膠態(tài)高分子電解質(zhì)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于一種電解質(zhì)，特別是關(guān)于一種膠態(tài)高分子電解質(zhì)，本發(fā)明另關(guān)于該 膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電解質(zhì)，是許多電元件所內(nèi)含的物質(zhì)，以幫助電元件內(nèi)部建立電流渠道，諸如：傳 統(tǒng)電池、電容器以及電致變色元件等，皆有著電解質(zhì)的身影。
[0003] 現(xiàn)有電解質(zhì)依其狀態(tài)不同，可分為現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)及現(xiàn)有固態(tài)電解質(zhì)。該現(xiàn)有液 態(tài)電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)率高，其電流導(dǎo)通的效果相當(dāng)優(yōu)越。然而，由于該現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)具有 流動性，使電元件在使用一段長時間或遭到外力擠壓時，由于電元件的密封度降低，產(chǎn)生漏 液的情況，致使電元件無法運作；除此之外，該現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)內(nèi)包含有機溶劑（如液態(tài)的 碳酸丙烯及碳酸乙烯等），此等有機溶劑若是傾漏而出則會有安全性的隱憂，上述情況對使 用該現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)的電元件構(gòu)成了相當(dāng)大的威脅。該現(xiàn)有固態(tài)電解質(zhì)是使用高分子或無 機金屬氧化物來取代該現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)，可解決該現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)的漏液問題，只是，該現(xiàn) 有固態(tài)電解質(zhì)于電極之間存在有介面電阻，致使該現(xiàn)有固態(tài)電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)率不高，導(dǎo) 致電元件的性能不理想。
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種膠態(tài)高分子電解質(zhì)以及該膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方 法，該膠態(tài)高分子電解質(zhì)相較于固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電度，且該膠態(tài)高分子電解 質(zhì)無法自由流動，可避免漏液的情況產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的為提供一種膠態(tài)高分子電解質(zhì)，具有較高的離子傳導(dǎo)率且不會 造成漏液情形。
[0006] 本發(fā)明的另一目的為提供一種膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，用以制造較高離子 傳導(dǎo)率及不會造成漏液情形的膠態(tài)高分子電解質(zhì)。
[0007] 為達到前述發(fā)明目的，本發(fā)明所運用的技術(shù)手段及借助該技術(shù)手段所能達到的功 效包含有：
[0008] -種膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其包含：以重量百分比計為45~70%的一熱塑性高分 子、2~10%的一鋰鹽、10~35%的一有機溶劑及10~35%的一塑化劑；其中，該熱塑性 高分子、該鋰鹽、該有機溶劑及該塑化劑是經(jīng)由混煉以獲得該膠態(tài)高分子電解質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該膠態(tài)高分子電解質(zhì)另包含有以重量百分比 計為5~20%的一離子溶液。
[0010] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該膠態(tài)高分子電解質(zhì)另包含有以重量百分比 計為0. 1~5%的一穩(wěn)定劑。
[0011] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該熱塑性高分子是選自由聚乙烯縮丁醛及聚 乙烯所組成的群組。
[0012] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該熱塑性高分子為聚乙烯縮丁醛。
[0013] 本發(fā)明的膠態(tài)1?分子電解質(zhì)，其中，該熱塑性1?分子是分子量為50000~ 112000g/mol的聚乙烯縮丁酸。
[0014] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該鋰鹽是選自由過氯酸鋰及二草酸硼酸鋰所 組成的群組。
[0015] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該有機溶劑是選自由碳酸丙烯酯、碳酸乙烯 酯、丁丙酯、N-甲基-吡咯烷、碳酸二甲酯及乙酸乙酯所組成的群組。
[0016] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該塑化劑是選自由二乙二醇丁醚及己二酸所 組成的群組。
[0017] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其中，該離子溶液為含有主環(huán)丙基的化合物。
[0018] -種膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，用以制造一種膠態(tài)高分子電解質(zhì)，其包含：提 供一熱塑性高分子；將該熱塑性高分子于50~KKTC下反應(yīng)5~40分鐘，得到一干燥的熱 塑性高分子；將該干燥的熱塑性高分子與一鋰鹽、一有機溶劑及一塑化劑混合均勻，得到一 高分子粘膠劑；將該高分子粘膠劑于90~120°C下以轉(zhuǎn)速為40~80rpm混煉1~10分鐘， 得到該膠態(tài)高分子電解質(zhì)。
[0019] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該高分子粘膠劑另包含有一離子 溶液。
[0020] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該高分子粘膠劑另包含有一穩(wěn)定 劑。
