專利名稱：含有烯化不飽和化合物和聚合物電解質(zhì)的有機(jī)電解液以及采用此有機(jī)電解液的鋰電池的制作方法
相關(guān)技術(shù)的對(duì)照本申請(qǐng)要求在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局中的韓國專利申請(qǐng)2001-56438的優(yōu)先權(quán)，申請(qǐng)日為2001年9月13日，在此通過參考結(jié)合其內(nèi)容。
為了防止枝晶的形成和鋰海綿狀物的生長，有人建議用碳陽極例如焦炭或石墨代替鋰金屬陽極，在碳陽極中發(fā)生鋰離子的嵌入以形成LixC6。這種電池以類似于具有鋰金屬陽極的電池相似的方式工作。具體而言，鋰離子從碳陽極傳輸?shù)疥帢O，在陰極中從碳陽極釋放出的鋰離子通過電解質(zhì)被吸收。在再充電過程中，鋰離子轉(zhuǎn)移回陽極并嵌入到碳中。由于在電池中不存在金屬鋰，即使條件惡劣陽極也不會(huì)熔化。而且，由于鋰離子通過嵌入的方式結(jié)合到陽極中而不是通過鍍覆，因此不會(huì)發(fā)生枝晶和鋰海綿狀物的生長。
鋰電池的電解質(zhì)大體分為三種類型電解液，凝膠型聚合物電解質(zhì)以及固體聚合物電解質(zhì)。近年來，人們已經(jīng)非常注意到通過化合聚環(huán)氧乙烷基聚合物和鋰鹽制備的聚合物電解質(zhì)。例如，美國專利US4303748公開了聚環(huán)氧乙烷和顯示離子導(dǎo)電性的鋰鹽的化合物，以及利用這種化合物的電池。人們知道聚環(huán)氧乙烷基聚合物生成與鋰鹽的絡(luò)合結(jié)構(gòu)，并通過聚合物鏈的熱運(yùn)動(dòng)顯示出離子導(dǎo)電性。因此，用于使電解液通過的孔隙(例如隔板的孔隙)對(duì)于電池不一定需要。但是，由聚合物電解質(zhì)顯示出的離子導(dǎo)電性并不令人滿意。
近來，報(bào)道了通過將溶劑和有機(jī)電解液加入到改進(jìn)了離子導(dǎo)電性的熱塑聚合物例如聚丙烯腈或聚氟亞乙烯中而制備的凝膠型聚合物電解質(zhì)。在J.Appl.Electrochem.，No.5，pp.63-69(1995)中描述了一個(gè)例子。在美國專利US4792504中公開了另一個(gè)例子，它描述了具有改進(jìn)了離子導(dǎo)電性的聚合物電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)具有由鋰鹽和注入到交聯(lián)的聚環(huán)氧乙烷的網(wǎng)絡(luò)中的質(zhì)子惰性溶劑構(gòu)成的電解液。
由于聚合物電解質(zhì)具有分別由與聚合物離子電池中采用的那些相似的非水有機(jī)溶劑和鋰鹽構(gòu)成的有機(jī)電解液，因此必須考慮到在有機(jī)電解液、陰極和陽極之間的相容性。尤其是，當(dāng)采用結(jié)晶碳陽極時(shí)，由于在陽極表面上發(fā)生的陽極與有機(jī)電解液的副反應(yīng)，因此會(huì)發(fā)生電容方面的某些不可逆性。這種不可逆性是由于嵌入到碳材料平面中的有機(jī)溶劑的電化學(xué)還原。
美國專利US5352548公開了一種含有20-80wt％碳酸亞乙烯酯的有機(jī)溶劑，以改善電池的低溫放電特性。但是，由于碳酸亞乙烯酯很貴，所公開的有機(jī)溶劑在經(jīng)濟(jì)上是不利的。
而且，由于有機(jī)溶劑例如碳酸丙烯在與陽極反應(yīng)的同時(shí)分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，這會(huì)導(dǎo)致電池殼體溶脹。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種聚合物電解質(zhì)，此聚合物電解質(zhì)具有注入到聚合物基質(zhì)中的有機(jī)電解液，或者具有通過聚合可熱聚合的聚合物或其單體和有機(jī)電解液的混合物制成的凝膠型聚合物電解質(zhì)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種利用聚合物電解質(zhì)和凝膠型聚合物電解質(zhì)之一的鋰電池。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)部分在說明書的以下部分列出、部分從說明書中是顯而易見的，或通過對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐可以得知。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和其他目的，提供一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)電解液，此電解液包括鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、烯化不飽和化合物，其中烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)并且基于非水有機(jī)溶劑的總重量其含量在0.01-6wt％之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，鋰電池的聚合物電解質(zhì)包括具有孔隙的聚合物基質(zhì)和包括鋰鹽和注入到孔隙中的非水有機(jī)溶劑的有機(jī)電解液。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，鋰電池的凝膠型聚合物電解質(zhì)包括含鋰鹽和非水有機(jī)溶劑的有機(jī)電解液和可聚合的聚合物或其單體。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，通過在能夠吸收/釋放鋰離子的陰極和陽極之間插入聚合物電解質(zhì)并層疊所得結(jié)構(gòu)的方式制備鋰電池，其中聚合物電解質(zhì)包括具有孔隙的聚合物基質(zhì)，有機(jī)電解液注入到上述孔隙中。
