聚合物、电解质及电池的制作方法

1.本公开内容关于一种聚合物、电解质及电池，特别是关于一种由聚合前驱物聚合而成并呈现胶态的高分子聚合物，以及包含所述聚合物的电解质及电池。


背景技术：

2.现今的电池以高能量密度、工作电压高、充电速度快且长循环寿命作为研究发展的目标，因此，电池的高温性能以及安全性成为首要解决的课题。
3.目前传统使用的电解质是以液态的电解液为主，然而，一方面，使用有机溶剂的液态电解液容易挥发，导致电池内部体积膨胀，也容易有泄露现象发生，再加上不耐高温的电解液在过度充放电或高温高压环境下极易起火燃烧。另一方面，当电池充放电时，生成的锂金属由于受到材料晶格排列与表面组成缺陷影响，容易在电极表面因不均匀沉积导致锂枝晶的生成，造成破坏隔离膜而使电池短路甚至起火燃烧，再加上有机溶剂会与锂金属发生化学反应，生成不可逆的副产物，导致界面电阻增加，影响离子传导效率，并降低电池的容量、性能与寿命。因此，使用固态电解质取代传统液态电解质成为日后研究的主流趋势。


技术实现要素：

4.本公开内容提供的聚合物、电解质与电池中包含由聚合前驱物聚合而成的高分子聚合物，其中聚合物在室温下呈现凝胶状态，不仅具有固态电解质的优良的力学性能，也同时具备液态电解质的高离子传导特性。再者，本公开内容的聚合物与电解质包含由内酯、交酯以及碳酸酯聚合成的胶态高分子聚合物，不仅有助于解决电解质容易挥发、泄露等的安全问题，确保电池具有较为安全的充放电工作环境，也增加电解质与电极在界面上充分的接触，避免界面分离且有效提高离子传导性能与稳定性。再者，本公开内容的聚合物的结构末端使用烷基、烷氧基、酯基或芳香基等惰性基团封端，聚合物接触电极表面时与锂金属发生化学反应，有效减少导致消耗锂金属的氧化物或硫化物等副产物产生，更有助抑制金属枝晶以强化电解质的化学稳定性，提升电池安全性与循环寿命。
5.依据本公开内容的实施方式提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由一聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少三种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，聚酯为直链，聚合物的末端具有惰性基团，且聚合物具有如下所示的结构：b-c，其中b为聚酯，c为惰性基团。
6.依据本公开内容的另一实施方式提供一种电解质，其为电池的组成物，所述电解质包含聚合物以及金属盐类。所述聚合物由聚合前驱物聚合而成。所述聚合物与所述金属盐类均匀混和。所述聚合前驱物包含至少三种单体，各单体选自内酯、交酯或碳酸酯，且所述聚合物包含聚酯。
7.依据本公开内容的又一实施方式提供一种电池，包含前段所述的电解质、正极、负极以及隔离膜。隔离膜设置于正极与负极间。
8.依据本公开内容的一实施方式另提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合
物由聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少两种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，聚酯为直链，聚合物的数均分子量为mn，其满足下列条件：100dalton≤mn≤3000dalton。
9.依据本公开内容的另一实施方式另提供一种电解质，其为电池的组成物，所述电解质包含聚合物以及金属盐类。所述聚合物由聚合前驱物聚合而成。所述聚合物与所述金属盐类均匀混和。所述聚合前驱物包含至少两种单体，各单体选自内酯、交酯或碳酸酯，且所述聚合物包含聚酯。
10.依据本公开内容的又一实施方式另提供一种电池，包含前段所述的电解质、正极、负极以及隔离膜。隔离膜设置于正极与负极间。
具体实施方式
11.本公开内容的实施方式提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少三种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，且聚酯为直链。藉此，本公开内容通过至少三种单体聚合成聚合物，由聚合物组成的胶态高分子电解质，不仅有助解决电解质易挥发与泄露的安全问题，确保电池具有安全充放电工作环境，更使电解质充分接触电极界面，避免界面分离以有效提高离子传导性能与稳定性。
12.本公开内容的另一实施方式提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成，且所述聚合前驱物包含至少两种单体。各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，且聚酯为直链。藉此，通过内酯、交酯以及碳酸酯聚合成的高分子电解质，不仅有助于解决电解质容易挥发、泄露等的安全问题，确保电池具有较为安全的充放电工作环境，也增加电解质与电极在界面上充分的接触，避免界面分离且有效提高离子传导性能与稳定性。
13.根据本公开内容的聚合物，聚合物的末端可具有惰性基团，且聚合物具有如下所示的结构：b-c，其中b为聚酯，c为惰性基团。藉此，本公开内容的聚合物结构末端使用烷基、烷氧基、酯基或芳香基等惰性基团封端，可有效避免电解质与电极接触表面以及电解质与锂金属发生化学反应，减少产生氧化物或硫化物等副产物的消耗锂金属的现象，有助于抑制金属枝晶的生成以达到电解质在电池内部的高化学稳定性，进而提升电池的安全性以及循环寿命。
14.根据本公开内容的聚合物，聚合物的数均分子量为mn，其可满足下列条件：100dalton≤mn≤3000dalton。藉此，通过控制分子量大小以形成胶态高分子聚合物，在物理特性方面，提供力学性能且高流动性；在化学特性方面，能有效避免电解质挥发导致电池内部体积膨胀以及泄露现象发生。或者，其可满足下列条件：100dalton≤mn≤2800dalton。或者，其可满足下列条件：150dalton≤mn≤2600dalton。或者，其可满足下列条件：200dalton≤mn≤2500dalton。或者，其可满足下列条件：250dalton≤mn≤2200dalton。或者，其可满足下列条件：300dalton≤mn≤1800dalton。
15.根据本公开内容的聚合物，聚合物可具有如下所示的结构：a1-b-c，其中a1的聚合前驱物为一元醇或一元酸，所述一元醇的含碳数或所述一元酸的含碳数可至少大于或等于2，b为聚酯，且c为惰性基团。藉此，通过添加含碳数较高的一元醇类或一元酸类化合物做为
聚合引发剂，可避免单体间引发反应的条件差异所导致的聚合不均匀，进而有效提高聚合度，也提供较佳的聚合反应温度。
