專利名稱：聚合物凝膠電解質和應用它的鋰電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚合物凝膠電解質以及應用它的鋰電池，更具體地說，是涉及一種聚合物凝膠電解質和一種通過使用這種聚合物凝膠電解質而具有改進的可靠性和安全性的鋰電池。
象已知的那樣，當一種環氧乙烷均聚物和一種堿金屬離子體系被應用時，離子導電特性即得到改進，聚合物固體電解質已經得到深入研究。作為研究的結果，許多關注被賦予聚醚諸如聚環氧乙烷作為聚合物基質，因為金屬陽離子在其中有高的運動自由度和溶解度。
金屬離子的運動發生在聚合物的無定形區域而不是聚合物的結晶區域。這樣，為減小聚環氧乙烷的可結晶性，已經提出了一些聚環氧乙烷和各種環氧化合物共聚的方法(美國專利No.5,968,681和5,837,157)。
鋰蓄電池按照它們所用的電解質種類來分類，可分為鋰離子電池和鋰離子聚合物電池。一般鋰離子電池用圓柱形盒殼或棱柱形盒殼作為密封電極裝置的盒殼。然而近來廣泛使用盒袋來代替這類盒殼。用盒袋作為盒殼的理由是它使每單位重量和單位體積的能量密度增加，可做成薄和輕的電池，并且材料價值可以降低。


圖1是用盒袋作為盒殼的鋰離子電池的部件分解透視圖。
參看圖1，鋰離子電池包括具有陰極11、陽極12、隔膜13的電極裝置10，盒殼14環繞并密封著電極裝置10。這里電極裝置10是這樣形成的，即把隔膜13插嵌在陰極11和陽極12之間并卷疊起來。陰極分接頭12和陽極分接頭12’作為電極裝置10和外部的通電途徑從陰極11和陽極12分別拉出以形成電極終端接頭13和13’。
圖2是普通鋰離子聚合物電池的部件分解透視圖。
參看圖2，這種鋰離子聚合物電池包括具有陰極、陽極和隔膜的電極裝置21，并且盒殼22環繞并密封住電極裝置21。電極終端接頭(或引線)24和24’用來引導電極裝置21形成的電流流向外部，它被連接到陰極分接頭23和陽極分接頭23’上，23和23’分別安裝在陰極和陽極上，并以預先決定的長度暴露在盒殼22的外面。
如上所述，在圖1所示的鋰離子電池和圖2所示的鋰離子聚合物電池中，電極裝置10和21是放在盒殼11和22中的，電解質溶液被注入其中，同時電極端子13和13’以及24和24’被部份地暴露在盒殼外面。然后加熱和加壓使上部和下部盒殼邊緣的熱粘附材料把上、下部份粘合而密封，從而完成電池制作。
如上所述，因為電解質溶液是在電極裝置被放入盒殼之后注入的，在使用低沸點有機溶劑的情況下，電極裝置或盒袋可能膨脹，導致電池可靠性和安全性的變壞。
為解決上述問題，已經提出了一些組裝電池的方法，使電極和電解質可通過紫外射線或電子束照射導致固化來制備；或者電極板用凝膠涂布而不必分開地注入一種電解質溶液，如在美國專利No.5,972,539、5,279,910、5,437,942和5,340,368中所公開的那樣。在實際中，電極裝置或盒袋的膨脹可得到某種程度的緩解，但仍然是不能令人滿意的。
為解決上述問題，本發明人進行了各種研究，并完成了涉及使用一種聚環氧乙烷聚合物形成凝膠電解質的本發明。
本發明的第一個目的是提供一種聚合物凝膠電解質，它能有效地掏由于電解質溶液造成電池的膨脹。
本發明的第二個目的是提供一種鋰電池，它通過使用聚合物凝膠電解質，能防止由于電解質溶液使電池膨脹造成電池的可靠性和安全性的降低。
本發明的第三個目的是提供一種制造鋰電池的方法。
為達到第一個目的，提供了一種聚合物凝膠電解質，它是通過把一種三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，混合一種鋰鹽和外加的有機溶劑以獲得一種形成電解質的組合物，然后從組合物中除去低沸點有機溶劑；該三元共聚物含有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元[式1]-(CH2CH2O)- [式3] 其中n為1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
最好是，式1代表的重復單元的含量基于1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.9摩爾％，式2代表的重復單元的含量基于1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.8摩爾％，式3代表的重復單元基于1摩爾三元共聚物計算為0.01至0.8摩爾％。
