电解质组合物、类固态电解质以及包含其的锂离子电池制造技术

本公开内容提供一种电解质组合物、类固态电解质以及包含其的锂离子电池。该电解质组合物包含成分(A)、成分(B)、以及成分(C)。成分(A)是第一聚合物(A1)与第二聚合物(A2)的组合、或第三聚合物(A3)，其中该第一聚合物(A1)具有式(I)所示的重复单元、该第二聚合物(A2)具有式(II)所示的重复单元、以及该第三聚合物(A3)具有式(I)所示的重复单元以及式(II)所示的重复单元，其中R1、R2、R3、R4、R5、Z1、以及Z3如说明书中所定义；成分(B)是锂盐；以及，成分(C)是溶剂。成分(C)是溶剂。成分(C)是溶剂。

【技术实现步骤摘要】
电解质组合物、类固态电解质以及包含其的锂离子电池


[0001]本公开内容涉及一种电解质组合物、类固态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，且亦无法有效达到阻燃的效果。
[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]根据本公开内容实施例，本公开内容提供一种电解质组合物，其中该电解质组合物可经由开环聚合反应得到用于电池的类固态电解质。该电解质组合物可包含成分(A)、成分(B)、以及成分(C)，其中成分(A)的含量为1wt％至10wt％，以该成分(A)、成分(B)以及成分(C)的总重为基准。成分(A)可为第一聚合物(A1)与第二聚合物(A2)的组合，或者成分(A)可为第三聚合物(A3)。该第一聚合物(A1)可具有式(I)所示的重复单元、该第二聚合物(A2)可具有式(II)所示的重复单元、以及该第三聚合物(A3)可具有式(I)所示的重复单元以及式(II)所示的重复单元
[0007][0008]，其中R1可为氢、或甲基；R2可为环氧乙烷基(oxiranyl group)、甲基环氧乙烷基(methyloxiranyl group)、环氧丙基(glycidyl group)、甲基环氧丙基(methylglycidyl group)、氧杂环丁烷基(oxetanyl group)、或(3,4
‑
环氧基环己基)甲基((3,4
‑
epoxycyclohexyl)methyl group)；Z1可为C1‑
10
亚烷基、n>1；Z2可为C1‑
10
亚烷基；R3可为氢、或甲基；R4及R5可各自独立为C1‑
10
烷基、C1‑
10
烷氧基、C4‑8环
烷基(cycloalkyl group)、C4‑8环烷氧基(cycloalkoxy group)、C5‑
12
环烷基烷基(cycloalkylalkyl group)、C5‑
12
环烷基烷氧基(cycloalkylalkoxy group)、取代或未取代苯基(phenyl group)、取代或未取代苯氧基(phenoxy group)、取代或未取代的苯甲基(benzyl group)、或取代或未取代的苯甲氧基(benzyloxy group)，或R4可为取代或未取代苯基(phenyl group)、R5可为取代或未取代苯氧基(phenoxy group)，且R4及R5与其键结的磷原子构成六元环；Z3可为C1‑
10
亚烷基、亚烷基、亚烷基、Z4、Z5、及Z6可为各自独立为C1‑
10
亚烷基；m>1；以及，i>1。成分(B)可为锂盐，以及成分(C)可为溶剂。根据本公开内容实施例，该锂盐与该溶剂的重量比为1:19至7:13。
[0009]根据本公开内容实施例，本公开内容提供一种类固态电解质，其中该类固态电解质可为本公开内容的上述电解质组合物经开环聚合反应(ring opening polymerization)的产物。
[0010]根据本公开内容其他实施例，本公开内容提供一种锂离子电池，例如锂离子二次电池。该锂离子电池可包括正极、负极、隔离膜、以及上述类固态电解质。其中，该隔离膜配置于该正极与该负极之间；以及，该类固态电解质可设置于该正极与负极之间。
【附图说明】
[0011]图1为本公开内容实施例所述锂离子电池的示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下针对本公开内容的电解质组合物、类固态电解质以及包含其的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例或例子，用以实施本公开内容的不同样态。以下所述特定的组件及排列方式仅为简单描述本公开内容。当然，这些仅用以举例而非本公开内容的限定。本公开内容中，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]且在图式中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，图式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，特定的实施例仅为揭示本公开内容使用的特定方式，其并非用以限定本公开内容。
[0014]再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如”第一”、”第二”、”第三”等的用词，以修饰权利要求的组件，其本身并不意含及代表该请求组件有任何之前的序数，也不代表某一请求组件与另一请求组件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求组件得以和另一具有相同命名的请求组件能作出清楚区分。
[0015]本公开内容提供一种电解质组合物。本公开内容所述电解质组合物为液态，因此可轻易灌注进入电池腔体中。此外，本公开内容所述电解质组合物可经由开环聚合反应，将
液态电解质组合物转换成类固态电解质。由于本公开内容类固态电解质具有含磷聚合物，除了可防止电解液挥发及锂枝晶生长外，更可达到阻燃的技术效果，以强化电池的安全性。此外，本公开内容所述类固态电解质包含具有立体网状结构的聚合物(易于吸附锂盐及溶剂)，可降低聚合物的使用量，如此一来可降低电解质的界面阻抗、提升电解质的离子导电度。根据本公开内容实施例，本公开内容亦提供一种锂离子电池，其中该锂离子电池包括上述类固态电解质。藉由本公开内容所述类固态电解质的特定成分，可使本公开内容所述类固态电解质具有阻燃性，增加电池在使用上的安全性。
