复合电解质、其制备方法及包含其的锂二次电池与流程

专利2026-08-21  0


相关申请的交叉引用本技术要求在韩国知识产权局于2022年10月14日提交的韩国专利申请no.10-2022-0132212和于2023年9月20日提交的韩国专利申请no.10-2023-0125560的权益,其公开内容通过引用整体并入本文。本公开涉及一种在防止液体泄漏的同时表现出改善的机械性能和离子传导性的复合电解质,其制备方法和包含其的二次电池。


背景技术:

1、近来,随着使用电池的电子设备如移动电话、笔记本电脑、电动车辆等的迅速普及,对小型化、重量轻和相对高容量的二次电池的需求迅速增加。特别地,锂二次电池重量轻且具有高能量密度,因此作为便携式装置的驱动电源受到关注。因此,为了改善锂二次电池的性能,正在积极地进行研究和开发工作。

2、这种锂二次电池,例如锂离子电池,通常具有这样的结构,其中在由能够嵌入和脱出锂离子的活性材料构成的正极和负极之间插入有分离膜(separation membrane),并且填充有液态电解质。然而,在锂离子电池的情况下,由于它们包含液态电解质,在充电/放电或使用过程中很可能会发生液体泄漏,并且存在着很高的着火或爆炸风险,这已经成为主要问题。

3、近年来,已经积极开发了固体电解质以提高锂二次电池的安全性,并且作为其中之一,正在对聚合物固体电解质进行研究。然而,这种聚合物固体电解质本身表现出比液态电解质更低的离子传导性,因此,更广泛地考虑使用液体电解质,例如在聚合物中含有锂盐和有机溶剂的复合电解质。

4、然而,即使在这种现有的复合电解质的情况下,在电池的制造或使用过程中仍存在液体泄漏的可能性,或者存在机械性能不足的缺点。另外,存在不可避免地需要分离膜来支撑复合电解质的问题,并且这种现有的复合电解质也不表现出足够的离子传导性,因此需要改进这些点。


技术实现思路

1、[技术问题]

2、本公开的目的是提供一种复合电解质及其制备方法,所述复合电解质在防止液体泄漏的同时表现出改善的机械性能和离子传导性。

3、本公开的另一个目的是提供一种二次电池,其包含复合电解质并因此表现出改善的电特性和安全性。

4、[技术方案]

5、根据本公开的一个方面,提供了一种复合电解质,其包含:

6、液体电解质;

7、具有可固化官能团的单体的交联聚合物;以及

8、氧化物类固体电解质颗粒,其分散在所述交联聚合物上并具有大于300nm的粒径。

9、根据本公开的另一方面,提供了一种制备上述复合电解质的方法,所述方法包括以下步骤:在基材上形成组合物,所述组合物包含液体电解质、具有可固化官能团的单体和粒径大于300nm的氧化物类固体电解质颗粒;并且在引发剂的存在下,在60℃以上热固化组合物的单体。

10、根据本公开的另一方面,提供了一种锂二次电池,其包括:含有正极活性材料的正极;含有负极活性材料的负极;以及介于正极和负极之间的复合电解质。

11、现在,将描述本公开的具体实施方式的复合电解质,其制备方法,包含其的二次电池等。

12、本公开的一个实施方式的复合电解质包括:液体电解质;具有可固化官能团的单体的交联聚合物;以及氧化物类固体电解质颗粒,所述氧化物类固体电解质颗粒分散在所述交联聚合物上并且具有大于300nm的粒径。

13、一个实施方式的复合电解质包括通过诸如热固化等方法固化具有可固化官能团(烯键式不饱和键等)的单体而获得的交联聚合物,并且还包括包含在此类交联聚合物中的液体电解质,以及分散在交联聚合物上并且具有大于300nm、或310至800nm、或350至600nm的粒径的氧化物类固体电解质颗粒。

14、由于一个实施方式的复合电解质在交联聚合物的交联结构内包括液体电解质,例如含有非水有机溶剂和锂盐的电解质溶液,因此其可表现出优异的机械性能而甚至不需要单独的可使由于液体电解质等的泄漏引起的着火等的发生最小化的分离膜。

