一種凝膠電解質(zhì)，其中使用含有偏二氟乙烯作為單體的聚合物為主要成分的母體聚合物，通過將含有Ｌｉ的電解質(zhì)鹽溶解在無水溶劑中使無水電解質(zhì)溶液凝膠化該溶液而獲得的。該用作母體聚合物的共聚物是羧酸改性的偏二氟乙烯，并將酯化部分或全部的羧基、羧酸而形成的結(jié)構(gòu)、或一種乙酸酐結(jié)構(gòu)引入了該共聚物中。羧酸改性的偏二氟乙烯能溶解在具有低沸點(diǎn)低粘度的溶劑中，并將其保留在其中。因此，羧酸改性的偏二氟乙烯用作母體聚合物可以改善凝膠電解質(zhì)在低溫下的離子導(dǎo)電性。這樣，可以改善其低溫特性，并且也可以改善其循環(huán)特性和承載特性。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種通過凝膠無水電解質(zhì)溶液而獲得的凝膠電解質(zhì)，以及更具體地說是涉及一種使用了該凝膠電解質(zhì)的無水電解質(zhì)電池。近來，作為移動電子設(shè)備的電源電池占有重要的工業(yè)位置。為了實(shí)現(xiàn)該裝置尺寸縮小和重量減輕，這必須降低電池的重量并有效地使用裝置中適當(dāng)空間。鋰電池具有高的能量密度和輸出密度，其最適合于滿足上述要求。盡管電池的外觀形狀具有很高的自由度。在這些電池中需要具有大面積的薄片狀電池和具有小面積的薄片狀的卡式電池，而使用金屬殼作為電池的外殼通過傳統(tǒng)的方法是很難制備具有大面積的薄片狀的電池。為了解決這一問題，已經(jīng)研究了使用有機(jī)的或無機(jī)的固體電解質(zhì)或聚合物凝膠電解質(zhì)的電池。這些電池的特征在于電解質(zhì)是穩(wěn)定的、電解質(zhì)的厚度是固定的以及在電極與電解質(zhì)之間存在粘結(jié)強(qiáng)度以保持接觸力。因此，不必使用金屬外殼密封電解質(zhì)溶液或在電池部件上施涂壓力。其結(jié)果是，薄膜形的外殼可以使電池變薄。但是，完全是固體電解質(zhì)其具有低的離子導(dǎo)電性使其難以實(shí)際應(yīng)用于制備這種電池。因此，現(xiàn)在普遍認(rèn)為凝膠電解質(zhì)是很重要的。由聚合物薄膜或金屬薄膜等構(gòu)成的多層薄膜都可以用作電池的外殼。特別是由熱封樹脂層和金屬薄膜構(gòu)成的防水多層薄膜是希望選擇的用作電池外殼材料的，因?yàn)樵摲浪鄬颖∧ねㄟ^熱密封能夠容易實(shí)現(xiàn)密封結(jié)構(gòu)，該多層薄膜本身具有很好的氣密強(qiáng)度和比金屬外殼更輕、更薄并且更廉價(jià)。用作凝膠電解質(zhì)的母體聚合物有已知的聚醚組合物如聚乙烯氧化物、聚丙稀腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚甲基丙烯酸甲酯等等。特別是由于通過使用PVdF和無水溶劑以及電解質(zhì)的混合物、加熱和冷卻該混合物、將該混合物溶解在稀溶劑中并隨后蒸發(fā)該溶劑就可以簡單地制備凝膠電解質(zhì)，并另外，聚偏二氟乙烯(PVdF)具有很好的電化學(xué)穩(wěn)定性，因此聚偏二氟乙烯(PVdF)是優(yōu)選的用作母體聚合物。在另一方面，用作無水溶劑，碳酸乙酯(EC)和碳酸丙酯(PC)是電化學(xué)穩(wěn)定的，其具有高的介電常數(shù)并可以使用。在這種情況下，碳酸乙酯(EC)的熔點(diǎn)高達(dá)38℃。另外，碳酸丙酯(PC)的粘度高達(dá)2.5mPas，因此，缺點(diǎn)是在低溫下其離子導(dǎo)電性下降。這樣、為了解決上述問題，在普通的鋰離子電池中使用粘度低的溶劑。作為具有低粘度的溶劑，直鏈碳酸酯如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)等等被廣泛使用，因?yàn)樗鼈兌际请娀瘜W(xué)穩(wěn)定的。