根據(jù)本發(fā)明更進(jìn)一步的實(shí)施例，通過在陰極和陽極之間插入隔板以構(gòu)成能夠吸收/釋放鋰離子的薄片、卷繞薄片形成電極組件、將電極組件放入殼中的方式制備鋰電池，其中隔膜是凝膠型聚合物電解質(zhì)，它是通過添加有機(jī)電解液和可熱聚合的聚合物或其單體的混合溶液以及熱聚合混合后的溶液而制備的。
根據(jù)本發(fā)明再進(jìn)一步的實(shí)施例，鋰電池以如下方式制備插入凝膠型聚合物電解質(zhì)，此凝膠型電解質(zhì)是通過涂覆能夠吸收/釋放鋰離子的陰極和/或能夠吸收/釋放鋰離子的陽極的表面形成的，此涂層包括有機(jī)電解液和可熱聚合的聚合物的混合溶液，熱聚合此涂覆后的結(jié)構(gòu)，卷繞陰極和陽極所得到的結(jié)構(gòu)使得涂層位于陰極和陽極之間。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋰電池。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)電解液包括鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、烯化不飽和化合物。烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)?；诜撬袡C(jī)溶劑的總重量，烯化不飽和化合物的含量在0.01-6wt％之間。
通常采用的有機(jī)電解液是具有溶解在有機(jī)溶劑中的鋰鹽的離子導(dǎo)電體。有機(jī)電解液相對(duì)于包括陰極和陽極的電極具有好的鋰離子導(dǎo)電性和高的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。同樣，有機(jī)電解液在寬范圍的工作溫度下是可用的，通常以低成本制造。因此，適合采用具有高離子導(dǎo)電性、高介電常數(shù)、低粘度的有機(jī)溶劑。
在可以研制的那些中，目前沒有能夠達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的單組分有機(jī)溶劑。因此，在有機(jī)電解液中的有機(jī)溶劑通常包括含高介電常數(shù)溶劑和低粘度溶劑的雙組分系統(tǒng)，例如在美國專利US5437945和US5639575中公開的，或者進(jìn)一步包括低凝固點(diǎn)的有機(jī)溶劑的三組分系統(tǒng)，例如在美國專利US5475862和US5639575中公開的，在此通過結(jié)合其內(nèi)容作為參考。本發(fā)明進(jìn)一步包括在雙組分有機(jī)溶劑或三組分有機(jī)溶劑中的烯化不飽和化合物。因此，當(dāng)溶液含有鋰時(shí)、含有烯化不飽和化合物的有機(jī)電解液在高于1V的電壓下還原，以形成在陽極表面上的涂層。換句話說，在制造電池后的最初充電過程中，在還沒有進(jìn)行鋰離子的嵌入的陽極表面上形成物理層。此層為烯化不飽和化合物層，它防止了因非水有機(jī)溶劑在陽極表面的反應(yīng)引起的電池溶脹。此層還克服了由于內(nèi)阻增加和放電容量的減少而引起的問題。
基于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非水有機(jī)溶劑的總重量，烯化不飽和化合物的含量在0.01-6wt％之間，優(yōu)選在1.5-2.5wt％之間。如果烯化不飽和化合物的含量低于0.01wt％，所形成的涂覆層不能防止非水溶劑在陽極表面上發(fā)生的反應(yīng)。如果烯化不飽和化合物含量大于6wt％，由于烯化不飽和化合物的高熔點(diǎn)，可能破壞此電池的低溫性能。同樣，由于另外的非水溶劑的含量相對(duì)較低，電池性能可能基本上損壞。換句話說，本發(fā)明的實(shí)施例中，所用烯化不飽和化合物的量相似于所用添加劑的量。然而，應(yīng)理解，此含量不需要對(duì)應(yīng)于在本發(fā)明各方面中采用的添加劑的含量。
烯化不飽和化合物是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)電解液的非水有機(jī)溶劑中，烯化不飽和化合物和不同于碳酸亞乙烯酯或其衍生物的另外的非水有機(jī)溶劑包括全部常規(guī)混合的非水有機(jī)溶劑。另一些非水有機(jī)溶劑的例子包括環(huán)型碳酸酯例如碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯、線型碳酸酯例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲乙酯。