15、此外,已经发现,氧化物类固体电解质颗粒、特别是粒径和/或含量范围被优化的氧化物类固体电解质颗粒,进一步包含在交联聚合物中,从而能够表现出更加改善的离子传导性。据预测,这是因为氧化物类固体电解质颗粒的粒径和含量得到优化,使得这些颗粒可以更均匀地分散在交联聚合物和液体电解质中。结果,由于液体电解质和氧化物类固体电解质颗粒使得离子传导性能够最大化,并且可以进一步改善一个实施方式的复合电解质的离子传导性。

16、另一方面,包含在交联聚合物中的液体电解质可包括非水有机溶剂和锂盐。这种非水有机溶剂在交联聚合物的交联结构内保持液态,或者其一部分可与交联聚合物一起固化,从而进一步改善复合电解质的机械性能。这样的非水有机溶剂可解离交联聚合物内的锂盐并充当离子传输介质。因此,这种液体电解质包含在交联聚合物中,使得与固态的聚合物固体电解质相比,复合电解质可以表现出优异的离子传导性。

17、可用于本文的非水有机溶剂的类型不受特别限制,并且可使用先前已知适用于锂离子电池等的电解质的任何有机溶剂。这种有机溶剂的实例包括选自由碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂、磷酸酯类溶剂和砜类溶剂组成的组中的至少一种。

18、更具体地,碳酸酯类溶剂可以包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙甲酯、碳酸乙丙酯、甲基(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯等。磷酸酯类溶剂可以包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环己烷-2-氧化物等。

19、此外,作为醚类溶剂,可以使用二丁基醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷或四氢呋喃衍生物如2-甲基四氢呋喃;作为腈类溶剂,可以使用丁二腈、己二腈、癸二腈、乙腈、丙腈等。此外,作为砜类溶剂,可以使用二甲基砜、乙基甲基砜、环丁砜等。

20、然而,从复合电解质的优异机械性能和安全性的观点来看,作为有机溶剂,优选使用可以与交联聚合物一起至少部分固化并表现出阻燃性的碳酸酯类溶剂、砜类溶剂、磷酸酯类溶剂等。此外,作为有机溶剂,更优选使用在用于形成交联聚合物的固化条件下、例如在60至80℃的热固化条件下表现出低挥发性的溶剂。

21、另一方面,溶解或分散在有机溶剂中的锂盐可包括先前已知适用于锂二次电池的电解质的任何锂盐,例如选自由以下组成的组中的至少一种:lifsi(双(氟磺酰基)酰亚胺锂)、litfsi(双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂)、licl、libr、lii、liclo4、libf4、lipf6、lib10cl10、licf3so3、licf3co2、lic4bo8、liasf6、lisbf6、lialcl4、ch3so3li、cf3so3li、(c2f5so2)2nli、(cf3so2)3cli、氯硼烷锂、具有4个以下碳原子的低级脂肪族羧酸锂、4-苯基硼酸锂和酰亚胺锂。

22、此种锂盐可以以0.8m至4.0m、或1.0m至2.0m的浓度包含在液体电解质的有机溶剂中,由此一个实施方式的复合电解质能够表现出优异的热稳定性和离子传导性。

23、另一方面,一个实施方式的复合电解质包括交联聚合物,该交联聚合物包括下述的在交联结构中的液体电解质和氧化物类固体电解质颗粒。此种交联聚合物可以是通过热固化具有多个可固化不饱和键如(甲基)丙烯酸酯基团、烷氧基化物基团、羟基基团、氰基基团或羧酸基团的多官能单体而获得的交联聚合物。

24、由于液体电解质包含在此种交联聚合物的交联结构中,所以即使没有单独的分离膜,复合电解质也表现出优异的机械性能,同时可以通过抑制液体泄漏进一步提高锂二次电池的安全性。

25、用于形成交联聚合物的可固化单体的更具体实例包括选自以下组成的组中的至少一种:二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双酚a乙氧基化二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、丙烯酸羧乙酯、氰基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、氰基乙氧基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯。不言而喻,交联聚合物可以是其中选自这些物质中的一种被固化的均聚物或其中它们中的两种以上被固化的共聚物。

26、基于复合电解质的总重量,此种交联聚合物的含量可以为3重量%至20重量%,或5重量%至15重量%。因此,一个实施方式的复合电解质可以表现出更优异的机械性能,使得可以更有效地抑制液体泄漏等,并且液体电解质和氧化物类固体电解质颗粒也均匀地包含和分散在交联聚合物上,因此表现出进一步改善的离子传导性。