具有低粘度溶劑的粘度低到0.6mPas至0.8mPas。碳酸二甲酯(DMC)的熔點(diǎn)為3℃，碳酸甲乙酯(EMC)的熔點(diǎn)為-55℃和碳酸二乙酯(DEC)的熔點(diǎn)為-43℃。因此，這些碳酸酯同時(shí)用作凝膠電解質(zhì)，因此可以預(yù)料到這是考慮到在低溫下可以改善凝膠電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性。但是，當(dāng)使用聚偏二氟乙烯(PVdF)用作母體聚合物時(shí)，在該情況下同時(shí)使用這些低粘度的溶劑，從凝膠考慮將會產(chǎn)生一系列問題。特別是，盡管聚偏二氟乙烯(PVdF)與具有高介電常數(shù)的溶劑如碳酸乙酯(EC)和碳酸丙酯(PC)等有一定的相容性，但是其與低粘度的溶劑如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)等具有低的相容性。因此，當(dāng)這些低粘度的溶劑與聚偏二氟乙烯(PVdF)結(jié)合使用時(shí)，就不能形成理想的穩(wěn)定的凝膠電解質(zhì)。因此，在使用聚偏二氟乙烯(PVdF)作為母體聚合物的凝膠電解質(zhì)中，很難與聚偏二氟乙烯(PVdF)一起使用低粘度的溶劑。其結(jié)果是，在低溫下凝膠電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性不可避免地要低于電解質(zhì)溶液。本專利技術(shù)是通過考慮上述問題而產(chǎn)生的，并且本專利技術(shù)的目的是，當(dāng)使用聚偏二氟乙烯(PVdF)作為母體聚合物時(shí)，要提供一種在低溫下具有很好離子導(dǎo)電性的凝膠電解質(zhì)，以及還提供一種在低溫下具有很好電池性能的無水電解質(zhì)電池。本專利技術(shù)人進(jìn)行了長時(shí)間的各種研究和檢測，并在這之后發(fā)現(xiàn)通過如順丁烯二酸與偏二氟乙烯共聚而獲得的部分羧酸改性的共聚物與直鏈碳酸酯具有很好的相容性，其化學(xué)穩(wěn)定性、凝膠的強(qiáng)度和液體的性能保持都很好，并且可以用作凝膠電解質(zhì)的母體聚合物。本專利技術(shù)根據(jù)上述知識是可以實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種凝膠電解質(zhì)，其中，通過使用包括共聚物(含有偏二氟乙烯作為單體單元)的母體聚合物將含有鋰(Li)電解質(zhì)鹽溶解在無水溶劑得到的無水電解質(zhì)溶液凝膠化，其中至少一種選自如下的結(jié)構(gòu)引入了該共聚物中羧基或羧酸部分或全部酯化而形成的結(jié)構(gòu)、或乙酸酐結(jié)構(gòu)。再者，根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)方面，提供了一種無水電解質(zhì)電池，其包括一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極和一種凝膠電解質(zhì)，其中，通過使用包括共聚物(含有偏二氟乙烯作為單體單元)的母體聚合物將含有鋰(Li)電解質(zhì)鹽溶解在無水溶劑得到的無水電解質(zhì)溶液凝膠化，其中至少一種選自如下的結(jié)構(gòu)引入了該共聚物中羧基或羧酸部分或全部酯化而形成的結(jié)構(gòu)、或乙酸酐結(jié)構(gòu)。由于聚偏二氟乙烯(PVdF)與低粘度溶劑的相容性低。因此當(dāng)原樣使用聚偏二氟乙烯(PVdF)時(shí)很難制備穩(wěn)定的凝膠電解質(zhì)。相反，羧酸改性的聚偏二氟乙烯(PVdF)(其中至少一種選自如下的結(jié)構(gòu)引入了該聚合物中通過將羧基或羧酸部分或全部酯化而形成的結(jié)構(gòu)、或乙酸酐結(jié)構(gòu))能夠溶解在具有低沸點(diǎn)的低粘度的溶劑中并保持在其中。