[0016]根据本公开内容实施例，本公开内容提供一种电解质组合物。该电解质组合物可经由开环聚合反应(例如加热制程)得到用于电池的类固态电解质。
[0017]该电解质组合物可包含成分(A)、成分(B)、以及成分(C)。成分(A)可为第一聚合物(A1)与第二聚合物(A2)的组合，或者成分(A)可为第三聚合物(A3)。该第一聚合物(A1)可具有式(I)所示的重复单元、该第二聚合物(A2)可具有式(II)所示的重复单元、以及该第三聚合物(A3)可具有式(I)所示的重复单元以及式(II)所示的重复单元
[0018][0019]，其中R1可为氢、或甲基；R2可为环氧乙烷基(oxiranyl gr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解质组合物，包含：成分(A)，其中成分(A)是第一聚合物(A1)与第二聚合物(A2)的组合、或第三聚合物(A3)，其中该第一聚合物(A1)具有式(I)所示的重复单元、该第二聚合物(A2)具有式(II)所示的重复单元、以及该第三聚合物(A3)具有式(I)所示的重复单元以及式(II)所示的重复单元，其中R1是氢、或甲基；R2是环氧乙烷基、甲基环氧乙烷基、环氧丙基、甲基环氧丙基、氧杂环丁烷基、或(3,4
‑
环氧基环己基)甲基；Z1是C1‑
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亚烷基、n>1；Z2是C1‑
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亚烷基；R3是氢、或甲基；R4及R5各自独立为C1‑
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烷基、C1‑
10
烷氧基、C4‑8环烷基、C4‑8环烷氧基、C5‑
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环烷基烷基、C5‑
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环烷基烷氧基、取代或未取代苯基、取代或未取代苯氧基、取代或未取代的苯甲基、或取代或未取代的苯甲氧基，或R4是取代或未取代苯基、R5是取代或未取代苯氧基，且R4及R5与其键结的磷原子构成六元环；Z3是C1‑
10
亚烷基、亚烷基、亚烷基、Z4、Z5、及Z6各自独立为C1‑
10
亚烷基；m>1；以及，i>1；成分(B)，其中该成分(B)是锂盐；以及成分(C)，其中该成分(C)是溶剂，其中成分(A)的含量为1wt％至10wt％，以该成分(A)、成分(B)以及成分(C)的总重为基准。2.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该成分(B)与该成分(C)的重量比为1:19至7:13。3.如权利要求1所述的电解质组合物，其中式(I)所示的重复单元的Z1是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基。4.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该式(I)所示的重复单元是
其中R2是环氧乙烷基、甲基环氧乙烷基、环氧丙基、甲基环氧丙基、氧杂环丁烷基、或(3,4
‑
环氧基环己基)甲基；n>1；以及，Z2是C1‑
10
亚烷基。5.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该式(I)所示的重复单元是5.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该式(I)所示的重复单元是5.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该式(I)所示的重复单元是其中R1是氢、或甲基；Z1是C1‑
10
亚烷基、n>1；以及，Z2是C1‑
10
亚烷基。6.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该式(II)所示的重复单元的Z3是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基。7.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该式(II)所示的重复单元是
Z4、Z5、及Z6各自独立为C1‑
10
亚烷基；m>1；i>1；以及，R4及R5各自独立为C1‑
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烷基、C1‑
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烷氧基、C4‑8环烷基、C4‑8环烷氧基、C5‑
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环烷基烷基、C5‑
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环烷基烷氧基、取代或未取代苯基、取代或未取代苯氧基、取代或未取代的苯甲基、或取代或未取代的苯甲氧基，或R4是取代或未取代苯基、R5是取代或未取代苯氧基，且R4及R5与其键结的磷原子构成六元环。8.如权利要求1所述的电解质组合物，其中R4及R5各自独立为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环丁氧基、环戊氧基、环己氧基、环庚氧基、环辛氧基、苯基、苯氧基、苯甲基、或苯甲氧基。9.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该式(II)所示的重复单元是9.如权利要求1所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王允齐，罗仁志，张雅淇，洪博扬，叶定儒，
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：