保护锂金属电池负极的组合物及采用它的锂金属电池制造技术

本发明专利技术公开了一种保护锂金属电池负极的组合物，所述组合物包含具有至少两个促进交联的双键的多官能团单体、增塑剂及至少一种碱金属盐。

【技术实现步骤摘要】
保护锂金属电池负极的组合物及采用它的锂金属电池                    相关申请的交叉引用本申请基于2003年8月20日在韩国知识产权局申请的No.2003-57689申请，并且参考引用其所公开的内容。                         
本专利技术涉及一种保护锂金属电池负极的组合物及采用它的锂金属电池，更具体地，本专利技术涉及一种可提供良好电池循环寿命特性的保护锂金属电池负极的组合物及采用它制造的锂金属电池。                         
技术介绍
便携式电子装置的持续发展导致了对重量更轻和容量更高的可再充电电池需求的相应增加。为了满足这种需求，最有前途的途径包括可再充电锂电池。在可再充电锂电池中，由于具有高容量，锂金属电池已变得很有吸引力。锂金属电池是具有金属锂负极的电池，其包括锂离子电池和锂硫电池。锂具有0.54/cm3的低密度和-3.045V SHE(标准氢电极)的低标准还原电位，这些性能使得具有高能量密度的活性锂材料特别有吸引力。但是，金属锂的高反应性导致树枝状晶体的形成，从而恶化了电池的循环寿命特性，所述树枝状晶体在充电和放电期间由锂和电解质之间的反应衍生而得。因此，需要锂金属电池的锂金属具有减小的反应性。                         
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种保护锂金属电池负极的组合物，所述组合物可阻止负极和电解质之间的副反应，提高电池的循环寿命。另一方面，本专利技术提供一种使用上述组合物制造的锂金属电池。这些及其它方面可以通过一种保护锂金属电池负极的组合物来实现，该-->组合物包含：具有至少两个促进交联的双键的多官能团单体；具有醚基的增塑剂；及至少一种碱金属盐。为了实现这些及其它方面，本专利技术还提供一种锂金属电池，所述电池包括正极、负极和电解质。所述正极包括正极活性材料。所述负极包括负极活性材料，并在其表面上具有保护层。所述保护层包含：具有至少两个能够交联的双键的多官能团单体；具有醚基的增塑剂；及至少一种碱金属盐。                         附图说明结合附图并且参考下述详细说明可更彻底地理解本专利技术及其许多伴随优点，同时可使本专利技术及其许多伴随优点变得很明显，其中：图1是图示锂金属电池的示意图；图2是图1所示负极的图；图3是根据本专利技术实施例9保护负极的组合物和交联层的FT-IR分析曲线；图4是根据本专利技术实施例9保护负极的交联层的热解气相色谱；及图5为显示根据本专利技术实施例27以及比较例4和5的锂硫电池的循环寿命特性曲线。                       具体实施方式本专利技术涉及一种保护负极的组合物。所述组合物在负极上形成一层保护层，使得该层阻止负极与电解液之间的反应，从而提高循环寿命特性。该组合物包括具有至少两个促进交联的双键的多官能团单体，具有醚基的增塑剂，及至少一种碱金属盐。所述多官能团单体可以是包括至少两个官能团的烯丙基化合物、丙烯酸酯基化合物或者丙烯酰基化合物。优选多官能团单体具有170～4000的数均分子量。烯丙基化合物的非限制性实例包括马来酸二烯丙酯、癸二酸二烯丙酯、酞酸二烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、苯偏三酸三烯丙酯或者triallyl trimesate。丙烯酸酯基化合物的非限制性实例包括：乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(EGD(M)A)，二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯([DEGD(M)A]，三乙二醇二(甲基)-->丙烯酸酯(TriEGD(M)A)，四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TetEGD(M)A)，聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(PEGD(M)A)，三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TriPGD(M)A)，四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TetPGD(M)A)，九丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(NPGD(M)A)，聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(PPGD(M)A)，1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯，1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯，1，5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，己内酯改性的新戊二醇羟基新戊酸酯的二丙烯酸酯，1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯，丙氧基化1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷苯甲酸