16.根据本公开内容的聚合物，聚合物可具有如下所示的结构：c-a2-b-c，其中a2的聚合前驱物为多元醇或多元酸，所述多元醇的含碳数或所述多元酸的含碳数至少大于或等于2，b为聚酯，且c为惰性基团。藉此，通过添加含碳数较高的多元醇类或多元酸类化合物做为聚合引发剂，将剩余的活性官能团，以惰性基团封端，可有效防止高分子聚合物与金属盐类产生反应，避免产生副产物破坏电池内部构造导致电池效率变差。
17.根据本公开内容的聚合物，聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数为mlc，聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数为me，其可满足下列条件：0《mlc/me≤1。藉此，通过控制聚合物组成成分质量比以适合与金属盐类均匀混和，有助于提升离子的传输效率。或者，其可满足下列条件：0.05≤mlc/me≤1。或者，其可满足下列条件：0.1≤mlc/me≤1。或者，其可满足下列条件：0.15≤mlc/me≤1。或者，其可满足下列条件：0.1≤mlc/me≤0.95。或者，其可满足下列条件：0.1≤mlc/me≤0.90。或者，其可满足下列条件：2≤mlc/me《50。或者，其可满足下列条件：2≤mlc/me≤45。或者，其可满足下列条件：2≤mlc/me≤40。或者，其可满足下列条件：2≤mlc/me≤35。或者，其可满足下列条件：2≤mlc/me≤30。或者，其可满足下列条件：2≤mlc/me≤25。
18.根据本公开内容的聚合物，聚合物的重均分子量为mw，其可满足下列条件：100dalton≤mw≤3000dalton。藉此，通过控制分子量大小以形成胶态高分子聚合物，在物理特性方面，提供力学性能且高流动性；在化学特性方面，有效避免电解质挥发导致电池内部体积膨胀以及泄露现象发生。或者，其可满足下列条件：100dalton≤mw≤2800dalton。或者，其可满足下列条件：150dalton≤mw≤2600dalton。或者，其可满足下列条件：200dalton≤mw≤2500dalton。或者，其可满足下列条件：300dalton≤mw≤2200dalton。或者，其可满足下列条件：350dalton≤mw≤1800dalton。
19.根据本公开内容的聚合物，聚合物的重均分子量为mw，聚合物的数均分子量为mn，其可满足下列条件：1《mw/mn≤2.0。藉此，通过聚合物的分子量多分散性，有助于同时具备高分子量的良好力学性能，也具备低分子量的高流动性，提供电解质具备支撑特性以及充分浸润特性。或者，其可满足下列条件：1《mw/mn≤1.9。或者，其可满足下列条件：1《mw/mn≤1.8。或者，其可满足下列条件：1《mw/mn≤1.7。或者，其可满足下列条件：1《mw/mn≤1.6。或者，其可满足下列条件：1.03≤mw/mn≤1.6。
20.根据本公开内容的聚合物，聚合物的黏度为vc，其可满足下列条件：5cp《vc《5500cp。藉此，通过聚合物的低黏度的特性，有助于提升离子的迁移速率，且可维持高分子聚合物机械性能，加强电池的安全性。或者，其可满足下列条件：5cp≤vc≤3500cp。或者，其可满足下列条件：5cp≤vc≤2000cp。或者，其可满足下列条件：5cp≤vc≤1000cp。或者，其可满足下列条件：10cp≤vc≤1000cp。或者，其可满足下列条件：10cp≤vc≤600cp。
21.根据本公开内容的聚合物，聚合物的玻璃转化温度为tg，其可满足下列条件：-80℃《tg《0℃。藉此，通过聚合物具有较低的玻璃转化温度，有助于减少聚合物在室温下的结晶现象，能促进离子的移动效率，增加电解质的电导率。或者，其可满足下列条件：-80℃≤tg≤-5℃。或者，其可满足下列条件：-80℃≤tg≤-10℃。或者，其可满足下列条件：-75℃≤tg≤-10℃。或者，其可满足下列条件：-75℃≤tg≤-15℃。或者，其可满足下列条件：-60℃
戊醇(2-methylpentan-1-ol)、3-甲基-1-戊醇(3-methylpentan-1-ol)、4-甲基-1-戊醇(4-methylpentan-1-ol)、2-甲基-2-戊醇(2-methylpentan-2-ol)、3-甲基-2-戊醇(3-methylpentan-2-ol)、4-甲基-2-戊醇(4-methylpentan-2-ol)、2-甲基-3-戊醇(2-methylpentan-3-ol)、3-甲基-3-戊醇(3-methylpentan-3-ol)、2,2-二甲基-1-丁醇(2,2-dimethylbutan-1-ol)、2,3-二甲基-1-丁醇(2,3-dimethylbutan-1-ol)、3,3-二甲基-1-丁醇(3,3-dimethylbutan-1-ol)、2,3-二甲基-2-丁醇(2,3-dimethylbutan-2-ol)、3,3-二甲基-2-丁醇(3,3-dimethylbutan-2-ol)、2-乙基-1-丁醇(2-ethylbutan-1-ol)；所述一元醇亦可包括：乙醇(ethanol)、1-丙醇(propan-1-ol)、1-丁醇(butan-1-ol)、1-戊醇(pentan-1-ol)、苯氧乙醇(2-phenoxyethanol)、3-苯氧基-1-丙醇(3-phenoxy-1-propanol；丙二醇苯醚)、1-苯氧基-2-丙醇(1-phenoxy-2-propanol；丙二醇苯醚)、或上述组合。
32.本公开内容所述的一元酸，其为含有一个单质子酸，且化合物中具有一个羧基的羧酸，且含碳数至少大于或等于2，其中该羧基可以是任意位置的取代基，依据iupac命名法，以含有主要官能团的最长碳链作为主链，最靠近该官能团的碳标为1号碳，并以数字代表取代基位于该号碳的位置，其数字依据碳链长度可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等，且一元酸可以是任意的立体化学结构，如：阻转异构、顺反异构、构象异构、非对映异构或是对映异构。所述的一元酸可包括：乙酸(ethanoic acid)、丙酸(propanoic acid)、丁酸(butanoic acid)、戊酸(pentanoic acid)、己酸(hexanoic acid)、庚酸(heptanoic acid)、辛酸(octanoic acid)、壬酸(nonanoic acid)、癸酸(decanoic acid)、苯甲酸(benzoic acid)、或上述组合。
