公开内容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物，其为电池的组成物，其特征在于，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成，所述聚合前驱物包含：至少三种单体，其中所述至少三种单体各自选自内酯、交酯或碳酸酯；其中，所述聚合物包含聚酯，所述聚酯为直链，所述聚合物的末端具有惰性基团，且所述聚合物具有如下所示的结构：B
‑
C，其中B为所述聚酯，C为所述惰性基团。2.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下所示的结构：A1
‑
B
‑
C，其中A1的聚合前驱物为一元醇或一元酸，所述一元醇的含碳数或所述一元酸的含碳数大于或等于2，B为所述聚酯，且C为所述惰性基团。3.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下所示的结构：C
‑
A2
‑
B
‑
C，其中A2的聚合前驱物为多元醇或多元酸，所述多元醇的含碳数或所述多元酸的含碳数大于或等于2，B为所述聚酯，且C为所述惰性基团。4.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数Mlc和所述聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数Me满足下列条件：0<Mlc/Me≤1。5.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数Mlc和所述聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数Me满足下列条件：2≤Mlc/Me<50。6.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的数均分子量Mn满足下列条件：100Dalton≤Mn≤3000Dalton。7.如权利要求6所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量Mw满足下列条件：100Dalton≤Mw≤3000Dalton。8.如权利要求7所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量Mw和所述聚合物的数均分子量Mn满足下列条件：1<Mw/Mn≤2.0。9.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的黏度VC满足下列条件：5cP<VC<5500cP。10.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的玻璃转化温度Tg满足下列条件：
‑
80℃<Tg<0℃。11.如权利要求10所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物在温度范围Tr内无熔点，Tr满足下列条件：
‑
80℃<Tr<20℃。12.一种电解质，其为电池的组成物，其特征在于，所述电解质包含：
聚合物，其中所述聚合物由聚合前驱物聚合而成；以及金属盐类，其中所述聚合物与所述金属盐类均匀混和；其中，所述聚合前驱物包含至少三种单体，所述至少三种单体各自选自内酯、交酯或碳酸酯，且所述聚合物包含聚酯。13.如权利要求12所述的电解质，其特征在于，所述电解质的电导率Ci满足下列条件：1
×
10
‑6S
·
cm
‑1≤Ci。14.如权利要求12所述的电解质，其特征在于，所述电解质更包含至少一种添加剂，且所述添加剂为冠状醚。15.一种电池，其特征在于，包含：权利要求12所述的电解质；正极；负极；以及隔离膜，设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟源，陈柏村，陈日贤，吕怡柔，蔡承谕，邓钧鸿，
申请(专利权)人：星欧光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：