為達到第二個目的，提供了一種鋰電池，它包括含有陰極、陽極和插嵌在陰極和陽極之間的隔膜的電極裝置，一種聚合物凝膠電解質以及可適應這種電極裝置和這種聚合物電解質的盒殼；其中聚合物凝膠電解質的制備是把含有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，混合一種鋰鹽和一種外加的有機溶劑以獲得一種形成電解質的組合物，把組合物注入可適應電極裝置的盒殼中，或涂布這種組合物在陰極、陽極和隔膜中的至少一種上面，再從得到的構造中僅除去低沸點的有機溶劑。-(CH2CH2O)- [式3] 其中n是1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
為達到第三個目的，提供了一種制造鋰電池的方法，它包括以下步驟先獲得形成電解質的組合物，這可通過把含有具有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重單元的三元共聚物溶解于一種低沸點有機溶劑中，混合一種鋰鹽和一種外加的有機溶劑而獲得；然后把這種組合物注入能適應含有陰極、陽極和隔膜的電極裝置的盒殼中，并從得到的構造中除去低沸點有機溶劑以獲得聚合物凝膠電解質，然后將其密封[式1]-(CH2CH2O)-[式2] 其中n是1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
還有1為達到第三個目的，提供了一種制造鋰電池的方法，它包括以下步驟先獲得形成電解質的組合物，這可通過把含有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，然后混合一種鋰鹽和一種外加的有機溶劑而制得；然后把這種組合物涂布在陰極、陽極和隔膜當中的至少一種上面；用陰極、陽極和隔膜形成電極裝置，從得到的構造中除去低沸點有機溶劑以獲得聚合物凝膠電解質，然后將其密封[式1]-(CH2CH2O)-[式2] 其中n是1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
低沸點有機溶劑包括丙酮、四氫呋喃等。
本發明的上述目的和優點通過優選的實施方案的詳盡描述并參照所附的圖形而將變得更為明顯。其中圖1是示例說明普通鋰離子電池的部份部件分解透視圖；圖2是示例說明鋰離子聚合物電池的部件分解透視圖。
本發明的特色是使用了一種聚合物凝膠電解質。這種凝膠電解質可通過以下方法制備。
首先，把含有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單位的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，往其中加入鋰鹽和有機溶劑以調節粘度；注入已并入電極裝置的盒殼中，然后蒸發除去低沸點有機溶劑。
其次，也可把含有式1代表的重復單位、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，往其中加入鋰鹽和有機溶劑并混合以獲得一種組合物，將此組合物涂布在陰極、陽極和隔膜當中的和一種上面，然后除去低沸點有機溶劑。-(CH2CH2O)-[式2] 其中n是1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
式2中R代表的具體實例包括甲基、乙基等。
在這種三元共聚物中，基于1摩爾三元共聚物的量來計算，式1代表的重復單元的含量為0.1至0.9摩爾％，式2代表的重復單元的含量為0.1至0.8摩爾％，式3代表的重復單元的含量為0.01至0.8摩爾％。還有，這種三元共聚物的重量平均分子量優選在10,000至2,000,000、更優選500,000至1,200,000范圍之內。當這種三元共聚物的重量平均分子量超出這一范圍以外，則三元共聚物令人失望地難于溶解。這種三元共聚物的玻璃化轉變溫度優選在-80至30℃范圍內。
具體地，本發明的鋰電池并不特別限制于哪種型式，它可以是任何鋰電池，包括鋰原電池和鋰蓄電池諸如鋰離子電池或鋰離子聚合物電池。特別是，具有卷疊型式電極裝置和能并入這種電極裝置的盒袋型盒殼的鋰電池是優選的。如果盒袋被用作盒殼，則單位重量的能量密度和單位體積的能量密度都可增加，從而可制成薄的、重量輕的電池，并且盒殼的材料成本也可降低。
下面將詳盡描述用具有式1、2和3代表的重復單元的三元共聚物制備本發明的凝膠電解質的方法。