33.本公开内容所述的多元醇，其为含有多个羟基的醇，且含碳数至少大于或等于2，其中该多个羟基可以是任意位置的取代基，依据iupac命名法，以含有主要官能团的最长碳链作为主链，最靠近该官能团的碳标为1号碳，并以数字代表取代基位于该号碳的位置，各个取代基的位置数字依据碳链长度可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等，且多元醇可以是任意的立体化学结构，如：阻转异构、顺反异构、构象异构、非对映异构或是对映异构。所述多元醇可包括：乙二醇(ethane-1,2-diol)、1,3-丙二醇(propane-1,3-diol)、1,4-丁二醇(butane-1,4-diol)、1,5-戊二醇(pentane-1,5-diol)、1,6-己二醇(hexane-1,6-diol)、1,7-庚二醇(heptane-1,7-diol)、1,8-辛二醇(octane-1,8-diol)、1,9-壬二醇(nonane-1,9-diol)、1,10-癸二醇(decane-1,10-diol)、丙三醇(propane-1,2,3-triol；甘油)、三羟甲基乙烷(2-(hydroxymethyl)-2-methylpropane-1,3-diol)、三羟甲基丙烷(2-ethyl-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol)、季戊四醇(2,2-bis(hydroxymethyl)propane-1,3-diol)、核糖醇(d-ribitol)、木糖醇(meso-xylitol)、山梨糖醇((2s,3r,4r,5r)-hexane-1,2,3,4,5,6-hexol)、肌醇((1r,2s,3r,4r,5s,6s)-cyclohexane-1,2,3,4,5,6-hexol)、或上述组合。
34.本公开内容所述的多元酸，其为含有多个单质子酸，且化合物中含有多个羧基的羧酸，且含碳数至少大于或等于2，其中该多个羧基可以是任意位置的取代基，依据iupac命名法，以含有主要官能团的最长碳链作为主链，最靠近该官能团的碳标为1号碳，并以数字代表取代基位于该号碳的位置，各个取代基的位置数字依据碳链长度皆可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等，且多元酸可以是任意的立体化学结构，如：阻转异构、顺反异构、构象异构、非对映异构或是对映异构。所述的多元酸可包括：乙二酸(ethanedioic acid)、丙二酸
carbonate；vec)、氟代碳酸乙烯酯(4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one；fluoroethylene carbonate；fec)、双氟代碳酸乙烯酯(trans-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one；difluoroethylene carbonate；dfec)、三硫代碳酸亚乙烯酯(1,3-dithiole-2-thione；vinylene trithiocarbonate)、或上述组合。
38.本公开内容所述的开环聚合，其为环状化合物单体断裂化学键成链状单体，可加入引发剂以激发单体的化学反应活性，引发单体的自由基加成聚合和共聚合反应，形成分子链更长的聚合物。
39.本公开内容所述的引发剂，其可为一元醇、一元酸、多元醇或多元酸等，如：1-己醇(hexan-1-ol)、3-苯氧基-1-丙醇(3-phenoxy-1-propanol)、乙酸(ethanoic acid)、乙二醇(ethane-1,2-diol)；亦可为过氧化物、芳酮类，包括烷基过氧化物、烷基过氧化氢物、过氧化酯、偶氮化合物、二苯酮类化合物、烷基芳酮类化合物、苯偶酰类化合物，如：过氧化氢(hydrogen peroxide)、过氧化苯甲酰(diphenylperoxyanhydride)、过氧乙酰基硝酸酯(acetic nitric peroxyanhydride)、过氧化二叔丁基(2-(tert-butylperoxy)-2-methylpropane)、过氧化2-乙基己酸叔丁酯(tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate)、偶氮二异丁腈(2,2'-azobis(2-methylpropionitrile))、偶氮二异庚腈(2,2'-azodi(2,4-dimethylvaleronitrile))、1-羟基环已基苯基酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone)、氟化二苯基钛茂(bis(2,6-difluoro-3-(1-hydropyrrol-1-yl)phenyl)titanocene)、二羰基双(环戊二烯基)钛(dicarbonylbis(η
5-cyclopentadienyl)titanium)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methylpropiophenone)、异丙基硫杂蒽醌(2-isopropylthioxanthone)、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯(ethyl4-dimethylaminobenzoate)、苯偶酰二甲基缩酮(2,2-bimethoxy-2-phenylacetophenone)、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(phenyl bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide)、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉(2-methyl-4'-(methylthio)-2-morpholino-propiopheno)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮(2-benzyl-2-(dimethylamino)-4'-morpholinobutyrophenone)、二苯甲酮(diphenylmethanone)、4-氯二苯甲酮(4-chlorobenzophenone)、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮(4,4'-bis(diethylamino)-benzophenone)、4-苯甲酰基-4-甲基-二苯硫醚(4-(4-methylphenylthio)benzophenone)、4-二甲氨基苯甲酸异辛酯(2-ethylhexyl 