包含耐燃性准固体电解质或固态电解质的双极电极、双极锂电池及制造方法技术

技术编号:39996996 阅读:26 留言:0更新日期:2024-01-09 02:52
一种用于锂电池的双极电极,所述双极电极包含:(a)集电器,其包含具有两个相对的主表面的导电材料箔,其中主表面中的一个或两个主表面任选地包覆有具有从5nm至50μm的厚度的石墨烯或膨胀石墨材料的层;以及(b)负电极层和正电极层,其分别设置在两个主表面上,其中正电极层包含阴极活性材料的颗粒和准固体电解质或固态电解质的混合物,并且电解质包含聚合物,所述聚合物是反应性添加剂的聚合产物或交联产物,其中反应性添加剂包含(i)可聚合的第一液体溶剂、(ii)引发剂或固化剂、以及(iii)锂盐。还提供了包含串联连接的多于一个双极电极的双极电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】


技术介绍


技术实现思路

【技术保护点】

1.一种用于锂电池的双极电极,其中所述双极电极包含:

2.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂选自由以下项组成的组:碳酸亚乙烯酯、碳酸亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、乙烯基亚硫酸亚乙酯、乙烯基碳酸亚乙酯、1,3-丙基磺内酯、1,3-丙烯酸-磺内酯、甲基亚乙基砜、甲基乙烯基砜、乙基乙烯基砜、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、1,3-二氧戊环(DOL)、氟化醚、氟化酯、砜、硫化物、腈、硫酸酯、硅氧烷、硅烷、磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯、膦、氧化膦、膦酸、亚磷酸、亚磷酸酯、磷酸、磷腈化合物、其衍生物,及其组合。

3.根据权利要求1所述的双极电极,其中...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于锂电池的双极电极,其中所述双极电极包含:

2.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂选自由以下项组成的组:碳酸亚乙烯酯、碳酸亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、乙烯基亚硫酸亚乙酯、乙烯基碳酸亚乙酯、1,3-丙基磺内酯、1,3-丙烯酸-磺内酯、甲基亚乙基砜、甲基乙烯基砜、乙基乙烯基砜、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、1,3-二氧戊环(dol)、氟化醚、氟化酯、砜、硫化物、腈、硫酸酯、硅氧烷、硅烷、磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯、膦、氧化膦、膦酸、亚磷酸、亚磷酸酯、磷酸、磷腈化合物、其衍生物,及其组合。

3.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述负电极层包含锂金属层或者阳极活性材料的颗粒和准固体电解质或固态电解质的混合物的层,并且所述电解质包含聚合物,所述聚合物是反应性添加剂的聚合产物或交联产物,其中所述反应性添加剂包含(i)可聚合的第三液体溶剂、(ii)引发剂或固化剂、以及(iii)锂盐,其中所述第三液体溶剂占所述反应性添加剂的总重量的按重量计从1%至99%,其中所述第三液体溶剂与所述第一液体溶剂相同或不同。

4.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述电解质还包含第二液体溶剂,其中与所述第二液体溶剂相比,所述第一液体溶剂具有更低的闪点、更高的蒸气压、更高的介电常数或更高的锂盐溶解度。

5.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂或所述第二液体溶剂包含阻燃剂,所述阻燃剂选自有机磷化合物、无机磷化合物、其卤化衍生物、或其组合。

6.根据权利要求5所述的双极电极,其中所述有机磷化合物或所述无机磷化合物选自由以下项组成的组:磷酸酯、膦酸酯、膦酸、亚磷酸、亚磷酸酯、磷酸、次膦酸酯、膦、氧化膦、磷腈化合物、其衍生物,及其组合。

7.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂或所述第二液体溶剂选自具有以下结构的磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯、膦或氧化膦:

8.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂或所述第二液体溶剂包含具有以下结构的磷酰亚胺:

9.根据权利要求8所述的双极电极,其中r1、r2和r3各自独立地选自由烷氧基基团和芳氧基基团组成的组。

10.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述锂盐占所述反应性添加剂的按重量计0.1%-30%,并且交联剂和/或引发剂占所述反应性添加剂的按重量计0.1%-50%。

11.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述电解质表现出当在20℃测量时小于0.001kpa的蒸气压、小于在没有所述聚合的情况下单独的所述第一液体溶剂和锂盐的蒸气压的10%的蒸气压、比单独的所述第一液体溶剂的闪点高至少100℃的闪点、高于200℃的闪点、或没有可测量的闪点,并且其中所述聚合物具有在室温从10-8s/cm至10-2s/cm的锂离子传导率。

12.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第二液体溶剂不被聚合或者与所述第一液体溶剂相比在较小的程度上被聚合。