首先，把含有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑諸如丙酮、四氫呋喃等之中。
接著，把含有一種鋰鹽和有機溶劑的電解質溶液加到含有三元共聚物和低沸點有機溶劑的溶液中，并加以混合以獲得為形成電解質的復合物。這里，三元共聚物的重量對鋰鹽、有機溶劑的總重量的比優選在1∶1至1∶50范圍內。當三元共聚物相對鋰鹽和有機溶劑的含量超過這一范圍時，離子的導電性即降低。如果三元共聚物相對鋰鹽和有機溶劑的含量低于上述范圍，則得到的聚合物凝膠電解質的物理性質令人失望地弱。
此后，形成電解質的組合物被注入能適應電極裝置的盒殼中，然后在真空條件下迅速地只把低沸點有機溶劑除去。然后即獲得聚合物凝膠電解質。
可供選擇地，上述方法中獲得的聚合物凝膠電解質也可以通過把形成電解質的組合物涂布在陰極、陽極和隔膜當中的至少一種上面，然后僅僅除去低沸點有機溶劑而獲得。
本發明電解質溶液中的有機溶劑可選自以下溶劑中的至少一種亞丙基碳酸酯(PC)、亞乙基碳酸酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、甲基乙基碳酸酯(MEC)、二乙基碳酸酯(DEC)和亞乙烯基碳酸酯(VC)。特別是，在加入VC作為電解質溶液的有機溶劑的情況下，電池的性能，特別是使用壽命性能，即得到改進。作為鋰鹽，可用以下鋰鹽中的至少一種離子性鋰鹽LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2。
下面將描述本發明的含有凝膠電解質的鋰電池的制備方法。
首先，用含有電極活性材料、粘接劑、導電劑和溶劑的電極活性材料組合物在集電極上形成電極活性材料層。這里，這種電極活性材料層可以這樣形成，即把電極活性材料組合物直接涂布在集電器上，或者把電極活性材料組合物涂布在一種分開的載體上并干燥，然后從載體上剝離下來的膜被覆蓋在集電器上。這里，作為載體，可以使用任何一種能裝載這種活性材料層的材料，其具體實例包括聚酯薄膜和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
在本發明中，一種復合的鋰氧化物諸如LiCoO2可被用作陰極的電極活性材料，而碳或石墨可用作陽極的電極活性材料。作為導電劑，可以用炭黑等。這里，導電劑的含量基于100份電極活性材料、例如LiCoO2的重量計算優選為按重量計1至20份；當導電劑的含量小于按重量計1份時，電極活性材料和集電器的導電性改進效果近于可以忽略。但當導電劑的含量大于按重量計20份時，則電極活性材料的含量相對降低。
作為粘結劑，可使用1，1-二氟乙烯-六氟丙烯(VdF/HFP)共聚物、聚1，1-二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯以及它們的混合物，粘結劑的含量基于100份電極活性材料的重量計優選按重量計5至30份。當粘結劑的含量在這一范圍之內時，集電器和電極活性材料層之間的粘附性是優良的。
所有通常用于鋰蓄電池中的溶劑均可在此用作溶劑，其具體實例包括丙酮和N-甲基吡咯烷酮。
在某些情況下，為了改善電池的性能，特別是電池的高速率性能，可把Li2CO3進一步加入電極活性材料組合物中。
本發明的隔膜沒有特別的限制，有用的隔膜包括容易卷疊的聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜以及它們的結合，這些是絕緣的樹脂薄片。
隔膜被插嵌到以上述方法制備的陰極和陽極之間，并按果醬薄餅卷的方法卷疊以形成電極裝置(圖1)或雙電池電極裝置(圖2)，接著，把電極裝置放入盒殼中。這里，本發明的隔膜并沒有特別限制，可用一種具有網絡結構的隔膜從而可以浸漬形成電解質的組合物。
接著，把雙電池電極放入盒殼中。然后，把含有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，往其中加入鋰鹽和一種有機溶劑，從而獲得一種形成電解質的組合物。
此后，把形成電解質的組合物注入電池盒殼中。在真空條件下只把低沸點有機溶劑從得到的材料中除去以獲得一種聚合物凝膠電解質，然后把盒殼密封而完成鋰電池的制作。
如上所述，如果形成電解質的組合物被凝膠化，則由于電解質溶液泄漏造成的安全性和可靠性的降低可被防止。
此外，在本發明的鋰電池中，凝膠電解質可按以下方法來制備。