4-(dimethylamino)benzoate)、苯甲酰甲酸甲酯(methyl phenylglyoxylate)、邻苯甲酰苯甲酸甲酯(methyl 2-benzoylbenzoate)、三溴甲基苯砜(phenyl tribromomethyl sulfone)、1,2'-双(2-氯苯基)-四苯基联咪唑(2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole)、结晶紫(4-[bis[4-(dimethylamino)phenyl]methyl]-n,n-dimethylaniline)、或上述组合，引发剂添加的摩尔数比例可以依设计调整，如引发剂添加的摩尔数比例为p，聚合前驱物的总摩尔数比例为q，其中p、q皆可是0到10中的任一整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。
[0040]
本公开内容所述的聚合前驱物，其可为至少一种单体组成，所述单体选自内酯、交酯或碳酸酯，各单体添加的摩尔数比例可依设计调整，如内酯添加的摩尔数比例为a，交酯添加的摩尔数比例为b，碳酸酯添加的摩尔数比例为c，其中a、b与c皆可是0到10中的任一整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。
[0041]
本公开内容所述的催化剂，其可为协助活化能较低的反应途径而加快整体化学反应速率与活化开环聚合，可选自聚酯型多元醇、吡啶类化合物、有机胺类化合物、有机锡化合物、有机钛化合物、有机碳酸的金属盐类、无机酸、无机碳酸的金属盐类、或上述组合，亦可包括含有亚氨基(hc-n)或烷亚氨基(rc＝n)的锡、锌、铝或其他碱金属化合物。
[0042]
本公开内容所述的交联剂，其可为在制备聚合物时添加，使多个线型分子相互键结交联形成网状结构，加强电解质电化学的稳定性，且交联剂可选自异氰酸酯类化合物、含醚基环氧树脂类化合物、醇类化合物、胺类化合物、氮丙环类化合物、或是含乙烯基的化合物。
[0043]
本公开内容所述的金属盐类，其可为含lipf6、libf4、lisbf6、liasf6、liclo4、lic4bo8、litfsi、lifsi、lino3、ligacl4等无机酸锂盐；licf3so3、lin(c2f5so2)2、lin(cf3so2)2、lic(cf3so2)3等含氟的磺酸锂盐；libf2(c2o4)(lidfob)、lib(c2o4)2(libob)、或上述组合，上述金属盐类可包含多种不同的氧化态。
[0044]
本公开内容所述的正极材料，其可为含锂或至少一种金属的锂复合金属氧化物，如磷酸铁锂(lifepo4)、锂锰氧化物(limno2、limn2o4)、锂钴氧化物(licoo2)、锂镍氧化物(linio2)、锂镍钴氧化物(linicoo2)、锂镍锰氧化物(linimno4)、锂锰钴氧化物(licomno2、licomno4)、锂镍锰钴氧化物(linicomno2、linicomno4)、或上述组合，上述的锂复合金属氧化物可包含多种不同的氧化态。
[0045]
本公开内容所述的负极材料，其可为金属锂、碳系材料(石墨(graphite))、硅系材料(硅、氧化硅、硅碳复合体、硅合金、或硅颗粒与聚合物形成的核壳复合体)、含锂金属氧化物(li4ti5o
12
)、或上述组合。
[0046]
本公开内容所述的隔离膜，其可为具有多孔结构的薄膜，可含聚烯烃、聚酰胺、聚酯纤维的单层或多层膜，如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、环氧树脂；或在表面包含至少一种mg(oh)2、mgo、baso4、sno2、nio、cao、al2o3、zno、sio2、tio2等无机陶瓷复合薄膜、或上述组合，上述的无机陶瓷复合薄膜可包含多种不同的氧化态。
[0047]
本公开内容所述的添加剂，其可为含醚基的环状化合物、芳香族化合物、含磷化合物、含硼化合物、无机氧化物、1,3-丙磺酸内酯(oxathiolane 2,2-dione)、丙烯基-1,3-磺酸内酯(prop-1-ene-1,3-sultone)、或上述组合。
[0048]
本公开内容所述的含醚基的环状化合物添加剂，其可为冠状醚(crown ether)，其中冠状醚是以乙烯氧基(-ch2ch2o-)作为主要重复的单元结构，可包括：9-冠醚-3(1,4,7-trioxonane；9-crown-3)、12-冠醚-4(1,4,7,10-tetraoxacyclododecane；12-crown-4)、15-冠醚-5(1,4,7,10,13-pentaoxacyclopentadecane；15-crown-5)、18-冠醚-6(1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane；18-crown-6)、21-冠醚-7(1,4,7,10,13,16,19-heptaoxacycloheneicosane；21-crown-7)、二苯并-18-冠醚-6
[0049]
(6,7,9,10,17,18,20,21-octahydrodibenzo[b,k][1,4,7,10,13,16]hexaoxacyclooctade cine；dibenzo-18-crown-6)、二氮杂18-冠醚-6(1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazacyclooctadecane；diaza-18-crown-6)、或上述组合。
[0050]
本公开内容所述的芳香族化合物的添加剂可包括：苯甲醚(methoxybenzene)、乙炔基苯甲醚(1-ethynyl-4-methoxybenzene)、叔丁苯(tert-butylbenzene)、氟苯
(fluorobenzene)、1,2-二氟苯(1,2-difluorobenzene)、二苯醚(1,1'-oxydibenzene)、三联苯(1,4-diphenylbenzene)、4-叔丁基-2-氟苯胺(2-fluoro-4-(2-methyl-2-propanyl)aniline)、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(n-[3-(trimethoxysilyl)propyl]aniline)、或上述组合。
