[发明专利]胶态高分子电解液前体组合物及包含其的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解液前体组合物及其所得的电解液，尤其是胶态高分子电解液前体(gel-type polymer electrolyte precursor)组合物及其所得的电解液。 

背景技术

随着可携式电子产品的快速发展和普遍化，锂离子二次电池因重量轻与具有高电压与高能量密度等特点，使得其需求与日剧增。另外，当电子产品的需求朝着薄小化和具有挠曲性发展时，在锂离子二次电池中使用高分子电解质因而变得迫切需要，并引起广泛研究。 

锂离子高分子电池使用高分子电解质有许多的优点，无电解液泄漏的危险、可以制造超薄大面积或有角度的电池、重量轻、较低的蒸气压和自放电率，大大增加了锂离子二次电池在商业上的功效。 

为了研究具有柔软薄片型外壳的薄型电池(thin type battery)，已有数种胶态高分子材料配合电解液组成被研究，诸如聚环氧乙烷(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)等系统及其衍生物聚合体或共聚体。一般高分子电池用的胶态高分子电解液的制程，是先将其成膜后去溶剂，再将高分子膜放置于活性物质层间堆栈或涂布于活性物质表面制成电池芯，接着灌入液态电解质，并将电极板之间黏着，因此在充放电过程中锂离子嵌入及嵌出，降低极板多层结构的膨胀或收缩，电池使用寿命长，但是制程复杂。 

因此，本发明提供一种可用于二次电池的胶态高分子电解液前体组合物，其可产生胶态高分子电解液，以提高二次电池的效能。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种胶态高分子电解液前体组合物，其可快速形成软性凝胶(Soft gels)，应用于碱金属二次电池可改善电极间的界面兼容 性，增进正负极间锂离子的传导，提高电池的性能。本发明的胶态高分子电解液用于锂离子二次电池具有不漏液的特性；此胶态高分子电解液能快速地产生化学交联反应，缩短形成凝胶的时间；形成的交联结构网罗住大于百分之九十五以上的电解液；有高离子导电特性。 

本发明所述的胶态高分子电解液前体组合物包含： 

a)双马来酰亚胺单体或双马来酰亚胺寡聚物，其中该双马来酰亚胺寡聚物由巴比托酸(barbituric acid)与双马来酰亚胺(bismaleimide)反应生成； 

b)具有式(I)所示结构的化合物， 

式(I) 

其中，X为氧、有机碳氢化合物、有机碳氢氧化合物、寡聚物、或是高分子聚合物；n为2或3；A独立地为 或 其中m为0～6的整数，X为氢、-CN、-NO₂、或卤素；以及，R¹独立地为氢、或具有1～4个碳的 烷基。 

c)非水性金属盐电解质； 

d)非质子溶剂；及 

e)自由基起始剂。 

此外，本发明亦提供碱金属族二次电池，该电池：包含负极，其可电化学嵌入/迁出碱金属；正极，包含电化学嵌入/迁出碱金属的电极活性物质；及胶态高分子电解液，其中该胶态高分子电解液经由加热聚合/交联上述胶态高分子电解液前体组合物而制备。 

以下通过数个实施例及比较实施例并结合附图，更进一步说明本发明的方法、特征及优点，但它们并非用来限制本发明的范围，本发明的范围 应以所附权利要求书为准。 

附图说明

图1所示的反应式(I)说明含双马来酰亚胺寡聚物组合物的制备合成程序。 

具体实施方式

本发明所提供的碱金属族二次电池包含正极、负极、以及胶态高分子电解液。 

胶态高分子电解液 

本发明所述的胶态高分子电解液，系经由加热聚合/交联胶态高分子电解液前体组合物而制备。详细来说，首先，将本发明所述的胶态高分子电解液前体组合物，经灌液过程注入铝箔袋型电池内，电池经封装程序后，再经原位加热发生热聚合(in-situ heating polymerization)，形成胶态高分子电解质。热聚合温度范围为30～130℃，其中两种高分子前体物形成交联型共聚物(copolymers)，胶态高分子电解质可密合正负极极板，制程兼容性高。 

该胶态高分子电解液前体组合物，包含： 

a)双马来酰亚胺单体或双马来酰亚胺寡聚物，其中该双马来酰亚胺寡聚物系由巴比托酸(barbituric acid)与双马来酰亚胺(bismaleimide)反应生成； 

b)具有式(I)所示结构的化合物， 

式(I)