[发明专利]混合固体电解质膜、其制造方法及包括其的锂离子电容器

说明书

相关申请的引用 

本申请要求并以引用方式结合本国优先权申请和外国优先权申请如下： 

“相关申请的引用 

本申请要求在35U.S.C.Section 119下于2010年12月16日提交的韩国专利申请系列第10-2010-0129227号的权益，由此将其全部内容以引用方式结合于本申请中。” 

技术领域

本发明涉及一种混合固体电解质膜、和制造其的方法以及包括其的锂离子电容器，更特别地，涉及一种用于具有高耐受电压和高能量密度的锂离子电容器的混合固体电解质膜、以及制造其的方法和包括其的锂离子电容器。 

背景技术

由于锂离子电容器(LIC)需要负极活性物质的预掺杂工艺，因此具有诸如高的制造成本和费力的制造过程(制造工艺)的问题。 

通常，LIC使用可以嵌入锂离子的碳材料作为负极活性物质，但是从能量密度的观点来看，使用锂金属或其合金是更有利的。 

然而，在使用锂和锂金属作为负极活性物质的LIC的情况下，由于在使用时反复的充电和放电，针状锂金属(树枝状晶体)沉积在负极上。因此，沉积的锂金属损坏隔膜，使得LIC短路。 

作为避免该缺陷的手段，正在进行尝试通过使电解质成为固态来防止溶液的泄漏。还认为电解质的凝固(固化)具有抑制当使用锂金属等时在负极中产生树枝状晶体的效果。 

通常，作为LIC的电解质，已经使用了含水和非水液体电解质；通过用电解质溶液浸渍高分子电解质而形成的凝胶电解质；以及无机材料的固体电解质，诸如LiI和Li₃N。 

然而，在上述电解质的情况下，由于它们没有充分解决由于沉积在负极上的锂金属引起的各种问题，因此需要一种解决所述问题的方法。 

发明内容

已经发明了本发明，以便克服上述问题，因此，本发明的一个目的是提供一种通过防止锂金属沉积在负极上而能够改善电容器的安全性的锂离子电容器的固体电解质膜。 

而且，本发明的另一个目的是提供一种制造锂离子电容器的固体电解质膜的方法。 

此外，本发明的又一个目的是提供一种能够通过包括固体电解质膜用没有预掺杂工艺的简单工艺而制造的锂离子电容器。 

根据用来实现所述目的的本发明的一个方面，固体电解质膜是包括锂电解质盐、有机聚合物、和无机材料的混合固体电解质膜。 

锂电解质盐可以是选自由LiN(CF₃SO₂)₂、LiCF₃SO₃、LiPF₆、LiBF₄、和LiClO₄组成的组中的一种或多种。 

有机聚合物可以是选自由具有100,000至5,000,000的重均分子量的含氧原子的高分子化合物组成的组中的一种或多种。 

无机材料可以是选自由锂(Li)、磷(P)、硅(Si)、钛(Ti)、锆(Zr)、铝(Al)、钙(Ca)、以及镁(Mg)组成的组中的一种或多种元素的氧化物或硫化物、或它们的混合物。 

而且，根据用来实现所述目的的本发明的另一个方面，提供了一种制造固体电解质膜的方法，包括：将包括锂电解质盐、有机聚合物、和无机材料的混合物施加在金属的一个或两个表面上。 

该金属可以是选自由不锈钢、铜、锂、镍、以及它们的合金组成的组中的一种或多种。 

而且，该混合物可以包括锂电解质盐5至25wt％、有机聚合物35至55wt％、以及无机材料30至50wt％。 

而且，根据用来实现所述目的的本发明的又一个方面，提供了一种锂离子电容器，包括：正极；负极；以及混合固体电解质膜，该混合固体电解质膜包括锂电解质盐、有机聚合物、和无机材料。 

正极可以包括活性炭作为活性物质。 

负极可以包括包含锂金属的材料作为活性物质。 

此外，根据用来实现所述目的的本发明的又一个方面，提供了一种锂离子电容器，包括：正极，所述正极包括活性炭作为活性物质层；负极， 所述负极包括包含锂金属的材料作为活性物质层；以及混合固体电解质膜，所述混合固体电解质膜包括锂电解质盐、有机聚合物、和无机材料。 

根据本发明的实施方式，锂离子电容器可以不包括另外的隔膜。 

根据本发明的实施方式，可以使用混合固体电解质膜作为隔膜。 

具体实施方式

在下文中，将详细地描述本发明的优选实施方式。