[0051]
本公开内容所述的含磷化合物添加剂，其可为亚磷酸三(三甲硅烷基)(tris(trimethylsilyl)phosphite；tmspi)、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(tris(2,2,2-trifluoroethyl)phosphite)、亚磷酸三苯酯(triphenyl phosphite)、乙氧基(五氟)环三磷腈(1,3,5,2,4,6-triazatriphosphorine,2-ethoxy-2,4,4,6,6-pentafluoro-2,2,4,4,6,6-hexahydro-)、或上述组合。
[0052]
本公开内容所述的含硼化合物添加剂，其可为硼酸三甲酯(trimethyl borate)、硼酸三(三甲基硅基)酯(tris(trimethylsilyl)borate)、三甲基环三硼氧烷(2,4,6-trimethyl-1,3,5,2,4,6-trioxatriborinane)、或上述组合。
[0053]
本公开内容所述的无机氧化物添加剂，其可为锂镧锆氧化物(lilazro)、锂镧锆钽氧化物(lilazrtao)、锂镧钛氧化物(lilatio)、磷酸锂(lipo)、氟代磷酸锂(lipof)、磷酸锂钛(litipo)、磷酸锂铝锗(lialgep)、磷酸锂铝钛氧化物(lialtipo)、锂锗磷硫氧化物(ligepso)、锂锡磷硫氧化物(lisnpso)、铅锆钛氧化物(pbzrtio)、铅镧锆钛氧化物(pblazrtio)、钡钛氧化物(batio)等复合材料，上述的无机氧化物的添加剂可包含多种不同的氧化态，或是al2o3、tio2、sio2、sno2、nio、zno、cao、mgo、zro2、ceo2、y2o3等，其能够降低高分子电解质的结晶度，进而增加离子电导率以及电解质的物理机械强度，有助于增强电池循环寿命。
[0054]
本公开内容所述的直链，其表示单体主要以单一方向聚合而成一长直链状聚合物。
[0055]
本公开内容所述的分子量，其采用凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography；gpc)进行分析，可用于测量高分子聚合物的分子量大小与分布，主要利用高分子通过静相(stationary phase)因大小不一而被分离，分子量较大者，其滞留时间较短；反过来说，分子量较小者，其滞留时间较长。聚合物会与标准品所滞留时间(亦可以是流出体积)与分子量的校正曲线比较，得出聚合物的相对分子量大小，依此可求出重均分子量与数均分子量，进而了解聚合物的分子量分散性。
[0056]
本公开内容所述的重均分子量，其使用统计的观点描述，可区分成总体分子量与各别分子量，所述的总体分子量是在滞留时间(亦可以是流出体积)与相对浓度关系数据中，将待测量范围内视为一总体波峰，经由加权平均得出总体峰值，并与标准品的校正曲线比较，即可求得所述的聚合物的总体分子量；所述的各别分子量是在滞留时间(亦可以是流出体积)与相对浓度关系数据中，在待测量范围内可明显分辨出各别波峰，其分辨标准为先得到待测量范围内最大相对浓度值，将相对浓度值满足至少大于或等于最大相对浓度值的5％的波峰，依据滞留时间由短到长依序命名为第一峰值、第二峰值、第三峰值、第四峰值、第五峰值、第六峰值、第七峰值、第八峰值、第九峰值、第十峰值等依此类推，并各别与标准品的校正曲线比较，即可求得所述的聚合物的各别分子量；依据最大相对浓度值的2％作为选择待测量范围的截止标准；若各别波峰交叠比例过大导致难以分辨则只需计算总体分子量。
[0057]
本公开内容所述的电导率，其采用电化学阻抗谱图(electrochemical impedance spectroscopy；eis)方法，对聚合物或是电解质施以1hz至1000khz，振幅为50mv的交流电，测量电阻值，再经由以下公式计算电导率：ci＝(1/r)
×
(l/a)，其中ci(s
·
cm-1
)为电导率，r(ω)为电阻值，l(cm)为两电极的间距，a(cm2)为待测物与电极的截面积，其中，l/a可表示为电导率系数(cm-1
)。
[0058]
本公开内容所述的电化学稳定度，其采用线性扫描伏安法(linear sweep voltammetry；lsv)，以0.1v/s扫描速率，在li/li
+
相对电压介于-5v至5v的条件下循环测量，可得到相对应产生的电流与电位关系变化结果。
[0059]
本公开内容所述的闪点，其可表示物质于一大气压下所挥发出的气体与火源接触下点燃的最低温度，测量方式可分为开口杯式与闭杯式，其中开口杯式可为克里夫兰开口杯式法，使用的仪器可举例为astm d92；其中闭杯式可为潘-马式闭杯式法、特式闭杯式法与迷你闭杯式法，使用的仪器可举例为astm d56、astm d93、astm d7094。其中聚合物的闪点为fpp(℃)，其满足以下条件：80℃《fpp《500℃；100℃《fpp《400℃；120℃《fpp《350℃；150℃《fpp《250℃；或200℃《fpp《500℃。其中电解质的闪点为fpe(℃)，其可满足以下条件：80℃《fpe《500℃；100℃《fpe《400℃；120℃《fpe《350℃；150℃《fpe《250℃；或200℃《fpe《500℃。本公开内容所述的胶态聚合物或胶态电解质与闪点范围20℃至80℃的市售液态电解质相比，具有较高的闪点表示具备耐高温的能力，有助于强化电池使用的安全性与循环寿命，避免过热导致电池内部短路而有安全上的疑虑。
[0060]
本公开内容所述的聚合物，其可经过除水纯化、萃取、大气下高温加热、高温蒸馏、高温真空干燥、低温真空干燥等再处理，以提升单体聚合效率，或是增加锂盐的溶解度，或是提升电导率。
[0061]
本公开内容所述的分子量，其表示方法可为数均分子量与重均分子量，数均分子量是以分子数统计平均的分子量，通过高分子聚合物的所有分子总重量除以分子摩尔总数；重均分子量是以重量统计平均的分子量，通过高分子聚合物的各聚体的分子量乘以其所占总重量的比例；重均分子量与数均分子量的比值可表示高分子聚合物分子量的分散程度，当比值越接近1，表示分子量的分布情况越均一；当比值数值越大，表示分子量的分布情况越分散。
[0062]
本公开内容所述的电池，其可包含正极、负极、隔离膜与电解质，隔离膜可设置于正极与负极间，电解质可充满电池整体内部结构。
[0063]
本公开内容所述的电池，其可为一次电池或二次电池，其一次电池或二次电池的电化学载具可以是钮扣式载具、卷绕式载具或层迭式载具中的至少一种，可应用于可携式电子产品如数字相机、手机、笔记本电脑、游戏机把手等需轻量且薄型的设计，亦可应用于轻型电动车、电动车等大型储电产业上。