除了烯化不飽和化合物之外，有機(jī)電解液包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氟苯?；诜撬袡C(jī)溶劑的總重量，氟苯的含量在5-15wt％之間。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)電解液用在鋰離子電池中，例如采用有機(jī)電解液作為電解質(zhì)的鋰電池。但是，將根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的有機(jī)電解液應(yīng)用到具有注入到聚合物基質(zhì)中的有機(jī)電解液的聚合物電解質(zhì)，或者應(yīng)用到通過熱聚合可熱聚合的聚合物或其單體和有機(jī)電解液的混合溶液而制備的凝膠型聚合物電解質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，聚合物電解質(zhì)是利用有機(jī)電解液獲得的。具體而言，采用鋰電池的聚合物電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)包括具有孔隙的聚合物基質(zhì)。將包括鋰鹽和非水有機(jī)溶劑的有機(jī)電解液注入到孔隙中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，鋰電池的凝膠型聚合物電解質(zhì)包括有機(jī)電解液和可聚合的聚合物或其單體，此有機(jī)電解液包括鋰鹽和非水有機(jī)溶劑。
在有機(jī)電解液中，對(duì)鋰鹽沒有特別地限制，任何已知的或本領(lǐng)域正在研制的鋰鹽都可以以通?？山邮芊秶鷥?nèi)的量采用?？刹捎玫匿圎}包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、CF3SO3Li、LiC(CF3SO2)3、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4和LiNi-xCoxO2，但不限于此。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鋰電池包括有機(jī)電解液以及在聚合物電解質(zhì)和凝膠型電解質(zhì)之一。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，鋰電池是通過將聚合物電解質(zhì)插入到能夠吸收/釋放鋰離子的陰極和陽極之間、層疊所得到的結(jié)構(gòu)的方式制備的。聚合物電解質(zhì)包括具有孔隙的聚合物基質(zhì)，有機(jī)電解液注入到該孔隙中。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，鋰電池是通過在陰極和陽極之間插入隔膜、卷繞此結(jié)構(gòu)以形成電極組件的方式制備的。電極組件放入殼中。隔膜是凝膠型聚合物電解質(zhì)，它是通過添加有機(jī)電解液與可熱聚合的聚合物或其單體的混合溶液、熱聚合此混合溶液的方式制成的。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，以插入通過涂覆陰極表面和/或陽極表面而形成的凝膠型聚合物電解質(zhì)的方式制備鋰電池。涂層包括有機(jī)電解液和可熱聚合的聚合物的混合溶液。然后熱聚合涂覆后的結(jié)構(gòu)。卷繞組合的陰陽極使得涂層在陽極和陰極之間。
如上所述，可以采用任何陰極、陽極、具有孔隙的聚合物基質(zhì)和/或隔膜、和/或以本領(lǐng)域所知方法制備的或正在研制的方法制備的。根據(jù)本發(fā)明的鋰電池包括鋰一次電池、鋰二次電池例如鋰離子聚合物電池和鋰離子電池，但不限于此。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋰-硫電池包括殼體1，殼體1中包括正極(即陰極)3、負(fù)極(即陽極)4、在插入正極3和負(fù)極4之間的隔膜2。有機(jī)電解液設(shè)置在正負(fù)極3、4之間。
現(xiàn)在，參考例子和對(duì)比例詳細(xì)地描述本發(fā)明。但是，應(yīng)理解本發(fā)明不限于此。
在實(shí)施例和沒有提純的對(duì)比例中采用LiPF6(電池試劑級(jí)，HASHIMOTO CO.日本)。用于制備有機(jī)電解液的溶劑是由MERCK CO.(德國)生產(chǎn)的電池試劑級(jí)產(chǎn)品。所有試驗(yàn)在至少99.9999％氬氣(Ar)氣氛下進(jìn)行。例1首先，將含有固態(tài)碳酸乙烯酯(EC)的試劑瓶放入電罩中并緩慢加熱到溫度70至80℃以液化。然后，在將要儲(chǔ)存電解質(zhì)的塑料瓶中添加LiPF6溶液以制備1MLiPF6溶液。將碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和氟苯(FB)加入到塑料瓶中，然后用力振蕩以溶解Li金屬鹽。這里，EC、EMC、DMC和FB以30∶30∶30∶10的重量比添加。然后，基于所希望產(chǎn)品的總重量，以2wt％的量添加碳酸亞乙烯酯(VC)，生產(chǎn)出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)電解液。例2除了將EC、EMC、DMC和FB的混合重量比調(diào)整為30∶35∶25∶10之外，以與例1相同的方法制備有機(jī)電解液。例3除了用碳酸丙烯酯(PC)代替FB之外，以與例1相同的方法制備有機(jī)電解質(zhì)。例4除了將EC、EMC、DMC和PC的混合重量比調(diào)整為30∶50∶10∶10之外，以與例3相同的方法制備有機(jī)電解液。例5-8除了用乙烯砜代替VC之外，通過與例1-4相同的方法分別制備有機(jī)電解液。例9-12除了用丙烯腈代替VC之外，通過與例1-4相同的方法分別制備有機(jī)電解液。對(duì)比例1-4除了VC不加到例1-4的各混合物中之外，通過與例1-4相同的方法分別制備有機(jī)電解液。對(duì)比例5-9除了分別添加2wt％丙烷磺內(nèi)酯、1.0wt％丙烷磺內(nèi)酯、1.0wt％磺酸亞乙烯酯、0.5wt％氟甲醚、1.0wt％氟甲醚代替例1的碳酸亞乙烯酯(VC)之外，以與例1相同的方法制備有機(jī)電解液。試驗(yàn)例利用例1-4和對(duì)比例1-9的有機(jī)電解液制造包含凝膠型聚合物電解質(zhì)的鋰電池，測(cè)量當(dāng)每個(gè)電池在約85℃的高溫下儲(chǔ)存時(shí)的內(nèi)阻和溶脹。
將偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(VdF-HFP)作為粘合劑添加到環(huán)己酮和丙酮的混合有機(jī)溶劑中，利用球磨機(jī)溶解。將LiCoO2作為陰極活性材料、碳黑作為導(dǎo)電劑加到所得到的混合物中，混合以形成陰極活性材料組分。利用具有320μm的縫隙的手術(shù)刀把陰極活性材料組分涂覆在147μm厚、4.9cm寬的鋁(Al)箔上，然后烘干，得到陰極板。通過噴霧涂覆法用預(yù)處理組分涂覆Al箔，以預(yù)處理。通過將共聚物(VdF/HFP)和碳黑添加到環(huán)己酮和丙酮的混合有機(jī)溶劑中并攪拌而制備預(yù)處理組分。
通過下述方法形成陽極板。將偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(VdF-HFP)作為粘合劑添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)和丙酮的混合有機(jī)溶劑中，利用球磨機(jī)溶解。Mezocarbon纖維(MCF)作為陽極活性材料添加到所得到的混合物中，混合以形成陽極活性材料組分。利用具有420μm的縫隙的手術(shù)刀把陽極活性材料組分涂覆在178μm厚、5.1cm寬的銅(Cu)箔上，然后烘干，得到陽極板。通過噴霧涂覆法用預(yù)處理組分涂覆Cu箔，以預(yù)處理。通過將共聚物(VdF/HFP)和碳黑添加到環(huán)己酮和丙酮的混合有機(jī)溶劑中并攪拌而制備預(yù)處理組分。
將共聚物(VdF-HFP)和作為有機(jī)填充劑的硅石添加到例1-4和對(duì)比例1-9中制備的有機(jī)電解液中，接著升高溫度，由此制備凝膠型聚合物電解質(zhì)，將凝膠型聚合物電解質(zhì)涂覆在陰極板和陽極板之間并通過膠卷式方法卷繞以制造電極組件。然后將電極組件放入殼中以形成鋰電池。
測(cè)量所獲得的鋰電池的內(nèi)阻、溶脹和2C容量，在表1、2和3中示出結(jié)果。
表1
表2
表3
如表1至表3所示，在不同量的碳酸亞乙烯酯加入到相同的有機(jī)電解液中和添加不同種類的添加劑的這兩種情況下，根據(jù)本發(fā)明的鋰電池的內(nèi)阻和溶脹降低了。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在制造聚合物電解質(zhì)和鋰電池中采用此有機(jī)電解液可以有利地降低內(nèi)阻和在高溫儲(chǔ)存期間的溶脹。
參考本發(fā)明的實(shí)施方式具體示出和描述了此發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離權(quán)利要求書和其相當(dāng)內(nèi)容限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)方面的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電解液，包括鋰鹽；非水有機(jī)溶劑；以及烯化不飽和化合物，其中所述烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)，以及基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，其含量在0.01-6wt％之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電解液，其特征在于，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述烯化不飽和化合物的含量在1.5-2.5wt％之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電解液，其特征在于，所述烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電解液，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑是從碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲乙酯構(gòu)成的組中選出的至少一種非水有機(jī)溶劑混合物。
5.一種有機(jī)電解液，包括鋰鹽；非水有機(jī)溶劑；烯化不飽和化合物；以及氟苯，其中所述烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述烯化不飽和化合物的含量在0.01-6wt％之間，以及基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述氟苯的含量在5-15wt％之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的有機(jī)電解液，其特征在于，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述烯化不飽和化合物的含量在1.5-2.5wt％之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的有機(jī)電解液，其特征在于，所述烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的有機(jī)電解液，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑是從碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲乙酯構(gòu)成的組中選出的至少一種非水有機(jī)溶劑混合物。
