本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電化學(xué)裝置用固體電解質(zhì)。所述固體電解質(zhì)包含由如下組成的復(fù)合物：摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)；和未交聯(lián)的聚合物與交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。所述電解質(zhì)，由于使用塑性晶體而具有可與液體電解質(zhì)相比的高離子傳導(dǎo)率，并由于引入所述未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)而具有可與固體電解質(zhì)相比的高機械強度。特別地，所述電解質(zhì)的柔性高。另外，本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種制備所述電解質(zhì)的方法。所述方法根本不需要使用溶劑。因此，所述電解質(zhì)能夠通過所述方法以簡單的方式制備。所述電解質(zhì)由于其高離子傳導(dǎo)率和在柔性方面的高機械強度而適用于形狀易于改變的線纜型電池中。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及電化學(xué)裝置用電解質(zhì)、制備所述電解質(zhì)的方法以及包含所述電解質(zhì)的電化學(xué)裝置。
技術(shù)介紹
本申請要求在2010年6月14日在韓國提交的韓國專利申請10-2010-0056063號的優(yōu)先權(quán)，通過參考將其完整內(nèi)容并入本文中。作為最具代表性的電化學(xué)裝置的二次電池是將外部電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能、儲存所述電能并在需要時由所述化學(xué)能發(fā)電的裝置。將二次電池或“可再充電的電池”設(shè)計為可再 充電并使用多次。經(jīng)常將鉛酸電池、鎳鎘(NiCd)電池、鎳氫(NiMH)電池、鋰離子電池和鋰離子聚合物電池用作二次電池。與一次性原電池相比，二次電池具有更低的使用成本和更小的環(huán)境影響。目前，在需要低功率的場所如用于幫助汽車發(fā)動機啟動的裝置、便攜式裝置、儀器和不間斷電力供應(yīng)系統(tǒng)中使用二次電池。無線通訊技術(shù)方面的最近發(fā)展導(dǎo)致便攜式裝置的普及化并產(chǎn)生將裝置連接到無線網(wǎng)絡(luò)上的趨勢。結(jié)果，對二次電池的需求呈爆炸性增長。另夕卜，為了防止環(huán)境污染，已經(jīng)將混合動力車輛和電動車輛付諸實際使用，并通過將二次電池用于這些下一代車輛中，其降低了重量和成本并延長了電池的壽命以長期使用。通常，大部分二次電池因其制造工藝而為圓柱形、棱柱形或袋型形狀。S卩，典型地通過將由負(fù)極、正極和隔膜構(gòu)成的電極組件插入圓柱形或棱柱形金屬殼或由鋁層壓板制成的袋型殼體中，并將電解質(zhì)注入所述電極組件中而制造二次電池。因此，圓柱形、棱柱形或袋型二次電池從根本上需要特定的空間以進行組裝，這對于開發(fā)各種便攜式裝置是一種障礙。由此，需要一種形狀易于改變的新型二次電池，以及特別地，具有高離子傳導(dǎo)率而沒有任何泄漏危險的電解質(zhì)。主要用于基于電化學(xué)反應(yīng)的常規(guī)電化學(xué)裝置的離子傳導(dǎo)性有機電解質(zhì)處于其中鹽溶于非水有機溶劑中的液體形式。然而，使用處于液體形式的這種電解質(zhì)造成電極材料劣化，提高有機溶劑蒸發(fā)的可能性，并造成安全問題，例如因高環(huán)境溫度和升高的電池溫度而造成燃燒和爆炸。泄露的危險和在實現(xiàn)各種電化學(xué)裝置方面的困難是另外的安全問題。為了克服這種液體電解質(zhì)的安全問題，已經(jīng)提出了聚合物電解質(zhì)如凝膠聚合物電解質(zhì)和固體聚合物電解質(zhì)。通常已知的是，電化學(xué)裝置的安全性以液體電解質(zhì)、凝膠聚合物電解質(zhì)和固體聚合物電解質(zhì)的順序升高，但其性能以相同的順序下降。已知的是，使用固體聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)裝置因這些差的性能而尚未商業(yè)化。與液體電解質(zhì)相比，凝膠聚合物電解質(zhì)具有低的離子傳導(dǎo)率、存在泄漏的危險并具有差的機械性能。韓國未審查專利公開2008-33421號公開了一種電解質(zhì)，其使用塑性晶體基質(zhì)代替使用液體有機溶劑。所述電解質(zhì)展示了可與液體電解質(zhì)相比的離子傳導(dǎo)率。然而，所述電解質(zhì)因其類似于液體的流動性而展示非常差的機械性能。實際上，需要隔膜以在使用電解質(zhì)的電池中防止短路。在一些情況中，考慮引入線性聚合物基質(zhì)如聚環(huán)氧乙烷以改善塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的機械強度。然而，即使在這些情況中，電解質(zhì)仍不會具有足以代替隔膜的使用的機械性能，且因為使用了溶劑，所以存在必須添加另外的干燥工藝的問題。由此，迫切需要開發(fā)一種使用塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的固體電解質(zhì)，其具有改善的機械性能并同時保持塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的高離子傳導(dǎo)率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
技術(shù)問題設(shè)計本專利技術(shù)以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本專利技術(shù)的目的是提供一種具有高離子傳 導(dǎo)率并能夠確保機械強度的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)、以及制備所述電解質(zhì)的方法。技術(shù)方案根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，提供一種電化學(xué)裝置用電解質(zhì)，其包含由如下組成的復(fù)合物摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)；與未交聯(lián)的聚合物和交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。所述塑性晶體可以為例如丁二腈。所述離子鹽優(yōu)選為鋰鹽。這種鋰鹽的實例包括雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺鋰、雙(全氟乙磺?；?