[发明专利]凝胶电解质及其前驱物

说明书

凝胶电解质前驱物的实例包括锂盐、溶剂、氟化单体、氟化交联剂和引发剂。凝胶电解质前驱物的另一实例包括锂盐、溶剂和氟化单体，其中氟化单体是2‑(三氟甲基)丙烯酸甲酯、2‑(三氟甲基)丙烯酸叔‑丁酯或其组合。可将由凝胶电解质前驱物形成的凝胶电解质并入到锂基电池中。

背景技术

二次或可充电锂基电池常常用在许多固定和便携式装置中，例如在消费性电子产品产业、汽车产业和航空航天产业中遇到的那些装置。锂类的电池已由于多种原因而得到普及，包括：相对较高的能量密度、与其他种类的可充电电池相比时通常不出现任何记忆效应、相对较低的内阻、以及在不使用时的低自放电速率。锂电池在其有用的寿命期间经历重复的功率循环的能力使其成为有吸引力且可靠的电源。

发明内容

本文所公开的凝胶电解质前驱物的实例包括锂盐、溶剂、氟化单体、氟化交联剂和引发剂。本文所公开的凝胶电解质前驱物的另一实例包括锂盐、溶剂和氟化单体，其中氟化单体是2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、2-(三氟甲基)丙烯酸叔-丁酯或其组合。可将由凝胶电解质前驱物的任一实例形成的凝胶电解质并入到锂基电池中。

本文公开的锂基电池的实例包括正电极、负电极、由凝胶电解质前驱物形成的凝胶电解质、以及浸泡在凝胶电解质中的微孔聚合物隔板。正电极包括锂基活性材料。负电极包括硅基活性材料。在实例中，凝胶电解质前驱物包括锂盐、溶剂和氟化单体。微孔聚合物隔板设置在正电极与负电极之间。

附图说明

通过参考以下详细说明和附图，本发明的实例的特征将显而易见。

图1是锂基电池的实例的透视示意图所述锂基电池具有由并入在其中的凝胶电解质前驱物的实例形成的凝胶电解质的实例。

具体实施方式

锂基电池通常通过在负电极(有时称作阳极)与正电极(有时称作阴极)之间可逆地传递锂离子来运作。负电极和正电极位于用适合于传导锂离子的电解质溶液浸泡的多孔聚合物隔板的相对侧上。在充电期间，锂离子插入(例如，嵌入、合金化等)到负电极中，且在放电期间，从负电极提取锂离子。每一电极还与相应的集电器相关联，所述集电器通过允许电流在负电极与正电极之间通过的可中断外部电路来连接。

用于锂基电池中的传统液体电解质可在负电极的活性材料中流进和流出。负电极活性材料可在电池的充电期间经历体积膨胀。更具体地说，在充电期间发生的负电极活性材料的锂化可导致活性材料膨胀。例如，可在锂基电池中用作负电极的活性材料的硅活性材料具有V_Si:V_Li4.4Si＝1:4.0的体积膨胀，这意味着近似300％的体积膨胀。作为另一实例，也可用作负电极活性材料的亚氧化硅活性材料具有V_SiOx:V_LiSiOx＝1:2.3的体积膨胀，这意味着近似130％的体积膨胀。此体积膨胀可在活性材料中产生孔和/或增加活性材料中现有的孔的大小。在使用时，传统的液体电解质可能会流进和流出这些孔并使活性材料变干，这可能使活性材料降级。

当由本文公开的凝胶电解质前驱物的实例形成的凝胶电解质用于锂基电池中时，凝胶电解质允许锂离子行进经过凝胶电解质，无需凝胶电解质流进和流出负电极活性材料。凝胶电解质具有黏度(例如，从约10mPaS到约10,000mPa S)，所述黏度足够高而使凝胶电解质不会流进和流出负电极活性材料，且足够低而使锂离子能够行进经过凝胶电解质。因此，其中并入凝胶电解质的锂基电池能够在不使活性材料变干的情况下进行充电和放电。