27、另一方面,一个实施方式的复合电解质的粒径为大于300nm,或310nm至800nm,或350nm至600nm,以便表现出进一步改进的离子传导性,并且进一步包括分散在交联聚合物上的氧化物类固体电解质颗粒。

28、特别地,如以下实施例等所支持的,证实了当优化了此类氧化物类固体电解质颗粒的粒径范围和/或含量范围时,一个实施方式的复合电解质可表现出改善的离子传导性。另一方面,证实了当氧化物类固体电解质颗粒的粒径范围减小至300nm以下时,复合电解质的离子传导性劣化。此外,即使当粒径范围过大时,氧化物类固体电解质颗粒也可能不均匀分散,这可能使复合电解质的性能劣化。

29、此种氧化物类固体电解质颗粒可包括例如一种或多种含锂的氧化物类颗粒,所述含锂的氧化物类颗粒选自由lagp(锂铝锗磷酸盐)类化合物、llzo(锂镧锆氧化物)类化合物、latp(锂铝钛磷酸盐)类化合物、llzto(锂镧锆钽氧化物)类化合物、lstp(锂硅钛磷酸盐)类化合物和锂氧化物(例如li2o)组成的组。其中,通过使用latp(锂铝钛磷酸盐)类化合物的颗粒可进一步改善阳离子传输系数,并且一个实施方式的复合电解质可表现出进一步改善的离子传导性。

30、此外,基于100重量份的上述液体电解质和交联聚合物的总量,氧化物类固体电解质颗粒的含量可以为0.1重量份至15重量份,或0.3重量份至12重量份。已证实,当氧化物类固体电解质颗粒的含量过小时,复合电解质的离子传导性不足,甚至当其含量过大时,复合电解质的离子传导性反而降低。

31、上述一个实施方式的复合电解质可通过包括以下步骤的方法制备:在基材上形成组合物,所述组合物包含液体电解质、具有可固化官能团的单体和粒径大于300nm的氧化物类固体电解质颗粒;和在引发剂的存在下在60℃以上或60℃至80℃下热固化组合物的单体。

32、根据该制备方法,显示出优异的机械性质和离子传导性的一个实施方式的复合电解质可以通过在热引发剂等的存在下混合一个实施方式的复合电解质的各组分并热固化单体的简单方法来制备。此外,在该制备方法中,由于通过在约60℃至80℃的温度下热固化来制备复合电解质,因此可以减少在上述制备过程中液体电解质中所含的有机溶剂等蒸发的现象,并且可以制备具有更好性能的复合电解质。

33、另一方面,根据用于制备复合电解质的方法的实例,首先将上述有机溶剂和锂盐混合以形成液体电解质,并且将具有可固化官能团的单体、粒径大于300nm的氧化物类固体电解质颗粒、热引发剂等同时或依次加入并混合到该液体电解质中,然后将此种组合物涂布到基材上,热处理并固化以制备上述复合电解质。

34、此时,固化过程等可以在单独的多孔分离膜或正极或负极上进行,或者可以在预先制备的单独的基材(例如,树脂基材如聚酯,如pet)上进行。取决于在其上进行该固化过程的各基材的类型,复合电解质以涂覆在分离膜上,外涂覆并附着至各电极的形式制备,或以自立式膜本身的形式制备,并且可用作电解质膜以代替锂二次电池的多孔分离膜。

35、此外,可以根据一般的液体组合物涂覆方法将组合物涂覆到基材上,并且固化过程可以根据组合物的具体组成而变化,不过可以例如通过热处理1至24小时或2至12小时来进行。

36、另一方面,为了适当热固化上述单体,可使用先前已知可用于具有(甲基)丙烯酸酯基、烷氧基化物基、羟基、氰基、羧酸基等的多官能单体的固化或交联聚合的热引发剂作为引发剂。此类引发剂的具体实例包括过氧化物引发剂,如过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、二月桂基过氧化物、二叔丁基过氧化物、过氧-2-乙基己酸叔丁酯、枯基过氧化氢或过氧化氢;或2,2'-偶氮双(2-氰基丁烷)、2,2'-偶氮双(甲基丁腈)、2,2'-偶氮双(异丁腈)(aibn)、2,2'-偶氮双二甲基戊腈(amvn)等,以及选自这些物质中的两种以上可以一起使用,或可以使用各种其它热引发剂。

