[发明专利]聚合物电解质、利用其的锂二次电池及其制备方法

说明书

本发明涉及在将多孔性纳米纤维网用作电解质基体来形成电极组装体后，注入混合有凝胶聚合物形成用单体和聚合引发剂的有机电解液，通过聚合反应来形成凝胶聚合物电解质，多孔性纳米纤维网维持网状，从而可防止正极和负极之间的短路来确保安全性的聚合物电解质、利用其的锂二次电池及其制备方法。本发明的聚合物电解质包括：包含多个纳米纤维的多孔性纳米纤维网；以及凝胶聚合物部，浸渍于上述多孔性纳米纤维网，上述凝胶聚合物部在使包含非水性有机溶剂、锂盐的溶质、凝胶聚合物形成用单体及聚合引发剂的有机电解液浸渍于上述多孔性纳米纤维网后，使上述凝胶聚合物形成用单体发生聚合反应来形成。

技术领域

本发明涉及聚合物电解质、利用其的锂二次电池及其制备方法，尤其涉及如下的聚合物电解质、利用其的锂二次电池及其制备方法，通过浸渍于多孔性纳米纤维网的凝胶聚合物形成用单体的聚合反应来构成凝胶聚合物电解质，可借助多孔性纳米纤维网来防止正极和负极之间的短路。

背景技术

以往，作为锂二次电池的电解质，通常使用将非水类(non-aqueous)电解液浸渍于被称为隔板的具有细孔的膜的电解质。近期，与这种液体类的电解质相比，利用由聚合物形成的聚合物电解质的锂二次电池(聚合物电池)更受瞩目。

这种聚合物电池在聚合物中使用使液体电解液浸渍的凝胶形态的电解质。由于电解液包含于聚合物中，因而液体难以泄漏，因此具有可提高电池的安全性，并且可自由形成电池的形状的优点。

由于与仅包含电解液的电解质相比，这种聚合物电解质的锂离子的导电性低，因而执行使聚合物电解质的厚度变薄的方法。但是，若使聚合物电解质的厚度变薄，则存在聚合物电解质的机械强度下降，且在制备电池时，导致正极和负极短路，从而容易使聚合物电解质受损的问题。

在韩国公开特许公报10-2006-1743号中，提出了锂二次电池，在具有可使锂实现可逆的嵌入/脱嵌的正极、负极及电解质的锂二次电池中，上述电解质包含环形碳酸酯、含有具有烷基取代基的内酯类化合物的非水性有机溶剂、锂盐及凝胶形成化合物。

但是，由于上述二次电池具有正极和负极之间借助凝胶型电解质分离的结构，因而存在若以厚膜的方式形成电解质，则离子传导度下降，若以薄膜的方式形成电解质，则在正极和负极之间发生短路的问题。

在韩国公开特许公报10-2004-84117号中，提出了锂离子聚合物电池的制备方法，以正极、分离膜、负极的顺序层叠，来插入于铝层压膜，在注入混合有液体电解液、经聚合的高分子、反应性单体或大分子单体、聚合引发剂等的前体后真空封入，在60℃～80℃温度的恒温腔室中最多维持1小时30分钟左右来进行聚合，从而制备凝胶聚合物电解质。

上述锂离子聚合物电池的制备方法的特征在于，添加使用一个或两个以上的可与具有聚合于前体的丙烯酸酯基的高分子发生反应的丙烯酸酯(acrylate)单体的互穿聚合物网络(IPN，Interpenetrating Polymer Network)、己二醇二丙烯酸酯(HDDA，Hexanedioldiacrylate)和使用至少一个具有两个以上的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(Triethyleneglycoldimehtacrylate)、四乙二醇二丙烯酸酯(Tetraethyleneglycoldiacrylate)等的反应基的丙烯酸酯的反应性改性剂，来改变它们的组成比，从而改变凝胶聚合物电解质的物性。

上述锂离子聚合物电池的制备方法存在随着使用由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)形成的无纺布分离膜，气孔度低，且由于涂敷层的厚度厚而导致离子传导度下降的问题。

发明内容

技术问题

本发明人发现若在使用由纳米纤维形成的多孔性纳米纤维网作为电解质基质来形成电极组装体后，注入混合有凝胶聚合物形成用单体和聚合引发剂的有机电解液，并引导附加聚合反应，则凝胶聚合物形成用单体通过快速的聚合反应来形成凝胶聚合物电解质，但多孔性纳米纤维网仍维持网状。本发明基于这种发现而实现。