聚合物电解质、含其的锂电池、该电解质及锂电池的制法制造技术

本发明专利技术涉及聚合物电解质、含其的锂电池、该电解质及锂电池的制法。该聚合物电解质包含：锂盐；有机溶剂；氟化合物；和下式１所示单体的聚合物。在式１中，Ｒ是Ｃ２－Ｃ１０亚烷基，ｎ为约１至约１０００。式１Ｈ２Ｃ＝Ｃ－（ＯＲ）ｎ－ＯＣＨ＝ＣＨ２

【技术实现步骤摘要】

一个或多个示例性实施方式涉及聚合物电解质、包含所述聚合物电解质的锂电池、制备所述聚合物电解质的方法以及制备所述锂电池的方法。
技术介绍
柔性电子器件如电子纸已经得到大量的公众关注。所述柔性电子器件由二次电池提供动力。柔性电子器件中使用的二次电池应当是柔性的，且二次电池中使用的电解质不 应当渗漏。因此，电解质可为聚合物电解质。柔性电子器件可以通过薄膜沉积法或者印刷法制备。由于薄膜沉积是复杂的并且制造成本较高，因此广泛使用印刷。因此，二次电池可使用印刷法制备，且二次电池中包含 的聚合物电解质也可以使用印刷法制备。通过向包含单体和引发剂的电解质照射UV光、电子束或者热，使用光固化法或者热固化法对聚合物电解质进行固化。然而，用于进行光固化或者热固化的固化装置可不适 用于印刷法。因此，仍然需要开发无需单独的固化装置的可适用于印刷法的制备聚合物电 解质的方法。
技术实现思路
一个或多个示例性实施方式包括聚合物电解质。一个或多个示例性实施方式包括包含该聚合物电解质的锂电池。—个或多个示例性实施方式包括制备该聚合物电解质的方法。一个或多个示例性实施方式包括制备该锂电池的方法。为了实现上述和/或其他方面，一个或多个示例性实施方式可包括凝胶聚合物电 解质，所述聚合物电解质包括第一锂盐；有机溶剂；氟化合物；和下式1所示单体的聚合 物式1H2C = C- (OR) n-0CH = CH2其中R是C2-C10亚烷基，和η为约1至约1000。为了实现上述和/或其他方面，一个或多个示例性实施方式可包括锂电池，所述 锂电池包括正极、负极和所述凝胶聚合物电解质。为了实现上述和/或其他方面，一个或多个示例性实施方法可包括制备凝胶聚合 物电解质的方法，所述方法包括制备包含氟化合物和有机溶剂的第一溶液；制备包含下 式1所示单体和有机溶剂的第二溶液；混合所述第一溶液和第二溶液，其中所述第一溶液 或第二溶液还包括第一锂盐式1H2C = C- (OR) n-0CH = CH2其中R是C2-C10亚烷基，η为约1至约1000。为了实现上述和/或其他方面，一个或多个示例性实施方式可包括制备锂电池的 方法，所述方法包括制备包含氟化合物和有机溶剂的第一溶液；制备包含下式1所示单体 和有机溶剂的第二溶液；将所述第一溶液和第二溶液分别涂布或印刷到电极上，以形成凝 胶聚合物电解质，其中所述凝胶聚合物电解质还包含第一锂盐式1H2C = C-(OR)n-OCH = CH2其中R是C2-C10亚烷基，η为约1至约1000。本专利技术的另外方面和/或优点将部分地在随后的说明书中阐述，和部分地将从说 明书显而易见，或者可以通过实践本专利技术获知。附图说明通过结合附图考虑的下述示例性实施方式的描述，本教导的这些和/或其他方面 和优点将变得明显和更容易理解，其中图1是根据示例性实施方式的锂电池的示意图。具体实施例方式现在对本教导的示例性实施方式进行详细说明，其实例在附图中说明，其中相同 的附图标记始终表示相同的元件。以下参考附图描述示例性实施方式以说明本教导的各方面。以下将描述凝胶聚合物电解质，包含所述凝胶聚合物电解质的锂电池，制备所述 凝胶聚合物电解质的方法和制备所述锂电池的方法。根据示例性实施方式，凝胶聚合物电 解质包括第一锂盐、有机溶剂、氟化合物、和下式1所示单体的聚合物式1H2C = C-(OR)n-OCH = CH2在式1中，R是C2-C10亚烷基，η为约1至约1000。氟化合物与有机溶剂中的残留水分反应以产生质子酸或路易斯酸。然而，第一锂 盐通常不与有机溶剂中的残留水分反应产生质子酸或者路易斯酸。也就是说，第一锂盐对 于残留水分是非活性的。式1所示单体的聚合物可以根据下述方法制备。