[发明专利]具有固体聚合物电解质的高温锂电池

权利要求书

1.一种电化学电池，该电池包含：

负电极；

正电极；

放置在所述负电极和所述正电极之间的微相分离的固体聚合物电解质，所述电解质包含：

第一聚合物相，所述第一相提供离子电导率；以及

第二聚合物相，所述第二相提供机械结构，且所述第二相具有不低于190℃的软化温度。

2.如权利要求1所述的电池，其中所述负电极的所述熔点低于所述第二聚合物相的所述软化温度。

3.如权利要求1所述的电池，其中所述负电极的所述熔点不高于约180℃。

4.如权利要求1所述的电池，其中所述负电极包含锂。

5.如权利要求1所述的电池，其中所述第一相选自聚醚、聚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、烷基碳酸酯、聚腈、聚硅氧烷、聚膦嗪、聚烯烃、聚二烯及其组合。

6.如权利要求1所述的电池，其中所述第一相包含具有主链和侧基的梳状聚合物。

7.如权利要求6所述的电池，其中所述主链选自聚硅氧烷、聚膦嗪、聚醚、聚二烯、聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯及其组合。

8.如权利要求7所述的电池，其中所述侧基选自低聚醚、取代的低聚醚、腈基、砜、硫醇、聚醚、聚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、烷基碳酸酯、聚腈、其他极性基团及其组合。

9.如权利要求1所述的电池，其中所述第二相选自聚(苯醚)、聚(2，6-二甲基-1，4-苯醚)(PXE)、聚(苯硫醚)、聚(苯硫醚砜)、聚(苯硫醚酮)、聚(苯硫醚酰胺)、聚(苯硫醚酮酮)、聚(醚醚酮)、聚砜及其组合。

10.如权利要求1所述的电池，其中多个至少两种均聚物形成所述第一相和所述第二相，所述均聚物能够通过自组装进行微相分离。

11.如权利要求1所述的电池，其中多个嵌段共聚物形成所述第一相和所述第二相。

12.如权利要求11所述的电池，其中所述嵌段共聚物结构包含以下结构：

其中Ar选自：

其中：

Y选自酮、砜、亚异丙基、六氟亚异丙基、酰胺和氧；

R₁、R₂、R₃、R₄和R₅各自选自氢、烷基、卤代烷基、烯烃、芳香环、硅氧烷和具有O和S醚键的烷基；

n是从1到10的整数；

a是从约10到90的整数；且

b是从约10到90的整数。

13.如权利要求12所述的电池，其中所述嵌段共聚物结构还包含具有以下结构的额外基团：

所述额外基团与权利要求12的聚合物连接以形成以下结构：

且其中c是从约10到90的整数。

14.一种电化学电池，该电池包含：

负电极；

正电极；

放置在所述负电极和所述正电极之间的固体聚合物电解质，所述电解质包含：

多个嵌段共聚物链的缔合，每个链包含：

至少一个离子导电嵌段；

与所述离子导电嵌段不混溶的至少一个PXE嵌段；

其中所述链以包含以下的连续基质的有序纳米结构排列：

由离子导电嵌段的缔合限定的第一域；以及

由PXE嵌段的缔合限定的第二域。

15.一种操作电化学电池的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供电化学电池，该电池包含：

(i)正电极；

(ii)包含锂金属的负电极；以及

(iii)放置在所述负电极和所述正电极之间的微相分离的固体聚合物电解质，所述电解质包含：

1.第一聚合物相，所述第一相提供离子电导率；以及

2.第二聚合物相，所述第二相具有不低于190℃的软化温度；

(b)将所述电池加热至工作温度；

(c)给所述电池充电；以及

(d)当所述电池放电时，使所述电池为外部负载提供能量。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述工作温度不高于160℃。