37、同时,根据本公开的另一个实施方式,提供了包含上述复合电解质的锂二次电池。这种锂二次电池包括例如含有正极活性材料的正极;含有负极活性材料的负极;以及介于正极和负极之间的一个实施方式的复合电解质。

38、根据更具体的实例,所包含的复合电解质为涂覆并附着到正极或负极上的外涂覆膜的形式(例如,参见下面的电池实施例2),或可替代地,其以自立式膜的形式制备,并且不附着到正极或负极上,不过,所包含的复合电解质可以为可分离地介于正极与负极之间的电解质膜的形式(例如,参见下面的电池实施例1)。此外,此种电解质膜可以单独包括,然而,其可以进一步包括与电解质膜一起介于正极和负极之间的多孔分离膜,以提供锂二次电池的附加机械性能和绝缘性能。电解质膜可以层压在这种多孔分离膜上。

39、另一方面,在其他实施方式的锂二次电池中,正极活性材料没有特别限制,只要其是能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的材料即可,并且其实例可以包括含有选自由co、mn、ni、w、cu、fe、v、cr、ti、zr、zn、al、in、ta、y、la、sr、ga、sc、gd、sm、ca、ce、nb、mg和mo组成的组中的一种或多种金属元素的锂金属复合氧化物。

40、更具体地,作为正极活性材料,可以使用由下式中的任一个表示的化合物。liaa1-brbd2(其中,0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5);liae1-brbo2-cdc(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,和0≤c≤0.05);lie2-brbo4-cdc(其中,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05);liani1-b-ccobrcdα(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05和0<α≤2);liani1-b-ccobrco2-αzα(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05且0<α<2);liani1-b-ccobrco2-αz2(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05且0<α<2);liani1-b-cmnbrcdα(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05和0<α≤2);liani1-b-cmnbrco2-αzα(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05且0<α<2);liani1-b-cmnbrco2-αz2(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05且0<α<2);lianibecgdo2(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.9,0≤c≤0.5和0.001≤d≤0.1);lianibcocmndgeo2(其中,0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.9,0≤c≤0.5,0≤d≤0.5和0.001≤e≤0.1);lianigbo2(其中,0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1);liacogbo2(其中,0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1);liamngbo2(其中,0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1);liamn2gbo4(其中,0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1);qo2;qs2;liqs2;v2o5;liv2o5;lito2;linivo4;和li(3-f)j2(po4)3(0≤f≤2)。

41、在上式中,a是ni、co、mn或其组合;r是al、ni、co、mn、cr、fe、mg、v或其组合;d是o、f、s、p或其组合;e是co、mn或其组合;z是f、s、p或其组合;g是al、cr、mn、fe、mg、la、ce、v或其组合;q是ti、mo、mn或其组合;t是cr、v、fe、sc、y或其组合;并且j是v、cr、mn、co、ni、cu或其组合。

42、此外,除了上述正极活性材料之外,正极还可以包括粘合剂和导电材料。粘合剂是有助于正极活性材料与导电材料之间的粘结以及与集电体的粘结的组分,并且例如可以是选自由聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf/hfp)、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯、聚环氧乙烷、烷基化聚环氧乙烷、聚丙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯(ptfe)、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(epdm)橡胶、磺化epdm橡胶、苯乙烯-丁烯橡胶、氟橡胶、羧甲基纤维素(cmc)、淀粉,羟丙基纤维素、再生纤维素组成的组中的至少一种及其混合物,但不必限于此。

43、基于100重量份的正极总重量,粘合剂的添加量可以为1至50重量份,或3至15重量份。结果,可以保持正极活性材料与集电体之间的优异粘附性和二次电池的容量特性。

44、此外,正极中包含的导电材料没有特别限制,只要其不引起电池内部环境中的副反应并且具有优异的导电性同时不引起电池中的化学变化即可。导电材料通常可以是石墨或导电碳,并且可以是例如选自由以下组成的组中的一种:石墨,如天然石墨或人造石墨;碳黑,如炭黑、乙炔黑、科琴黑、denka黑、热裂法炭黑、槽黑、炉黑和灯黑;晶体结构为石墨烯或石墨的碳基材料;导电纤维,如碳纤维和金属纤维;氟化碳;金属粉末,如铝粉和镍粉;导电晶须,如氧化锌和钛酸钾;导电氧化物,例如氧化钛;导电聚合物,例如聚亚苯基衍生物;或其两种以上的混合物,但不一定限于此。