9.一種聚合物電解質(zhì)，包括聚合物基質(zhì)；鋰鹽；非水有機(jī)溶劑；以及烯化不飽和化合物；其中所述烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，其含量在0.01-6wt％之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的聚合物電解質(zhì)，其特征在于，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述烯化不飽和化合物的含量在1.5-2.5wt％之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑是從碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲乙酯構(gòu)成的組中選出的至少一種非水有機(jī)溶劑混合物。
13.一種聚合物電解質(zhì)，包括聚合物基質(zhì)；鋰鹽；非水有機(jī)溶劑；烯化不飽和化合物；以及氟苯，其中所述烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述烯化不飽和化合物的含量在0.01-6wt％之間，以及基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述氟苯的含量在5-15wt％之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的聚合物電解質(zhì)，其特征在于，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述烯化不飽和化合物的含量在1.5-2.5wt％之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑是從碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲乙酯構(gòu)成的組中選出的至少一種非水有機(jī)溶劑混合物。
17.一種鋰電池，包括陰極；陽極；以及設(shè)置在所述陰極和所述陽極之間的聚合物電解質(zhì)，所述聚合物電解質(zhì)包括聚合物基質(zhì)；鋰鹽；非水有機(jī)溶劑；以及烯化不飽和化合物，其中烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，其含量在0.01-6wt％之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的鋰電池，其特征在于，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，所述烯化不飽和化合物的含量在1.5-2.5wt％之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的鋰電池，其特征在于，烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的鋰電池，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑是從碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲乙酯構(gòu)成的組中選出的至少一種非水有機(jī)溶劑混合物。
21.一種鋰電池，包括陰極；陽極；以及設(shè)置在所述陰極和所述陽極之間的聚合物電解質(zhì)，所述聚合物電解質(zhì)包括聚合物基質(zhì)；鋰鹽；非水有機(jī)溶劑；烯化不飽和化合物；以及氟苯，其中烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)；基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，其含量在0.01-6wt％之間；基于非水有機(jī)溶劑的總重量，氟苯的含量在5-15wt％之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的鋰電池，其特征在于，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，烯化不飽和化合物的含量在1.5-2.5wt％之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的鋰電池，其特征在于，烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的鋰電池，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑是從碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲乙酯構(gòu)成的組中選出的至少一種非水有機(jī)溶劑混合物。