首先，氟化合物与有机溶剂中非 常少量的残留水分反应以产生质子酸或者路易斯酸。产生的质子酸或者路易斯酸通过活化 式1单体的碳阳离子起聚合引发剂的作用以引发阳离子聚合。由此，通过阳离子聚合产生 交联的基于聚乙烯醚的聚合物。由于式1单体的两个官能团，发生多种交联反应以形成基 于聚乙烯醚的聚合物的基体。在聚合过程中完全固化之前，基于聚乙烯醚的聚合物可包含在包含第一锂盐、有 机溶剂和氟化合物的电解质溶液中。结果，聚合物被电解质溶液浸渍以得到凝胶聚合物电 解质。在充电和放电过程中，凝胶聚合物电解质可抑制负极活性材料和电解质溶液之间 的不可逆反应和可起到用于活性材料和电极结构的支撑体的作用。因此，包含所述凝胶聚 合物电解质的锂电池可具有优异的充电和放电特性。然而，如果在聚合物被有机溶剂浸渍之前聚合物快速固化，有机溶剂无法适当地浸渍入聚合物中。结果，固化的聚合物可与有机溶剂分离。例如，如果分离的聚合物附着于 电极表面，有机溶剂无法与电极表面接触，由此电极不能合适地运行。由于通过由氟化合物产生的质子酸和路易斯酸与单体之间的反应来制备凝胶聚 合物电解质，因此不需要固化装置或者引发剂。此外，可通过控制氟化合物的数量和/或类 型来调整聚合速率。式1所示单体的聚合可在室温下进行。然而，聚合可以在第一锂盐沉淀的温度至 有机溶剂的沸点之间的温度范围内进行。例如，聚合的温度可为10至40°C。氟化合物可为氟化的有机化合物、包含氟的第二锂盐或者其混合物。氟化的有机 化合物可为下式2至式8所示化合物之一，但不限于此。氟化的有机化合物可为通过与电 解质溶液中的残留水分反应产生质子酸或路易斯酸的任意化合物。式2式3式4式5<formula>formula see original document page 8</formula>式6式7式8<formula>formula see original document page 8</formula>在式2至8中，R1至R3可各自独立地为氢原子或者未取代的或被氟原子取代的Cl 至ClO烷基。R4至R9可各自独立地为氟原子或者未取代的或被氟原子取代的Cl至ClO烷 基，其中R4至R9中的至少一个为氟原子。包含氟的第二锂盐可为LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiPF3 (CF2CF3) 3 或其任意混 合物，但是不限于此。在这点上，第二锂盐可为通过与电解质溶液中的残留水分反应产生质 子酸或者路易斯酸的任意锂盐。例如，如果电解质溶液含有高浓度的第二锂盐，通过第二锂盐与有机溶剂中的残 留水分之间的反应产生的质子酸或者路易斯酸的量可迅速增加。因此，通过质子酸或者路 易斯酸引发的聚合速率可迅速增加。结果，由于第二锂盐一与单体混合聚合就开始，因此包 含所述单体的重复单元的完全固化的聚合物可与电解质溶液分离(不充分地浸渍)。第一锂盐可为LiCF3C02、LiN (COCF3) 2、LiN (COCF2CF3) 2、LiCF3S03、LiCF3CF2SO3^ LiC4F9SO3^ LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2、其中 ρ 和 q 是整数的 LiN(CpF2p+1S02) (CqF2q+1S02)、二 氟(草酸)硼酸锂(LiFOB)、双(草酸)硼酸锂(LiBOB)、(丙二酸草酸)硼酸锂(LiMOB)、或者其任意混合物，但是不限于此。在这点上，第一锂盐可为不通过与电解质溶液中的残留 水分反应产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚合物电解质，包含：锂盐；有机溶剂；氟化合物；和下式１所示单体的聚合物：式１Ｈ↓［２］Ｃ＝Ｃ－（ＯＲ↓［１］）↓［ｎ］－ＯＣＨ＝ＣＨ↓［２］其中Ｒ是Ｃ２－Ｃ１０亚烷基，和ｎ为约１至约１０００。

【技术特征摘要】
