[发明专利]用于形成锂或钠电池的聚合物电解质的高压稳定共聚物

说明书

本发明涉及用于形成锂电池或钠电池的聚合物电解质的共聚物。为了以简单、成本有利和适于批量生产的方式提供可与高压阴极活性材料组合使用且使得能够提供具有高的、也足以用于电动车辆的能量密度的固体电解质‑锂‑或‑钠‑电池和/或‑电池组的聚合物电解质，该共聚物包含至少两种可传导离子的聚合物，其中该共聚物包含至少一种通过开环聚合而聚合的聚合物，和/或至少一种通过丙烯腈和/或至少一种丙烯腈衍生物的自由基聚合而聚合的聚合物，和至少一种具有至少一个如下化学通式的重复单元的聚丙烯酸酯。此外，本发明涉及这种聚合物电解质及其制备方法以及阴极、隔膜、保护层、阳极和电池。

技术领域

本发明涉及用于形成锂电池或钠电池的聚合物电解质的共聚物、这种聚合物电解质及其制备方法，以及阴极、隔膜、保护层、阳极和电池。

背景技术

锂电池以及钠电池（British Polymer Journal 20 (1987)）已经从很多年前已知。

该领域的最新发展是例如用于二次电池组的固体电解质-锂电池或-钠电池，其与常规的液体电解质-锂电池或-钠电池不同而使用固体电解质代替液体电解质，例如聚合物电解质或无机离子导体，并且可以具有例如高于400 Wh/kg的高能量密度以及特别是由于避免液体电解质而具有高安全性。然而，目前的固体电解质-锂电池或-钠电池的性能和就绪通常还是受到具有低离子可传导性的固体电解质和/或具有低容量的阴极活性材料的限制。

特别是阴极电势≥4 V，例如阴极电势为大约5 V的高压阴极活性材料可以具有高容量。

然而，常规的聚合物电解质通常需要其中阴极电势保持相对于锂（Li⁺/Li）而言低于例如4.0 V的电化学环境，以使得足够高的循环次数和/或足够长的时间段保持稳定，并且可能在高压范围内的电压，例如≥4 V下不稳定。这阻碍了将这种聚合物电解质与具有高容量的高压阴极活性材料组合使用，并且导致这种聚合物电解质通常仅与阴极电势相对于锂（Li⁺/Li）而言低于4.0 V且具有较低容量的阴极活性材料组合使用，然而由此通常将这种系统的能量密度限制在不足以用于电动车辆的值上。

在大量科学出版物中讨论了此类问题，例如Advanced Energy Materials 5(2015) 1402235、Advanced Energy Materials 5 (2015) 1501082、Advanced FunctionalMaterials 17 (2007) 2800、Electrochimica Acta 238 (2017) 21、ElectrochimicaActa 212 (2016) 372、Electrochimica Acta 169 (2015) 61、Electrochimica Acta 164(2015) 108、Electrochimica Acta 159 (2015) 93、Journal of Power Sources 146(2005) 386、Journal of Power Sources 334 (2016) 154、Journal of Power Sources298 (2015) 166、Journal of Power Sources 295 (2015) 139、Journal of PowerSources 246 (2014) 846、J. Electrochem. Soc. 156 (2009) A577、J. Electrochem.Soc. 140 (1993), 2726和Scientific Reports 4 (2014) 3815。

文献EP 1 215 244 B1涉及一种用于电池或电池组的电解质溶液的固化材料。

发明内容