[发明专利]具有凝胶电解质的电化学电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有凝胶电解质的电化学电池。

背景技术

电解质是凝胶电解质的电化学电池是公知的，尤其是在电极之间的电解质内基于锂离子循环工作的电化学电池。在这种电化学电池中，使用凝胶电解质以代替液体电解质或者固体聚合物电解质是有利的，因为与使用液体电解质相比，由于凝胶电解质不具有自由液体，不存在自由液体保证了更高的安全性，同时保持高离子传导性。由于凝胶电解质比聚合物电解质更有弹性，以及允许工艺更简单，因此，与固体聚合物电解质相比也同样是有利的。

制造包括锂阳极、阴极和凝胶电解质的电化学电池的方法是公知的，该方法包括将阳极薄膜、隔板和阴极薄膜进行堆叠，将该组装的元件插入随后将密封的塑料金属包中，将电解质组合物注入组装的电池中，密封该塑料金属包。电解质组合物包括可交联聚合物，该聚合物在塑料金属包密封后进行交联。根据US 2007/0111105(Zaghib等)，通过电子束辐射或者通过热引发剂来促进交联。根据WO 2004/045007(Zaghib等)，电解质组合物中聚合物的交联通过80℃时的热处理来进行。

在任何情况下，制备具有凝胶电解质的电化学电池的现有技术的方法要求热处理和/或添加引发剂，以从液体电解质获得凝胶电解质。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电化学电池的制造方法，该方法不需要任何热处理或引发剂，并提供具有更高库仑效率的电化学电池。

根据本发明的一个方面，提供了一种电化学电池的制造方法，该电化学电池具有被隔板分隔的阳极和阴极、和凝胶电解质，所述方法包括以下步骤：组装阳极、阴极和隔板，以及在阳极和阴极之间注入液体电解质组合物，所述液体电解质组合物包含聚合物、非质子液体溶剂和锂盐，其中：

-液体电解质组合物中的聚合物具有能够通过阳离子聚合而聚合的官能团；以及

-该电池接受包括充电步骤和放电步骤的电化学循环。

根据本发明的另一方面，提供了一种通过所述方法获得的电化学电池。

优选地，电化学电池包含在阳极和阴极之间，被凝胶电解质浸渍的隔板，其中凝胶电解质包含被液体溶剂和锂盐凝胶的聚合物。

具体实施方式

用来制造液体电解质组合物的聚合物是其侧基通过阳离子路径可聚合的聚合物。聚合物侧基优选为烯丙基或者环醚基，例如环氧乙烷基、氧杂环丁烷基(oxetanyl)、四氢呋喃基和四氢吡喃基。聚合物可以是具有阳离子聚合基团作为侧基的直链聚合物。该聚合物也可以是具有阳离子聚合基团作为末端基团的枝化聚合物。直链聚合物可以通过具有侧基的丙烯酸酯或/和具有侧基的甲基丙烯酸酯的自由基聚合来合成。优选的聚合物是具有至少两种不同单体单元的共聚物。例如，共聚物可以具有下述的单体单元A和B：

其中：

R¹和R³的每个是H或甲基，

R²是非聚合基团，

R⁴是通过阳离子路径可聚合的基团，

n是共聚物中单体单元A的数量，m是共聚物中单体单元B的数量，

所述共聚物具有的分子量优选为200,000至700,000，m/(n+m)比优选为0.1至0.6。

非聚合基团可以选自：

-烷基、烯基、环烷基和芳基；

-通过插入杂原子从烷基或者烯基衍生出的基团，例如氧烷基、氧烯基、氮烷基和氮烯基；

-环中具有杂原子(O或N)的环烷基或者芳基。

具有阳离子聚合侧基的直链聚合物可以来自Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd的商品名称ACG ELEXCEL^TM。具有阳离子聚合基团的枝化聚合物也可以来自Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd的商品名称ERM-1ELEXCEL^TM。