[0021] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該熱塑性高分子是于60°C下反應(yīng) 30分鐘，以得到該干燥的熱塑性高分子。
[0022] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該高分子粘膠劑是于110°C下以轉(zhuǎn) 速為65rpm混煉2分鐘，以得到該膠態(tài)高分子電解質(zhì)。
[0023] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，另包含：將該膠態(tài)高分子電解質(zhì)于 100~140°C的溫度及0. 5~IMPa的壓力擠出成形，得到一個膠態(tài)高分子電解質(zhì)膜。
[0024] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該膠態(tài)高分子電解質(zhì)膜的厚度為 100 ~500μm〇
[0025] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，另包含將該膠態(tài)高分子電解質(zhì)膜 以一保護膜包覆，得到一可撓式膠態(tài)高分子電解質(zhì)膜。
[0026] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該熱塑性高分子是選自由聚乙烯 縮丁醛及聚乙烯所組成的群組。
[0027] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該熱塑性高分子為聚乙烯縮丁醛。
[0028] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該熱塑性高分子是分子量為 50000~112000g/mol的聚乙烯縮丁醛。
[0029] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該鋰鹽是選自由氯酸鋰及二草酸 硼酸鋰所組成的群組。
[0030] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該有機溶劑是選自由碳酸丙烯、碳 酸乙烯酯、丁丙酯、N-甲基-吡咯烷、碳酸二甲酯及乙酸乙酯所組成的群組。
[0031] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該塑化劑選自由二乙二醇丁醚及 己二酸所組成的群組。
[0032] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，其中，該離子溶液為含有主環(huán)丙基的化 合物。
[0033] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，由于其中的特定成分與各成分間的特定比例，并借 助混煉將各成分均勻分散，使該膠態(tài)高分子電解質(zhì)的內(nèi)聚機械性質(zhì)高而具有低流動性，且 該膠態(tài)高分子電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)率較固態(tài)電解質(zhì)亦有明顯地增進，進而達到離子傳導(dǎo)率 高且不會造成漏液的功效。
[0034] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的制造方法，是將特定成分及特定比例的成份經(jīng)由混 煉均勻分散，進而達到制造離子傳導(dǎo)率高且不會造成漏液的膠態(tài)高分子電解質(zhì)的功效。
【具體實施方式】
[0035] 為讓本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較 佳實施例，作詳細說明如下：
[0036] 本發(fā)明的膠態(tài)高分子電解質(zhì)，包含以重量百分比計為45~70%的一熱塑性高分 子、2~10%的一鋰鹽、10~35%的一有機溶劑及10~35%的一塑化劑，該膠態(tài)高分子電 解質(zhì)較佳另包含以重量百分比計為5~20%的一離子溶液，以及以重量百分比計為0. 1~ 5 %的一穩(wěn)定劑。
[0037] 詳而言之，該熱塑性高分子可以選自由聚乙烯縮丁醛（PVB)及聚乙烯（PE)所組成 的群組，該熱塑性高分子提供離子傳導(dǎo)的路徑，于本實施例中，該熱塑性高分子為聚乙烯縮 丁醛。
[0038] 該鋰鹽可以為選自由過氯酸鋰（Lithiumperchlorate)及二草酸硼酸鋰（Lithium bis(oxalate)borate,即LiBOB)所組成的群組，該鋰鹽可解離出鋰離子，該鋰離子于該熱 塑性高分子間移動以導(dǎo)電，本實施例中，該鋰鹽為過氯酸鋰。
[0039] 該有機溶劑特別是具高沸點的有機溶劑，可以選自由碳酸丙烯酯（Propylene carbonate,簡稱PC)、碳酸乙烯酯（Ethylenecarbonate,簡稱EC)、丁丙酯 (Gamma-butyrolactone，簡稱y_BL)、N-甲基-批略燒（NMP)、碳酸二甲酯（Dimethylene carbonate,簡稱DMC)及乙酸乙酯（Ethylacetate,簡稱EA)所組成的群組。該有機溶劑 可供鋰離子于其中傳遞，亦可幫助鋰離子自該鋰鹽中解離。
[0040] 該塑化劑是選自由二乙二醇丁醚及己二酸所組成的群組，該塑化劑的添加則可以 提升該膠態(tài)高分子電解質(zhì)的透光度，透光度的增加可使該膠態(tài)高分子電解質(zhì)的應(yīng)用性提 升，例如可以應(yīng)用于電致變色元件（Electrochromicdevice,簡稱E⑶)，并且塑化劑的添加 亦可以調(diào)整該膠態(tài)高分子電解質(zhì)的粘度，于本實施例中，該塑化劑為二乙二醇丁醚與己二 酸脂的混合物D_600(DithyleneglycolmonobutyletherandAdipicacidmixture)。
[0041] 該離子溶液為含有主環(huán)丙基（Imdazole)的化合物，于本實施例中，該離子溶液為 〔Pmim〕〔C104〕。該離子溶液提供了其他不同于鋰離子的導(dǎo)電離子，以增加該膠態(tài)高 分子電解質(zhì)的離子濃度，并且離子溶液亦提升了鋰離子的環(huán)境穩(wěn)定度。
[0042] 該穩(wěn)定劑具有抗氧化或抗UV等功能，可消除或減緩該熱塑性高分子中的不飽和 鍵在一定溫度下發(fā)生自身加成反應(yīng)或被氧化，從而可防止該熱塑性高分子結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生 變化。該穩(wěn)定劑可以為炭黑、氧化鋅、氧化鈦、二苯甲酮、苯并三唑、水楊酸酯、三嗪、取代丙 烯腈、有機鎳螯合物或受阻胺類等化合物，由于該熱塑性高分子于長期照射到紫外光時，會 因內(nèi)部的鍵結(jié)斷裂而容易硬化，而造成所組成的該膠態(tài)高分子電解質(zhì)易碎裂，因此，該穩(wěn)定 劑的添加可減緩該熱