13.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第二液体溶剂选自氟化碳酸酯、氢氟醚、氟化酯、砜、腈、磷酸酯、亚磷酸酯、烷基膦酸酯、磷腈、硫酸酯、硅氧烷、硅烷、1,3-二氧戊环(dol)、1,2-二甲氧基乙烷(dme)、四乙二醇二甲醚(tegdme)、聚(乙二醇)二甲醚(pegdme)、二乙二醇二丁醚(degdbe)、2-乙氧基乙醚(eee)、砜、环丁砜、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(mec)、丙酸乙酯、丙酸甲酯、碳酸亚丙酯(pc)、γ-丁内酯(γ-bl)、乙腈(an)、乙酸乙酯(ea)、甲酸丙酯(pf)、甲酸甲酯(mf)、甲苯、二甲苯、乙酸甲酯(ma)、氟代碳酸亚乙酯(fec)、碳酸烯丙基乙酯(aec)或其组合,其中所述第二液体溶剂不同于所述第一液体溶剂。

14.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂选自由以下项组成的组:氟化碳酸乙烯基酯、氟化乙烯基单体、氟化酯、氟化乙烯基酯和氟化乙烯基醚及其组合。

15.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第二液体溶剂选自由以下项组成的组:氟化碳酸乙烯基酯、氟化乙烯基单体、氟化酯、氟化乙烯基酯和氟化乙烯基醚及其组合。

16.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂或所述第二液体溶剂包含选自乙烯基砜、烯丙基砜、烷基乙烯基砜、芳基乙烯基砜、乙烯基硫醚、trms、mtrms、tms、ems、mmes、emes、emees或其组合的砜或硫化物:

17.根据权利要求16所述的双极电极,其中所述乙烯基砜或所述硫化物选自乙基乙烯基硫醚、烯丙基甲基硫醚、苯基乙烯基硫醚、苯基乙烯基亚砜、烯丙基苯基砜、烯丙基甲基砜、二乙烯基砜或其组合,其中所述乙烯基砜不包括甲基亚乙基砜和乙基乙烯基砜。

18.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂包含腈,选自and、gln或sen的二腈,或其组合:

19.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂或所述第二液体溶剂包含磷酸酯,所述磷酸酯选自带有膦酸酯部分的烯丙基型单体、乙烯基型单体、苯乙烯型单体和(甲基)丙烯酸型单体。

20.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂或所述第二液体溶剂包含选自tmp、tep、tfp、tdp、dpof、dmmp、dmmemp、三(三甲基甲硅烷基)亚磷酸酯(ttspi)、烷基磷酸酯、磷酸三烯丙酯(tap)或其组合的磷酸酯、膦酸酯、膦酸、磷腈或亚磷酸酯,其中tmp、tep、tfp、tdp、dpof、dmmp、dmmemp和磷腈具有以下化学式:

21.根据权利要求4所述的双极电极,其中所述第一液体溶剂或所述第二液体溶剂包含选自烷基硅氧烷(si-o)、烷基硅烷(si-c)、液体低聚硅氧烷(-si-o-si-)或其组合的硅氧烷或硅烷。

22.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述反应性添加剂还包含选自n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二乙基甲酰胺或其组合的酰胺基团。

23.根据权利要求1所述的双极电极,其中交联剂包括在分子中具有至少一个反应性基团的化合物,所述至少一个反应性基团选自羟基基团、氨基基团、亚氨基基团、酰胺基团、丙烯酰胺基团、胺基团、丙烯酸基团、丙烯酸酯基团或巯基基团。

24.根据权利要求1所述的双极电极,其中交联剂选自聚(二乙醇)二丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、聚(二乙醇)二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯或其组合。

25.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述引发剂选自偶氮化合物、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰叔丁基过氧化物和过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰(bpo)、双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化新戊酸叔戊酯、2,2’-偶氮双-(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮双-(2-甲基丁腈)、1,1-偶氮双(环己烷-1-腈)、过氧化苯甲酰(bpo)、过氧化氢、过氧化十二烷酰、过氧化异丁酰、氢过氧化枯烯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、六氟磷酸锂(lipf6)、氟硼酸锂(libf4)、六氟砷酸锂(liasf6)、三氟甲烷磺酸锂(licf3so3)、双-三氟甲基磺酰亚胺锂(lin(cf3so2)2)、双(草酸)硼酸锂(libob)、草酰二氟硼酸锂(libf2c2o4)、草酰二氟硼酸锂(libf2c2o4)或其组合。

26.根据权利要求1所述的双极电极,其中所述锂盐选自高氯酸锂(liclo4)、六氟磷酸锂(lipf6)、氟硼酸锂(libf4)、六氟砷酸锂(liasf6)、三氟甲烷磺酸锂(licf3s...

【专利技术属性】
技术研发人员:张博增
申请(专利权)人:环球石墨烯集团公司
类型:发明
国别省市:

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