[0064]
根据上述实施方式，以下提出具体实施例予以详细说明。
[0065]
《比较例1》
[0066]
表1呈现比较例1的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含比较例1的聚合物的电解质性质，其中me为聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数，mlc为聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数，tg为聚合物的玻璃转化温度，tm为聚合物的熔点，vc为聚合物的黏度，fpp为聚合物的闪点，mw为聚合物的重均分子量，mn为聚合物的数均分子量，r为电解质
的电阻值，l/a为电解质的电导率系数，ci为电解质的电导率数值。
[0067]
[0068]
[0069][0070]
以下各比较例与实施例的参数定义皆与比较例1表1中的参数定义相同，是以后续将不再赘述。
[0071]
《比较例2》
[0072]
表2呈现比较例2的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含比较例2的聚合物的电解质性质。
[0073]
[0074]
[0075][0076]
《比较例3》
[0077]
表3呈现比较例3的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含比较例3的聚合物的电解质性质。
[0078]
[0079]
[0080][0081]
《第四比较例》
[0082]
比较例4为未经过聚合的不同单体的性质呈现，其中表4呈现比较例4的材料的性质、材料的分子量详细数值以及包含比较例4的材料的电解质性质。
[0083]
[0084]
[0085][0086]
《实施例1》
[0087]
表5呈现实施例1的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例1的聚合物的电解质性质。
[0088]
[0089]
[0090][0091]
《实施例2》
[0092]
表6呈现实施例2的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例2的聚合物的电解质性质。
[0093]
[0094]
[0095][0096]
《实施例3》
[0097]
表7呈现实施例3的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例3的聚合物的电解质性质。
[0098]
[0099]
[0100][0101]
《实施例4》
[0102]
表8呈现实施例4的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例4的聚合物的电解质性质。
[0103]
[0104]
[0105][0106]
《实施例5》
[0107]
表9呈现实施例5的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例5的聚合物的电解质性质。
[0108]
[0109]
[0110][0111]
《实施例6》
[0112]
表10呈现实施例6的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例6的聚合物的电解质性质。
[0113]
[0114]
[0115][0116]
《实施例7》
[0117]
表11呈现实施例7的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例7的聚合物的电解质性质。
[0118]
[0119]
[0120][0121]
《实施例8》
[0122]
表12呈现实施例8的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例8的聚合物的电解质性质。
[0123]
[0124]
[0125][0126][0127]
《实施例9》
[0128]
表13呈现实施例9的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例9的聚合
物的电解质性质。
[0129]
[0130]
[0131][0132]
《实施例10》
[0133]
表14呈现实施例10的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例10的聚合物的电解质性质。
[0134]
[0135]
[0136][0137]
《实施例11》
[0138]
表15呈现实施例11的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例11的聚合物的电解质性质。
[0139]
[0140]
[0141][0142]
《实施例12》
[0143]
表16呈现实施例12的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例12的聚合物的电解质性质。
[0144]
[0145]
[0146][0147][0148]
《实施例13》
[0149]
表17呈现实施例13的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例13的聚合物的电解质性质。
[0150]
[0151]
[0152][0153]
《实施例14》
[0154]
表18呈现实施例14的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例14的聚合物的电解质性质。
[0155]
[0156]
[0157][0158]
《实施例15》
[0159]
表19呈现实施例15的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例15的聚合物的电解质性质。
[0160]
[0161]
[0162][0163]
《实施例16》
[0164]
表20呈现实施例16的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例16的聚合物的电解质性质。
[0165]
[0166]
[0167][0168]
《实施例17》
[0169]
表21呈现实施例17的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例17的聚合物的电解质性质。