45、基于100重量份的正极总重量,导电材料的添加量通常可以为0.5至50重量份,或1至30重量份。由此,可以保持正极和锂二次电池的优异的电化学性质,例如导电性和容量。

46、此外,填料可以任选地加入到正极中作为抑制正极膨胀的组分。这种填料没有特别限制,只要它可以抑制电极的膨胀而不引起电池中的化学变化即可,并且其实例可以包括:烯烃聚合物,如聚乙烯和聚丙烯;纤维材料,如玻璃纤维和碳纤维。

47、上述正极可例如通过将正极活性材料、粘合剂、导电材料等分散并混合在分散介质(溶剂)中以形成浆料,并将浆料施加到正极集电体上,随后将其干燥并辊压来制备。此时,分散介质可以是n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)、乙醇、异丙醇、水或其混合物,但不一定限于此。

48、此外,正极集电体可以是铂(pt)、金(au)、钯(pd)、铱(ir)、银(ag)、钌(ru)、镍(ni)、不锈钢(sts)、铝(al)、钼(mo)、铬(cr)、碳(c)、钛(ti)、钨(w)、ito(in掺杂的sno2)、fto(f掺杂的sno2)或其合金,或者其表面用碳(c)、镍(ni)、钛(ti)或银(ag)处理的铝(al)或不锈钢等。正极集电体可以处于箔、膜、片、冲压体、多孔体、泡沫等的形式。

49、另外,在上述另一实施方式的锂二次电池中,负极可根据本领域已知的常规方法制备。例如,将负极活性材料、导电材料、粘合剂以及必要时的填料等分散并混合在分散介质(溶剂)中以形成浆料,并且可以将浆料施加到负极集电体上,随后将其干燥并辊压以制备负极。

50、此时,作为负极活性材料,可以使用能够可逆地嵌入和脱嵌锂的化合物。负极活性材料的具体实例可以是:碳质材料,例如人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维或无定形碳;能够与锂合金化的金属材料,例如si、al、sn、pb、sb、zn、bi、in、mg、ga、cd、si合金、sn合金或al合金;能够掺杂和去掺杂锂的金属氧化物,例如sioβ(0<β<2)、sno2、氧化钒或锂钒氧化物;或者,可以使用包含金属材料和碳质材料的复合材料,例如si-c复合材料或sn-c复合材料,以及它们中的任一种或两种以上的混合物。此外,作为负极活性材料,可以使用金属锂薄膜。另外,作为含碳材料,可以使用低结晶碳和高结晶碳。低结晶碳的代表性实例包括软碳和硬碳,高结晶碳的代表性实例包括无定形、板型、薄片型、球形或纤维型天然或人造石墨、kish石墨、热解碳、中间相沥青类碳纤维、中间相碳微珠、中间相沥青和高温煅烧碳如石油或煤焦油沥青衍生的焦炭。

51、此外,由于粘合剂和导电材料与上述正极中的相同,因此将省略对其的进一步描述。

52、负极集电体可以是铂(pt)、金(au)、钯(pd)、铱(ir)、银(ag)、钌(ru)、镍(ni)、不锈钢(sts)、铜(cu)、钼(mo)、铬(cr)、碳(c)、钛(ti)、钨(w)、ito(in掺杂的sno2),fto(f掺杂的sno2)或其合金,或者表面用碳(c)、镍(ni)、钛(ti)、银(ag)等处理的铜(cu)或不锈钢,但不一定限于此。负极集电体可以处于箔、膜、片、冲压体、多孔体、泡沫等的形式。

53、另一方面,在另一实施方式的锂二次电池中,一个实施方式的复合电解质可以以例如具有如上所述的层状结构的膜或薄膜的形式介于正极和负极之间。在这种情况下,复合电解质膜还可以用作分离膜(即,正极和负极之间电绝缘并且还允许锂离子通过)。此时,复合电解质膜可以以薄膜的形式涂覆并附着到正极或负极的一个表面,并包括在二次电池中。此外,复合电解质膜可以独立地介于正极和负极之间。此外,其他实施方式的锂二次电池可以是与液体电解质和固体电解质组合使用的半固体电池。