KR 2008-11-10 111221/08;KR 2008-12-2 121285/08;KR 聚合物电解质，包含锂盐；有机溶剂；氟化合物；和下式1所示单体的聚合物式1H2C＝C-(OR1)n-OCH＝CH2其中R是C2-C10亚烷基，和n为约1至约1000。2.权利要求1的聚合物电解质，其中该氟化合物通过与该有机溶剂中的残留水分的反应产生质子酸或者路易斯酸；和 该锂盐相对于该有机溶剂中的残留水分是非活性的。3.权利要求1的聚合物电解质，其中该聚合物通过由该氟化合物与该有机溶剂的残留 水分之间反应产生的质子酸或者路易斯酸与式1的单体之间的反应制备。4.权利要求1的聚合物电解质，其中该聚合物被包含该锂盐、该有机溶剂和该氟化合 物的电解质溶液浸渍。5.权利要求1的聚合物电解质，其中该氟化合物包括选自氟化的有机化合物和包含氟 的锂盐的至少一种化合物。6.权利要求5的聚合物电解质，其中该氟化的有机化合物包括选自如下的至少一种化 合物<formula>formula see original document page 2</formula>R1至R3各自独立地为氢原子或者未取代的或被氟原子取代的Cl至ClO烷基， R4至R9各自独立地为氟原子或者未取代的或被氟原子取代的Cl至ClO烷基，和 R4至R9中的至少一个为氟原子。7.权利要求5的聚合物电解质，其中该包含氟的锂盐包括选自LiBF4、LiPF6,LiAsF6, LiSbF6和LiPF3(CF2CF3)3的至少一种化合物。8.权利要求1的聚合物电解质，其中该锂盐包括选自LiCF3CO2,LiN(COCF3) 2， LiN(COCF2CF3)2, LiCF3SO3, LiCF3CF2SO3, LiC4F9SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CpF2p+1S02) (CqF2(1+1S02)(其中 ρ 和 q 是整数)，二氟(草酸)硼酸锂(LiFOB)，双(草酸)硼酸锂(LiBOB)JP (丙二酸草酸)硼酸锂(LiMOB)的至少一种化合物。9.权利要求1的聚合物电解质，其中基于该聚合物电解质的总重量，该氟化合物的量 为约0. 1至约30重量％。10.权利要求1的聚合物电解质，其中基于该聚合物电解质的总重量，该氟化合物的量 为约0.5至约20重量％。11.权利要求1的聚合物电解质，其中基于该聚合物电解质的总重量，该聚合物的量为 约0. 1至约30重量％。12.权利要求1的聚合物电解质，其中基于该凝胶聚合物电解质的总重量，该聚合物的 量为约0.5至约20重量％。13.权利要求1的聚合物电解质，其中该聚合物电解质是凝胶聚合物电解质。14.锂电池，包括 正极；负极；和权利要求1的聚合物电解质。15.制备聚合物电解质的方法，所述方法包括 制备包含氟化合物和有机溶剂的第一溶液； 制备包含下式1所示单体和有机溶剂的第二溶液；和 将该第一溶液和第二溶液混合以形成聚合物电解质， 其中该第一溶液或者第二溶液还包含第一锂盐式1H2C = C- (OR)n-OCH = CH2其中R是C2-C10烷基，η为约1至约1000。16.权利要求15的方法，其中该氟化合物通过与该有机溶剂中的残留水分反应产生 质子酸或者路易斯酸；和该锂盐相对于所述残留水分是非活性的。17.权利要求15的方法，其中混合该第一和第二溶液包括 将式1所示单体聚合成凝胶聚合物；和以包含该锂盐，该有机溶剂和该氟化合物的电解质溶液浸渍该凝胶聚合物以形成聚合 物电解质。18.权利要求17的方法，其中该聚合在室温下进行。19.权利要求15的方法，其中该氟化合物包括氟化的有机化合物和包含氟的锂盐中的至少一种。20.权利要求19的方法，其中该氟化的有机化合物包括选自以下的至少一种化合物 式2式3式4式5<formula>formula see original document page 3</formula><formula...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄胜湜，金翰秀，崔在万，权问奭，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]