25.一種鋰電池，包括陰極；陽極；以及設(shè)置在所述陰極和所述陽極之間的凝膠型聚合物電解質(zhì)，所述聚合物電解質(zhì)包括可熱聚合的聚合物或其單體、鋰鹽、非水有機(jī)溶劑以及烯化不飽和化合物，其中烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，其含量在0.01-6wt％之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的鋰電池，其特征在于所述凝膠型聚合物電解質(zhì)還包括氟苯，基于非水有機(jī)溶劑的總重量，氟苯的含量在5-15wt％之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的鋰電池，其特征在于，所述凝膠型聚合物是通過以下方式形成在所述陽極和陰極之一的上面涂覆凝膠型聚合物，熱聚合涂覆在所述陽極和所述陰極之一上面的涂層。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的鋰電池，其特征在于，所述凝膠型聚合物包括隔膜，此隔膜以下述方式形成形成所述凝膠型聚合物層，熱聚合此層。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的鋰電池，其特征在于，所述陽極還包括在鋰電池充電過程中形成的烯化不飽和化合物的涂層。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的鋰電池，其特征在于，有機(jī)溶劑包括多組分有機(jī)溶劑。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的鋰電池，其特征在于，烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
32.一種制備鋰電池的方法，包括通過將鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、烯化不飽和化合物與聚合物基質(zhì)和包括可熱聚合的聚合物或其單體的凝膠型聚合物之一結(jié)合而制備聚合物電解質(zhì)；以及在陰極和陽極之間放置所制備的聚合物電解質(zhì)，其中烯化不飽和化合物具有在50至170℃之間的沸點(diǎn)，基于所述非水有機(jī)溶劑的總重量，其含量在0.01-6wt％之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于聚合物電解質(zhì)包含聚合物基質(zhì)，聚合物基質(zhì)包含孔隙，所述制備聚合物電解質(zhì)還包括將具有鋰鹽和非水有機(jī)溶劑的有機(jī)電解液注入到孔隙中，以及該方法還包括層疊將制備好的聚合物電解質(zhì)放置在陰陽極之間所得到的結(jié)構(gòu)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于，聚合物電解質(zhì)包括凝膠型聚合物。所述制備聚合物電解質(zhì)還包括添加鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、烯化不飽和化合物、可熱聚合的聚合物或其單體的混合溶液，熱聚合混合溶液以制備隔膜，所述在陰陽極之間放置制備好的聚合物電解質(zhì)包括在陰陽極之間放置隔膜，以及該方法還包括卷繞組合后的陰極、隔膜和陽極以形成電極組件，將電極組件放入殼中。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于聚合物電解質(zhì)包括凝膠型聚合物，所述在陰陽極之間放置制備好的聚合物電解質(zhì)包括用鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、烯化不飽和化合物、可熱聚合的聚合物或其單體的混合溶液涂覆陽極和陰極之一，熱聚合陽極和陰極中被涂覆過的那個(gè)，將涂覆后的陽極和陰極之一與其它的陰陽極結(jié)合使得涂層位于陽極和陰極之間，以及該方法還包括卷繞結(jié)合后的陰陽極以形成電極組件，將電極組件放入殼中。
36.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，進(jìn)一步包括在陰陽極之間放置制備好的聚合物電解質(zhì)以在陽極上形成烯化不飽和化合物層之后，對(duì)鋰電池充電。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其特征在于，有機(jī)溶劑包括多組分有機(jī)溶劑。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其特征在于，烯化不飽和化合物是從碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈以及它們的衍生物構(gòu)成的組中選出的至少一種。
39.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于，所述制備聚合物電解質(zhì)進(jìn)一步結(jié)合氟苯以制備聚合物電解質(zhì)，以及基于非水有機(jī)溶劑的總重量，氟苯的含量在5-15wt％之間。
40.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于所述制備聚合物電解質(zhì)進(jìn)一步結(jié)合碳酸亞丙烯酯以制備聚合物電解質(zhì)，以及基于非水有機(jī)溶劑的總重量，碳酸亞丙烯酯的含量在5-15wt％之間。
全文摘要
一種有機(jī)電解液包括烯化不飽和化合物，它能抑制由于當(dāng)電池在高溫下儲(chǔ)存時(shí)或當(dāng)重復(fù)進(jìn)行充/放電循環(huán)時(shí)產(chǎn)生的氣體引起的電池溶脹，減少電池的內(nèi)阻。聚合物電解質(zhì)和鋰電池利用有機(jī)電解液制造。烯化不飽和化合物是碳酸亞乙烯酯、乙烯砜、丙烯腈或它們的衍生物。
文檔編號(hào)C07C69/96GK1407649SQ0214297
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月13日
發(fā)明者吳浣錫, 李相沅, 金珖燮, 崔相勛 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社