54、此外,当将多孔分离膜加入到锂二次电池中时,这样的分离膜可以由烯烃聚合物如聚乙烯和聚丙烯或玻璃纤维等以片、多层膜、微孔膜、织造织物和非织造织物等的形式制成,但不一定限于此。然而,优选使用多孔聚乙烯或多孔玻璃纤维非织造织物(玻璃过滤器)作为分离膜,更优选使用多孔玻璃过滤器(玻璃纤维非织造织物)作为分离膜。分离膜可以是具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜,并且分离膜的孔径通常可以在0.01至10μm的范围内,并且厚度通常可以在5至300μm的范围内,但不限于此。

55、同时,其他实施方式的锂二次电池可以根据本领域的常规方法制备。例如,可以通过在正极和负极之间形成复合电解质膜,并任选地添加多孔分离膜来制备。

56、这种锂二次电池不仅可以用作作为小型装置的电源而使用的电池电芯,而且可以用作作为中大型装置的电源的电池模块的单元电池。

57、[有利效果]

58、根据本公开,由于液体电解质包含在交联聚合物的交联结构中,因此即使没有单独的分离膜,其也可表现出优异的机械特性,这提供了可使由于液体电解质的泄漏等而发生着火最小化的复合电解质。

59、此外,这种复合电解质可以表现出改善的离子传导性,并且可以极大地有助于改善锂二次电池的安全性和电学特性。


技术特征:

1.一种复合电解质,其包含:

2.根据权利要求1所述的复合电解质,其中,所述液体电解质包括有机溶剂和锂盐。

3.根据权利要求2所述的复合电解质,其中,所述有机溶剂包括选自由碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂、砜类溶剂和磷酸酯类溶剂组成的组中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的复合电解质,其中,所述具有可固化官能团的单体包括选自由二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双酚a乙氧基化二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、丙烯酸羧乙酯、氰基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、氰基乙氧基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯组成的组中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的复合电解质,其中,基于所述复合电解质的总重量,所述交联聚合物的含量为3重量%至20重量%。

6.根据权利要求1所述的复合电解质,其中,所述氧化物类固体电解质颗粒的粒径为310nm至800nm。

7.根据权利要求1所述的复合电解质,其中,所述氧化物类固体电解质颗粒包括选自由lagp(锂铝锗磷酸盐)类化合物、llzo(锂镧锆氧化物)类化合物、latp(锂铝钛磷酸盐)类化合物、llzto(锂镧锆钽氧化物)类化合物、lstp(锂硅钛磷酸盐)类化合物和锂氧化物组成的组中的一种或多种颗粒。

8.根据权利要求1所述的复合电解质,其中,基于100重量份的所述液体电解质和所述交联聚合物的总量,所述氧化物类固体电解质颗粒的含量为0.1重量份至15重量份。

9.一种制备权利要求1所述的复合电解质的方法,所述方法包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的制备复合电解质的方法,其中,所述引发剂选自由过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、二月桂基过氧化物、二叔丁基过氧化物、过氧-2-乙基己酸叔丁酯、枯基过氧化氢、过氧化氢、2,2'-偶氮双(2-氰基丁烷)、2,2'-偶氮双(甲基丁腈)、2,2'-偶氮双(异丁腈)(aibn)和2,2'-偶氮双二甲基戊腈(amvn)组成的组。

11.一种锂二次电池,其包含:

12.根据权利要求11所述的锂二次电池,其中,所述复合电解质涂覆在所述正极或所述负极上。

13.根据权利要求11所述的锂二次电池,其中,包含所述复合电解质的电解质层可分离地介于所述正极和所述负极之间。

14.根据权利要求11所述的锂二次电池,其还包含介于所述正极和所述负极之间的多孔分离膜。


技术总结
本发明涉及一种在防止液体泄漏的同时表现出改善的机械性能和离子传导性的复合电解质,其制备方法和包含其的锂二次电池。所述复合电解质可以包括:液体电解质;具有可固化官能团的单体的交联聚合物;以及氧化物类固体电解质颗粒,所述氧化物类固体电解质颗粒分散在所述交联聚合物上并且具有大于300nm的粒径。

技术研发人员:黄淳煜,韩惠恩,金东规
受保护的技术使用者:株式会社LG新能源
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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