在形成電解質的組合物中含有由式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元組成的三元共聚物的情況下，可把低沸點有機溶劑、一種鋰鹽和一種有機溶劑和組合物涂布在陰極、陽極和隔膜當中的至少一種上面，然后從得到的材料中除去低沸點有機溶劑而獲得凝膠電解質。
本發明將通過以下實例來描述，但不是對它的限制。
用一把空隙為320微米的刮刀片把這種陰極活性材料組合物涂布在厚度147微米、寬度4.9厘米的鋁箔上，干燥后形成陰極板。
然后，陽極板制法如下。
把50克聚1，1-二氟乙烯加到600毫升丙酮中，用球磨機混合2小時以使其溶解。449克網線碳纖維(MCF)和1克草酸被加入混合物中，后者是為增進集電器和陽極活性材料層之間的粘附性的，然后混合5小時以形成陽極活性材料組合物。
用一把間隙為420微米的刮刀片把陽極活性材料組合物涂布在厚度178微米、寬度5.1厘米的銅箔上，然后干燥以形成陽極板。
和上面分開，用聚乙烯隔膜(Asahi Chemical IndustryCo.，Ltd.)作為隔膜。這里，隔膜的寬度為5.35厘米，厚度為18微米。
聚乙烯隔膜被插嵌在陰極和陽極板之間，并卷疊成果醬薄餅卷的樣子以形成電極裝置。把這種電極裝置放入盒袋中。
然后，把1克三元共聚物溶解在100毫升丙酮中，往其中加入30克含有1MLiPF6和EC/PC的混合溶液并混合；EC/PC混合物的體積比為1∶1；上述三元共聚物含有式1代表的重復單元(環氧乙烷)、式2代表的重復單元(n值為2，R是甲基)和式3代表的重復單元(烯丙基縮水甘油醚)，這種三元共聚物的重量平均分子量為1×106，式1代表的重復單元式2代表的重復單元式3代表的重復單元的摩爾比為80∶18∶2，其玻璃化轉變溫度為-70℃。進一步往上述混合物中加入50毫升丙酮并稀釋以獲得一種電解質形成組合物。20毫升這樣形成的組合物被注入盒袋電池中，然后在真空條件下蒸發丙酮以制備聚合物凝膠電解質。然后把得到的產物密封，從而完成鋰蓄電池的制造。
把1在三元共聚物(Daiso Co.，Ltd.)溶解在100毫升丙酮中，往其中加入30克含有1M LiPF6和EC/PC的混合溶液并混合；EC/PC混合物的體積比為1∶1；上述三元共聚物含有式1代表的重復單元(環氧乙烷)、式2代表的重復單元(n值為2，R是甲基)和式3代表的重復單元(烯丙基縮水甘油醚)，這種三元共聚物的重量平均分子量為1×106，式1代表的重復單元式2代表的重復單元式3代表的重復單元的摩爾比為80∶18∶2，其玻璃化轉變溫度為-70℃。進一步往上述混合物中加入50毫升丙酮并稀釋以獲得一種形成電解質的組合物。把20毫升這樣形成的組合物涂布在實施例1中制得的陰極和陽極板上。
一種聚乙烯隔膜被插嵌在陰極板和陽極板之間，然后卷疊而形成電極裝置。把這種電極裝置放入盒袋中，然后在真空條件下蒸去丙酮。再把得到的產品密封從而完成鋰蓄電池的制作。比較例把含有1M LiPF6和EC/DMC/DEC(Ube Industries，Ltd.)的1.15M溶液注入實施例1中制得的盒袋電池中作為電解質溶液，EC/DMC/DEC的混合物體積比為3∶3∶4，代替電解質形成組合物。然后把得到的產品密封以完成鋰蓄電池的制作。
在實施例1-3和供比較的實例中制備的鋰蓄電池中，電池的可靠性和安全性被評估。這里，電池的可靠性是通過觀察電池在80℃放置4天后發生的特性變化來評估的，安全性是用過度充電貫穿試驗來評估的。
評估試驗表明，實施例1-3中制得的鋰蓄電池的可靠性和安全性均優于供比較的實施例中制備的電池。這里因為凝膠電解質防止了電解質的外泄或防止了電極裝置或盒袋由于電解質而造成的膨脹，從而避免了電池的可靠性和安全性降低的可能性。
按照本發明，通過用一種凝膠電解質可做成一種鋰蓄電池，它可防止電池可靠性和安全性的降低，通過使用這種凝膠電解質，由于電解質溶液造成的膨脹現象可被有效地抑制，電解質溶液的泄漏也可被防止。
雖然本發明通過參照優選的實施例已經描述，但上述公開內容應認為僅僅是說明性的，并應理解本專業技術人員可容易地做出各種修飾和變化而無需偏離本發明的精神。按此，本發明真正地范圍和精神應被以下的權利要求所定義。
權利要求