酰亞胺鋰和四氟硼酸鋰。所述未交聯(lián)的聚合物可選自線性聚合物如聚環(huán)氧乙烷、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯和聚丙烯腈；支化聚合物如聚(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯)和聚(2-甲氧基乙基縮水甘油醚)；及其兩種以上的混合物。所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)可以通過具有兩個以上官能團的單體的聚合而得到。所述具有兩個以上官能團的單體旨在不僅包括單體，還包括具有由2 20個重復(fù)單元組成的低聚合度的聚合物。所述單體可選自乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供一種制備所述電解質(zhì)的方法，所述方法包括將摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)、未交聯(lián)的聚合物和具有兩個以上官能團的單體混合以制備溶液；以及對所述溶液中的所述具有兩個以上官能團的單體進行聚合。有益效果本專利技術(shù)的電解質(zhì)，由于使用塑性晶體而具有可與液體電解質(zhì)相比的高離子傳導(dǎo)率，并由于引入交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)而具有可與固體電解質(zhì)相比的高機械強度。特別地，本專利技術(shù)的電解質(zhì)具有高柔性。另外，本專利技術(shù)的方法根本不需要使用溶劑，所以不需要干燥。因此，本專利技術(shù)的電解質(zhì)能夠以簡單方式制備。本專利技術(shù)的電解質(zhì)由于其可與固體電解質(zhì)相比的高離子傳導(dǎo)率和高機械強度而適用于形狀易于改變的線纜型電池中。附圖說明附圖顯示了本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方案，并與上述公開內(nèi)容一起用于進一步理解本專利技術(shù)的技術(shù)主旨。然而，不應(yīng)將本專利技術(shù)解釋為限制為所述附圖。圖I是顯示在實施例I 3和比較例2中制備的電解質(zhì)的拉伸強度的圖。圖2是顯示在比較例I中制備的電解質(zhì)的物理性質(zhì)的照片。圖3是顯示在實施例I 3和比較例2中制備的電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)率的圖。圖4是顯示在制造例I和比較制造例I中制造的半電池的性能的圖。圖5是顯示在制造例I中制造的半電池的性能的圖。具體實施例方式下文中，將參考附圖對本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方案進行詳細(xì)說明。應(yīng)理解，不應(yīng)將說明書和附屬權(quán)利要求書中使用的術(shù)語解釋為限制于普通的和詞典的含義，而是應(yīng)在使得本專利技術(shù)人可以對術(shù)語進行適當(dāng)定義以進行最好說明的原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)與本專利技術(shù)的技術(shù)方面相對應(yīng)的含義和概念對所述術(shù)語進行解釋。本專利技術(shù)提供一種電化學(xué)裝置用固體電解質(zhì)，其包含由如下組成的復(fù)合物摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)；與未交聯(lián)的聚合物和交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。 所述摻雜有離子鹽的塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)對所述未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重量比可以為30:70 90:10。所述未交聯(lián)的聚合物對所述交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的重量比可以為10:90 70:30。電解質(zhì)充當(dāng)在正極與負(fù)極之間傳輸鋰離子并在二次電池的性能方面發(fā)揮重要作用的介質(zhì)。塑性晶體是其分子或離子展示轉(zhuǎn)動無序，但其重力中心占據(jù)與晶體晶格結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)的位置的化合物。塑性晶體的轉(zhuǎn)動相通常是在不高于熔點的溫度下由固體到固體的轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的。作為固體到固體的轉(zhuǎn)變的結(jié)果，塑性晶體展示高的塑性、機械流動性和傳導(dǎo)性。特別地，摻雜有離子鹽導(dǎo)致高離子傳導(dǎo)率，從而使得塑性晶體適用于二次電池用電解質(zhì)中。然而，塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)的流動性在機械性能方面是不利的。為了改善該缺點，將未交聯(lián)的聚合物/交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)引入塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)中。與線性聚合物不同，交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)由于分子鏈之間的化學(xué)結(jié)合而具有三維結(jié)構(gòu)。在僅將交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)引入塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)中的情況中，獲得了高離子傳導(dǎo)率和優(yōu)異的機械性能，但展示不足的柔性。在本專利技術(shù)中，將其中交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)和未交聯(lián)的聚合物共存的網(wǎng)絡(luò)引入塑性晶體基質(zhì)電解質(zhì)中以確保電解質(zhì)的優(yōu)異機械性能。所述網(wǎng)絡(luò)的引入本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：權(quán)友涵，金帝映，李相英，吳丙薰，金奇泰，河孝庭，
申請(專利權(quán))人：株式會社LG化學(xué)，
類型：
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。