[0170]
[0171]
[0172][0173]
《实施例18》
[0174]
表22呈现实施例18的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例18的聚合物的电解质性质。
[0175]
[0176]
[0177][0178]
《实施例19》
[0179]
表23呈现实施例19的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例19的聚合物的电解质性质。
[0180]
[0181]
[0182][0183]
《实施例20》
[0184]
表24呈现实施例20的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例20的聚合物的电解质性质。
[0185]
[0186]
[0187][0188]
《实施例21》
[0189]
表25呈现实施例21的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例21的聚合物的电解质性质。
[0190]
[0191][0192][0193]
《实施例22》
[0194]
表26呈现实施例22的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例22的聚合物的电解质性质。
[0195]
[0196]
[0197][0198]
《实施例23》
[0199]
表27呈现实施例23的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例23的聚合物的电解质性质。
[0200]
[0201]
[0202][0203]
《实施例24》
[0204]
表28呈现实施例24的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例24的聚合物的电解质性质。
[0205]
[0206]
[0207][0208]
《实施例25》
[0209]
表29呈现实施例25的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例25的聚合物的电解质性质。
[0210]
[0211]
[0212][0213][0214]
《实施例26》
[0215]
表30呈现实施例26的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例26的聚合物的电解质性质。
[0216]
[0217]
[0218][0219]
《实施例27》
[0220]
表31呈现实施例27的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例27的聚合物的电解质性质。
[0221]
[0222]
[0223][0224]
《实施例28》
[0225]
表32呈现实施例28的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例28的聚合物的电解质性质。
[0226]
[0227]
[0228][0229]
《实施例29》
[0230]
表33呈现实施例29的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例29的聚合物的电解质性质。
[0231]
[0232]
[0233][0234]
《实施例30》
[0235]
表34呈现实施例30的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例30的聚合物的电解质性质。
[0236]
[0237]
[0238][0239]
《实施例31》
[0240]
表35呈现实施例31的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例31的聚合物的电解质性质。
[0241]
[0242]
[0243][0244]
《实施例32》
[0245]
表36呈现实施例32的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例32的聚合物的电解质性质。
[0246]
[0247]
[0248][0249]
《实施例33》
[0250]
表37呈现实施例33的聚合物性质、聚合物分子量详细数值以及包含实施例33的聚合物的电解质性质。
[0251]
[0252]
[0253][0254]
具体而言，实施例33使用astm d93测试的fpp为128℃，实施例33使用astm d7094测试的fpp为122℃。
[0255]
虽然本公开内容已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开内容，任何熟习此技艺者，在不脱离本公开内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本公开内容的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

技术特征：
1.一种聚合物，其为电池的组成物，其特征在于，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成，所述聚合前驱物包含：至少三种单体，其中所述至少三种单体各自选自内酯、交酯或碳酸酯；其中，所述聚合物包含聚酯，所述聚酯为直链，所述聚合物的末端具有惰性基团，且所述聚合物具有如下所示的结构：b-c，其中b为所述聚酯，c为所述惰性基团。2.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下所示的结构：a1-b-c，其中a1的聚合前驱物为一元醇或一元酸，所述一元醇的含碳数或所述一元酸的含碳数大于或等于2，b为所述聚酯，且c为所述惰性基团。3.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下所示的结构：c-a2-b-c，其中a2的聚合前驱物为多元醇或多元酸，所述多元醇的含碳数或所述多元酸的含碳数大于或等于2，b为所述聚酯，且c为所述惰性基团。4.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数mlc和所述聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数me满足下列条件：0<mlc/me≤1。5.