1.一種聚合物凝膠電解質，其制備方法包括在一種低沸點有機溶劑中溶解含有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元的三元共聚，混合一種鋰鹽和外加的有機溶劑以獲得一種為形成電解質的組合物，然后從組合物中除去有機溶劑；[式1]-(CH2CH2O)-[式2] [式3] 其中n是1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
2.權利要求1的聚合物凝膠電解質，其中式1代表的重復單元含量，按1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.9摩爾％，式2代表的重復單元含量，按1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.8摩爾％，式3代表的重復單元含量，按1摩爾三元共聚物計算為0.01至0.8摩爾％。
3.權利要求1的聚合物凝膠電解質，其中三元共聚物的重均分子量為10,000至2,000,000。
4.權利要求1中的聚合物凝膠電解質，其中三元共聚物的重量對鋰鹽和有機溶劑的總重量的混合物的比在1∶1至1∶50范圍內。
5.權利要求1的聚合物凝膠電解質，其中的鋰鹽是選自以下鋰鹽中的至少一種高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)和雙三氟甲基磺酰胺基鋰(LiN(CF3SO2)2)，并且有機溶劑是選自以下溶劑中的至少一種亞丙基碳酸酯(PC)、亞乙基碳酸酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、甲基乙基碳酸酯(MEC)、二乙基碳酸酯(DEC)和亞乙烯基碳酸酯(VC)。
6.權利要求1的聚合物凝膠電解質，其中的低沸點有機溶劑是丙酮或四氫呋喃。
7.一種鋰電池，它包含具有陰極、陽極和插入陰極和陽極之間的隔膜的一種電極裝置；一種聚合物凝膠電解質，其制備是通過把一種由具有式1代表的重復單元、具有式2代表的重復單元和具有式3代表的重復單元組成的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，與一種鋰鹽和一種外加的有機溶劑混合以獲得一種形成電解質的組合物，把這種組合物注入能適應這種電極裝置的盒殼中，或涂布在陰極、陽極和隔膜中的至少一種上面，然后從得到的構造中只除去低沸點有機溶劑；和一種能適應這種電極裝置和這種聚合物電解質的盒殼[式1]-(CH2CH2O)-[式2] [式3] 其中n是1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
8.權利要求7的鋰電池，其中式1代表的重復單元含量，基于1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.9摩爾％，式2代表的重復單元含量，基于1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.8摩爾％，式3代表的重復單元含量，基于1摩爾三元共聚物計算為0.01至0.8摩爾％。
9.權利要求7的鋰電池，其中三元共聚物的重量平均分子量為10,000至2,000,000。
10.權利要求7的鋰電池，其中三元共聚物的重量對鋰鹽和有機溶劑的總重量的混合物比在1∶1至1∶50范圍內。
11.權利要求7的鋰電池，其中的鋰鹽是選自以下鋰鹽中的至少一種高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)、雙三氟甲基磺酰胺基鋰(LiN(CF3SO2)2)；并且有機溶劑可選自以下溶劑中的至少一種亞丙基碳酸酯(PC)、亞乙基碳酸酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、甲基乙基碳酸酯(MEC)、二乙基碳酸酯(DEC)和亞乙烯基碳酸酯(VC)。
12.權利要求7的鋰電池，其中的低沸點有機溶劑是丙酮或四氫呋喃。
13.權利要求7的鋰電池，其中的電極裝置是卷疊型式的，并且可適應這種電極裝置的盒殼是一種盒袋。
14.權利要求7的鋰電池，其中的隔膜是由絕緣的樹脂薄片形成的，這種樹脂薄片是由聚乙烯、聚丙烯或它們結合制成的。
15.一種制造鋰電池的方法，它包括以下步驟把由具有式1代表的重復單元、式2代表的重復單元和式3代表的重復單元所組成的三元共聚物，溶解在一種低沸點有機溶劑中，再混入一種鋰鹽和一種外加的有機溶劑，從而獲得為形成電解質的組合物；把這種組合物注入能適應這種具有陰極、陽極和隔膜的電極裝置的盒殼中；從得到的構造中除去低沸點有機溶劑以獲得一種聚合物凝膠電解質，然后進行密封；[式1]-(CH2CH2O)-[式2] [式3] 其中n是1至12的一個整數，R是含有1至12個碳原子的烷基。