因此，羧酸改性的PVdF(聚偏二氟乙烯)用作母體聚合物可以改善凝膠電解質(zhì)在低溫下的離子導(dǎo)電性。另外，在使用了上述凝膠電解質(zhì)的無水電解質(zhì)電池中，由于其外殼可以由層狀薄膜制成，所以可以實(shí)現(xiàn)改善其電流特征和低溫特性，同時(shí)保留聚合物電池的優(yōu)點(diǎn)如液體不泄漏、重量輕和小型化等。結(jié)合附圖，從下面說明書將會更清楚明白本專利技術(shù)的目的和其它目的及其優(yōu)點(diǎn)，其中附圖說明圖1是無水電解質(zhì)電池一結(jié)構(gòu)示例的平面示意圖。圖2是無水電解質(zhì)電池一種結(jié)構(gòu)示例的剖面示意圖。圖3是將電池部件裝入外殼薄膜時(shí)的示意性透視圖。圖4是外殼薄膜邊緣部分與底表面連接時(shí)的示意性透視圖。圖5是外殼薄膜邊緣部分與側(cè)表面連接時(shí)的示意性透視圖。現(xiàn)在參考附圖，將在下面詳細(xì)敘述本專利技術(shù)申請的一種凝膠電解質(zhì)和一種無水電解質(zhì)電池。本專利技術(shù)施用的凝膠電解質(zhì)起著負(fù)極活性物質(zhì)層和正極活性物質(zhì)層之間的離子導(dǎo)體的作用，并且是通過這樣的方法獲得的用母體聚合物使含有Li的電解質(zhì)鹽溶于無水溶劑的無水電解質(zhì)溶液凝膠化。這里作為無水溶劑，使用包括1wt％或更多(相對于所有溶劑)的選自下列的一種或多種物質(zhì)作為低粘度的溶劑碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)和碳酸乙丁酯(EBC)和選自下列一種或多種物質(zhì)作為主要溶劑碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、γ-丁內(nèi)酯(GBL)和二甲氧基乙烷(DME)。另外，作為電解質(zhì)鹽是選自下列的鋰鹽LiPF6、LiBF4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2等。希望這些電解質(zhì)鹽加入到上述無水溶劑中使相對于無水溶劑的鋰離子的濃度在0.4摩爾/公斤～1.7摩爾/公斤之間。本專利技術(shù)施用的凝膠電解質(zhì)的顯著特征在于使用了羧酸改性的共聚物作為包括偏二氟乙烯(VdF)單體單元的母體聚合物。羧酸改性是通過將部分或全部的羧基酯化而獲得的結(jié)構(gòu)、乙酸或乙酸酐結(jié)構(gòu)引入到共聚物的主鏈或支鏈上而實(shí)現(xiàn)的。更具體地說，是使用共聚物作為母體聚合物，在該共聚物的主鏈或支鏈上引入了選自下列化學(xué)式9～12(這里R、R1或R2分別代表選自H、CH本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種凝膠電解質(zhì)，其中將含有Ｌｉ的電解質(zhì)鹽溶解在無水溶劑中得到的無水電解質(zhì)溶液通過使用含有偏二氟乙烯單體單元作為主要成分的基體聚合物凝膠化，其中選自酯化部分或全部的羧基或羧酸而形成的結(jié)構(gòu)、或乙酸酐結(jié)構(gòu)的至少一種結(jié)構(gòu)引入到所說的共聚物中。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鈴木祐輔，澀谷真志生，
申請(專利權(quán))人：索尼株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]
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。