[发明专利]压敏胶粘剂电解质

说明书

本发明涉及压敏胶粘剂聚合物电解质，其具有超过1N/cm的通过测试A的剥离粘附性和超过10^‑6(欧姆*cm)^‑1的通过测试B的离子传导率，所述压敏胶粘剂聚合物电解质通过使包括至少以下组分的混合物聚合而制备：·5–60重量％的来自具有4‑15个碳原子的(甲基)丙烯酸酯的组的丙烯酸酯单体，其作为均聚物将具有低于‑30℃的通过测试C的T_g，·10–80重量％的来自具有4‑25个碳原子并且包含至少一个杂原子的(甲基)丙烯酸酯的组的丙烯酸酯单体，其作为均聚物将具有低于100℃的通过测试C的T_g，·0.05–10重量％的引发剂，·2–13重量％的传导盐，·任选的增塑剂，优选地以5‑50重量％的分数，·以及任选的溶剂，其在聚合之后典型地至少部分地、例如基本上完全地被除去，其中任选地仅在聚合期间或在聚合之后至少按比例地、例如完全地添加所述组分的一种或多种。

技术领域

本发明涉及压敏胶粘剂电解质以及用于制造胶带形式的压敏胶粘剂电解质的方法以容许其以已知的液体或固体电解质的形式更容易地加工成完整的电化学体系或单元电池例如电池、传感器或电致变色单元电池。这些电化学体系或单元电池通常由载体材料、集流体、负极材料、正极材料和电解质组成。

背景技术

如今，电解质广泛用于各种应用中，从一次和二次电池到电致变色应用，即其在电致变色系统中的使用。

一般而言，电解质是作为固体、作为液体或以离子解离溶液形式存在的化合物。在电场的外部影响下，该化合物沿着场线移动。然而，可能的周围基质(聚合物、无机材料、陶瓷、膜)也常常与解离的化合物(传导盐)一起称为电解质。下面将使用后者的更广泛的定义。

电解质的核心功能是至少一种离子物种的离子传导率，而电解质对系统的其他化学组分表现为基本上化学惰性的，其既不传导其他化学组分，也不吸收其他化学组分或与之反应。电化学单元电池如一次或二次电池、电致变色系统或基于电化学的传感器典型地由两个半单元电池构建，除了某些离子的流动即交换外，所述两个半单元电池必须在化学上和在电学上保持彼此分隔以使得它们能够以预定的方式发挥作用。

对于半单元电池的分隔已知的或存在的所有电解质都有一个明显的缺点：它们必须通过昂贵且不便的工艺和产品设计而与半单元电池组装在一起。

现有技术已知这样的电解质，其将例如通过夹紧片状或幅面状材料、以相应的幅面张力牢固地卷绕或在侧面粘合至第三材料而被机械地组装在一起。还已知这样的电解质，其本身通过在半单元电池的组装之后的化学固化而发挥胶粘剂的功能。它们以液体形式施加到一个半单元电池，与第二半单元电池组装在一起并且随后固化。固化通过热或借助于光化辐射例如紫外辐射引发。

缺点是固化代表成本高昂的额外工艺步骤，其需要时间、开发努力以及复杂的工艺工程化和工艺监控技术。此外，借助于粘性液体电解质将半单元电池组装在电池或电致变色系统中导致厚度的相当大的波动，这妨碍具有精确限定的厚度以及因此的产品性质的产品设计。特别是在功能层(集流体、负极材料、正极材料、电解质)的卷绕的(圆柱形单元电池)或折叠的(袋式单元电池)多层构造的情况下，对均匀的层构造的过程控制是不可能的，并且结果是代价高昂的废弃物。为了减少废弃物，在一些情况下试图在卷绕后将未固化的电解质预聚物(“浆料”)注入单元电池中，然后将其固化。然而，即使利用这种工艺也不可能监控或精确地控制层厚度。

除了简单的制造和易用性之外，还存在电解质的其他重要性质：在宽温度范围内的高离子传导率、循环稳定性、防火安全性、光学透明性、对健康无不利影响、再利用的可能性以及对其他活性材料的化学稳定性。而且，混合物中的聚合物(例如，PMMA)的比例越大，离子传导率越低。如果聚合物分数(比例)太小，则尺寸稳定性不再足以可靠地防止机械损坏和短路，因此需要将多孔膜隔膜另外引入到电解质层中，这使工艺复杂化并使其更加昂贵。