[发明专利]固体聚合物电解质

说明书

本发明涉及聚合物组合物，包含：a)热塑性共聚酯，该热塑性共聚酯包含i.相对于聚合物组合物的总重量，以5至50重量％的量的聚酯硬链段；ii.数均分子量为2000至10000g/mol的软链段；和b)金属盐；和c)有机腈组分，并且其中金属盐以10至80重量％的重量百分比存在，有机腈组分以10至80重量％的重量百分比存在，并且软链段以10至80重量％的重量百分比存在，其中重量百分比是相对于金属盐、有机腈组分和软链段的总重量的；以及包含聚合物组合物的电池。

本发明涉及可用作固体聚合物电解质的聚合物组合物和包含该聚合物组合物的电池。

固体聚合物电解质(SPE)是已知的，并且例如描述于Qingwen Lu等人Journal ofMembrane Science 425-426(2013)105-112中。该文献描述了聚砜(PSF)聚(环氧乙烷)(PEO)电解质和琥珀腈(SN)作为固体溶剂溶解锂盐。该体系的缺点是导电率仍然不足并且体系中的无定形相的量非常高。该体系仍表现出不足的机械性能。此外，聚砜(PSF)聚(环氧乙烷)(PEO)电解质很难制备，并且基于PSF的体系需要较高的加工温度，这限制了其在应用中的使用潜力。

包含琥珀腈的替代性SPE膜也是已知的，例如描述于US2014/0255772中。这些体系基于交联的聚醚。这些体系的制备笨拙复杂，因为混合后必须进行交联，这阻止了进一步加工成商品。另外，US2014/0255772中公开的机械性能不足，因为断裂伸长率和拉伸强度不足。

基于各种硬链段和作为软链段的PEO的固体聚合物电解质(SPE)也是已知的并且例如描述于WO2017005903中。该文献描述了基于热塑性弹性体的SPE，该热塑性弹性体包含含有聚酯、聚酰胺或二酰胺的硬嵌段以及离子导电性软嵌段和金属盐。然而，这些SPE具有以下缺点：它们的离子导电率不足，尤其是在较低温度(诸如室温)下。这限制了其应用潜力，尤其是在高充电和/或放电速率下的应用潜力。

因此，本发明的一个目的是提供一种聚合物组合物，其可以充当固体聚合物电解质，并表现出高导电率和较少的这些缺点。

该目的通过如下聚合物组合物得到实现，该聚合物组合物包含：

a)热塑性共聚酯，该热塑性共聚酯包含

i.相对于聚合物组合物的总重量，以5至50重量％的量的聚酯硬链段，和

ii.数均分子量为2000至10000g/mol的软链段；和

b)金属盐；和

c)有机腈组分，并且其中

金属盐以10至80重量％的重量百分比存在，有机腈组分以10至80重量％的重量百分比存在，并且软链段以10至80重量％的重量百分比存在，其中重量百分比是相对于金属盐、有机腈组分和软链段的总重量的。

在一个优选的实施方式中，金属盐以20至80重量％的重量百分比存在，有机腈组分以10至70重量％的重量百分比存在，并且软链段以10至70重量％的重量百分比存在，其中重量百分比是相对于金属盐、有机腈组分和软链段的总重量的。

附图说明

在图1-5中示出了三元图，其指示本发明的实施方式的组成范围(灰色区域)以及对比实验A-D(数据点被标记为CE A-D)和实施例1-18(数据点标记为Ex 1-18)的组成。组成以相对于组合物中的金属盐、有机腈组分和软链段的总重量的重量百分比表示。

图1

本发明的一个实施方式，其中金属盐以10.0至80.0重量％的重量百分比存在，有机腈组分以10.0至80.0重量％的重量百分比存在，并且软链段以10.0至80.0重量％的重量百分比存在，其中重量百分比是相对于金属盐、有机腈组分和软链段的总重量的。

图2