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数mlc和所述聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数me满足下列条件：2≤mlc/me<50。6.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的数均分子量mn满足下列条件：100dalton≤mn≤3000dalton。7.如权利要求6所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量mw满足下列条件：100dalton≤mw≤3000dalton。8.如权利要求7所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量mw和所述聚合物的数均分子量mn满足下列条件：1<mw/mn≤2.0。9.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的黏度vc满足下列条件：5cp<vc<5500cp。10.如权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的玻璃转化温度tg满足下列条件：-80℃<tg<0℃。11.如权利要求10所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物在温度范围tr内无熔点，tr满足下列条件：-80℃<tr<20℃。12.一种电解质，其为电池的组成物，其特征在于，所述电解质包含：
聚合物，其中所述聚合物由聚合前驱物聚合而成；以及金属盐类，其中所述聚合物与所述金属盐类均匀混和；其中，所述聚合前驱物包含至少三种单体，所述至少三种单体各自选自内酯、交酯或碳酸酯，且所述聚合物包含聚酯。13.如权利要求12所述的电解质，其特征在于，所述电解质的电导率ci满足下列条件：1
×
10-6
s
·
cm-1
≤ci。14.如权利要求12所述的电解质，其特征在于，所述电解质更包含至少一种添加剂，且所述添加剂为冠状醚。15.一种电池，其特征在于，包含：权利要求12所述的电解质；正极；负极；以及隔离膜，设置于所述正极与所述负极间。16.一种聚合物，其为电池的组成物，其特征在于，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成，所述聚合前驱物包含：至少两种单体，其中所述至少两种单体各自选自内酯、交酯或碳酸酯；其中，所述聚合物包含聚酯，所述聚酯为直链，所述聚合物的数均分子量mn满足下列条件：100dalton≤mn≤3000dalton。17.如权利要求16所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的末端具有惰性基团。18.如权利要求17所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下所示的结构：a1-b-c，其中a1的聚合前驱物为一元醇或一元酸，所述一元醇的含碳数或所述一元酸的含碳数大于或等于2，b为所述聚酯，且c为所述惰性基团。19.如权利要求17所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下所示的结构：c-a2-b-c，其中a2的聚合前驱物为多元醇或多元酸，所述多元醇的含碳数或所述多元酸的含碳数大于或等于2，b为所述聚酯，且c为所述惰性基团。20.如权利要求16所述的聚合物，其特征在于，所述聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数mlc和所述聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数me满足下列条件：0<mlc/me≤1。21.如权利要求16所述的聚合物，其特征在于，所述聚合前驱物包含的内酯与交酯的总摩尔数mlc和所述聚合前驱物包含的碳酸酯的总摩尔数me满足下列条件：2≤mlc/me<50。22.如权利要求16所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量mw满足下列条件：100dalton≤mw≤3000dalton。23.如权利要求22所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量mw和所述聚合物的数均分子量mn满足下列条件：
1<mw/mn≤2.0。24.如权利要求16所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的黏度vc满足下列条件：5cp<vc<5500cp。25.如权利要求16所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的玻璃转化温度tg满足下列条件：-80℃<tg<0℃。26.如权利要求25所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物在温度范围内tr无熔点，tr满足下列条件：-80℃<tr<20℃。27.一种电解质，其为电池的组成物，其特征在于，所述电解质包含：聚合物，其中所述聚合物由聚合前驱物聚合而成；以及金属盐类，其中所述聚合物与所述金属盐类均匀混和；其中，所述聚合前驱物包含至少两种单体，所述至少两种单体各自选自内酯、交酯或碳酸酯，且所述聚合物包含聚酯。28.如权利要求27所述的电解质，其特征在于，所述电解质的离子电导率ci满足下列条件：1
×
10-6
s
·
cm-1
≤ci。29.如权利要求27所述的电解质，其特征在于，所述电解质更包含至少一种添加剂，且所述添加剂为冠状醚。30.一种电池，其特征在于，包含：权利要求27所述的电解质；正极；负极；以及隔离膜，设置于所述正极与所述负极间。

技术总结
本公开内容提供一种聚合物，其为电池的组成物，所述聚合物由聚合前驱物聚合而成。聚合前驱物包含至少两种单体，各单体选自内酯、交酯或碳酸酯。所述聚合物包含聚酯，且聚酯为直链。藉此，本公开内容的高分子聚合物在室温下呈现凝胶状态，不仅具有固态电解质的优良的力学性能，也同时具备液态电解质的高离子传导特性，并有助于解决电解质容易挥发、泄露等的安全问题。全问题。


技术研发人员：陈伟源 陈柏村 陈日贤 吕怡柔 蔡承谕 邓钧鸿
受保护的技术使用者：星欧光学股份有限公司
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/7/31