[发明专利]聚合物溶液电解质

说明书

公开了液体电解质组合物，其包含锂盐、沸点为至少200℃的一种或多种溶剂、以及溶解的聚合物。还公开了含有该液体电解质组合物的纽扣电池和层叠箔积层电池。

技术领域

本公开涉及用于电池的液体电解质和含有该电解质的电池，并且具体涉及含有聚合物溶液的液体电解质组合物。

背景

锂金属和锂离子电池依赖于非水性液体电解质作为电池电极(阴极和阳极)之间的离子传导介质。该非水性液体电解质是以下三种成分中的一类或多类的混合物：非水性溶剂、锂盐以及相对于溶剂和锂盐少量存在的添加剂。选择非水性溶剂主要是因其使锂盐溶剂化的能力。优选具有高介电常数(ε>30)的溶剂，以实现所需浓度的盐溶解。然而，仅含有高介电常数溶剂的电解质往往具有相对高的粘度，这阻碍了高电流条件下的离子传输。为了改进高电流条件下的离子传输，使用高介电常数溶剂和低介电常数溶剂的溶剂混合物来获得高水平的盐溶解和解离以及较低的粘度。

期望电解质具有高粘度、低挥发性、穿过聚合物密封件的低渗透性，同时具有与传统非水性电解质相当的离子传导率。

发明内容

本公开涉及液体电解质组合物和采用该液体电解质组合物的电池。

本公开的电解质组合物包含聚合物，其仍是单相且均匀的溶液。所公开的电解质组合物具有相对高的粘度、低挥发性、与电极的低且稳定的界面阻抗，以及穿过例如电池壳体中聚合物密封件的低渗透性，并且具有相对高的离子传导率(在37℃下＞3mS/cm)。所公开的电解质能够使纽扣电池和铝箔壳体用于医疗装置。

在一个实施方式中，提供了一种液体电解质组合物，其包含由如下组合产生的液体溶液：锂盐；沸点至少为200℃的溶剂；以及聚合物，基于电解质组合物的总重量，所述聚合物以2至25重量％的量溶于电解质组合物中。

在另一个实施方式中，提供一种电池，其包括：负电极；厚度为＞300μm至5mm的正电极；分隔件；以及电解质组合物，所述电解质组合物包含由锂盐、沸点为至少200℃的溶剂以及聚合物的组合产生的液体溶液，基于电解质组合物的总重量，所述聚合物以2至25重量％的量溶于电解质组合物中。

在另一个实施方式中，提供了一种液体电解质组合物，其基本由如下组成：由锂盐；沸点为至少200℃的溶剂；以及聚合物的组合产生的液体溶液，基于电解质组合物的总重量，所述聚合物以2至25重量％的量溶解于电解质组合物中。

在另一个实施方式中，提供一种电池，其基本由如下组成：负电极；厚度为＞300μm至5mm的正电极；分隔件；以及电解质组合物，所述电解质组合物包含由锂盐、沸点为至少200℃的溶剂以及聚合物的组合产生的液体溶液，基于电解质组合物的总重量，所述聚合物以2重量％至25重量％的量溶于电解质组合物中。

术语“包括”及其变化形式出现在本说明书和权利要求中时不具有限制意义。此类术语应被理解为暗示了包含所描述步骤或元素/元件或步骤组或元素/元件组，但不排除任何其他步骤或元素/元件或步骤组或元素/元件组。“由……组成”指包括并限于词组“由……组成”中所列举的内容。因此，词组“由……组成”指所列元素是必须的或强制的，并且没有其他元素出现。“基本由……组成”指包括在该词组中所列举的任何元素，但限于不干扰或有助于本公开所列举元素的活性或作用的其它元素。因此，词组“基本由……组成”指所列举元素是必需的或强制的，但是其它元素是可选的，并且取决于它们是否实质性影响所列举元素的活性或作用而可以存在或可以不存在。

同样，在本文中，所有数字均推定含有被术语“约”所修饰的含义，优选的则是“确切(地)”限定的。虽然限定本公开广义范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实施例中列出的数值是尽可能准确的记录。然而，所有数值不可避免地包含由其各自的测量过程中存在的标准偏差所必然造成的某些误差。