16.權利要求15的方示，其中式1代表的重復單元的含量，按1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.9摩爾％，式2代表的重復單元的含量，按1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.8摩爾％，式3代表的重復單元的含量，按1摩爾三元共聚物計算為0.01至0.8摩爾％。
17.權利要求15的方法，其中三元共聚物的重量平均分子量為1O,000至2,000,000。
18.權利要求15的方法，其中三元共聚物的重量對鋰鹽和有機溶劑總重量的混合物比在1∶1至1∶50范圍內。
19.權利要求15的鋰電池，其中的鋰鹽是選自以下鋰鹽中的至少一種高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)、和雙三氟甲基磺酰胺基鋰(LiN(CF3SO2)2)；并且有機溶劑可選自以下溶劑中的至少一種亞丙基碳酸酯(PC)、亞乙基碳酸酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、甲基乙基碳酸酯(MEC)、二乙基碳酸酯(DEC)和亞乙烯基碳酸酯(VC)。
20.權利要求15的方法，其中的低沸點有機溶劑是丙酮或四氫呋喃。
21.權利要求15的方法，其中的隔膜是由絕緣的樹脂薄片形成的，這種樹脂薄片是由聚乙烯、聚丙烯或它們結合制成的。
22.一種制造鋰電池的方法，它包括以下步驟把由具有式1代表的重復單元、式1代表的重復單元和式3代表的重復單元所組成的三元共聚物溶解在一種低沸點有機溶劑中，再混入一種鋰鹽和一種外加的有機溶劑，從而獲得為形成電解質的組合物；把這種組合物涂布在陰極、陽極和隔膜當中的至少一種上面；用陰極、陽極和隔膜形成電極裝置，從得到的構造中除去低沸點有機溶劑，以獲得聚合物凝膠電解質，然后將其密封[式1]-(CH2CH2O)-[式2] [式3] 其中n是1至12的一個整數，R提含有1至12個碳原子的烷基。
23.權利要求22的方法，其中式1代表的重復單元的含量，基于1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.9摩爾％，式2代表的重復單元的含量，基于1摩爾三元共聚物計算為0.1至0.8摩爾％，式3代表的重復單元的含量，基于1摩爾三元共聚物計算為0.01至0.8摩爾％。
24.權利要求22的方法，其中三元共聚物的重量平均分子量為10,000至2,000,000。
25.權利要求22的方法，其中三元共聚物的重量對鋰鹽和有機溶劑的總重量的混合物比在1∶1至1∶50范圍內。
26.權利要求22的鋰電池，其中的鋰鹽是選自以下鋰鹽中的至少一種高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)、雙三氟甲基磺酰胺基鋰(LiN(CF3SO2)2)；并且有機溶劑是選自以下溶劑中的至少一種亞丙基碳酸酯(PC)、亞乙基碳酸酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、甲基乙基碳酸酯(MEC)、二乙基碳酸酯(DEC)和亞乙烯基碳酸酯(VC)。
27.權利要求22的方法，其中的低沸點有機溶劑是丙酮或四氫呋喃。
28.權利要求22的方法，其中的隔膜是由絕緣的樹脂薄片形成的，這種樹脂薄是由聚乙烯、聚丙烯或它們的結合制成的。
全文摘要
一種鋰電池,它包括陰極、陽極和插入其間的隔膜的電極裝置及凝膠電解質;其制備是把由具有式1、式2和式3的重復單元的三元共聚物溶解在低沸點有機溶劑中,與鋰鹽和有機溶劑混合,獲得形成電解質的組合物,把該組合物注入能適應這種電極裝置的盒殼中,或涂布在陰極、陽極和隔膜中的至少一種上,然后除去低沸點有機溶劑,該盒殼適應這種電極裝置和凝膠電解質,式中n是1至12的整數并且R是具有1至12個碳原子的烷基。這種電池可有效抑制電解質溶液膨脹并防止電解質溶液泄漏。
文檔編號H01B1/12GK1332486SQ0111795
公開日2002年1月23日 申請日期2001年4月29日 優先權日2000年6月22日
發明者盧亨坤 申請人:三星Sdi株式會社