·二(甲基)丙烯酸酯，环氧丙烷改性的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯，丙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯，二聚季戊四醇五-/六(甲基)丙烯酸酯，烷酰基部分改性的二聚季戊四醇丙烯酸酯，二聚季戊四醇部分改性的己内酯的六(甲基)丙烯酸酯，双酚A二(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯，双酚F部分改性的环氧乙烷的二丙烯酸酯，3-羟基-2，2-二甲基丙基-3-羟基-2，2-二甲基丙酸·二(甲基)丙烯酸酯，1，14-十四烷二醇二(甲基)丙烯酸酯，三环(5.2.1.0(2，6))癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯，及S，S’-硫二-4，1-苯撑双硫代甲基丙烯酸酯(1，4-二硫代苯酚双硫代甲基丙烯酸酯，S，S’-thiodi-1，4-phenylene bis(thiomethacrylate))。丙烯酰基化合物的非限制性实例包括选自下列中的至少一种：二羧基封端的(丙烯腈-丁二烯-丙烯酸)共聚物，缩水甘油基甲基丙烯酸二酯，二(2-甲基丙烯酰氧基)乙基磷酸酯，三甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯，二甲基丙烯酰氧基乙基羟乙基异氰尿酸酯，三(2-丙烯酰氧基)乙基异氰尿酸酯，三甲基丙烯酰氧基乙基异氰尿酸酯，羟基新戊酰基羟基新戊酸·二(6-(丙烯酰氧基)己酸)酯，及1，3，5-三丙烯酰基六羟基-1，3，5-三嗪。在上述化合物的名称中，前缀“(甲基)”和缩写“(M)”同时表示具有甲基基团的化合物和没有甲基基团的化合物。例如，乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(EGD(M)A)表示乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)。更优选的多官能团单体为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，最优选的多官能团单体为数均分子量为250～1100的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。按全部组合物为100重量份计，优选多官能团单体的含量为5～50重量-->份，更优选为10～35重量份。当多官能团单体的含量低于5重量份时，交联程度降低以至于所得薄膜不致密。但是，高于50重量份的含量过度增加了交联的程度，所得薄膜过于致密，因此降低了离子电导率，并产生易于破裂的薄膜。本专利技术的组合物还可包括一种具有烯化氧基团和反应性双键的反应性单体。反应性单体的一种优选实例由化学式1表示：式中，R1和R2可全部相同或全部不同，且独立地选自H或者C1～C6的烷基；R3为H，C1～C12的烷基或者C6～C36的芳基；R1～R3可完全相同或者完全不同；R1～R3中的其中之一不同于R1～R3中的其它两个；以及x≥1，y≥0，或者x≥0，y≥1。反应性单体的数均分子量为130～1100。化学式1的反应性单体的非限制性实例包括选自下列中的一种或其混合物：乙二醇甲基醚(甲基)丙烯酸酯(EGME(M)A)，乙二醇苯基醚(甲基)丙烯酸酯(EGPE(M)A)，乙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护锂金属电池负极的组合物，包含：多官能团单体，其具有至少两个促进交联的双键；增塑剂，其具有醚基；以及至少一种碱金属盐。

【技术特征摘要】
KR 2003-8-20 0057689/031.一种保护锂金属电池负极的组合物，包含：多官能团单体，其具有至少两个促进交联的双键；增塑剂，其具有醚基；以及至少一种碱金属盐。2.根据权利要求1的组合物，其中所述多官能团单体具有170～4000的数均分子量。3.根据权利要求1的组合物，其中所述多官能团单体包括：(a)选自下列的包含烯丙基的化合物：马来酸二烯丙酯，癸二酸二烯丙酯，酞酸二烯丙酯，氰尿酸三烯丙酯，异氰尿酸三烯丙酯，苯偏三酸三烯丙酯，及间苯三酸三烯丙酯；(b)选自下列的丙烯酸酯基化合物：乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(EGD(M)A)，二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯([DEGD(M)A]，三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TriEGD(M)A)，四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TetEGD(M)A)，聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(PEGD(M)A)，三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TriPGD(M)A)，四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TetPGD(M)A)，九丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(NPGD(M)A)，聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(PPGD(M)A)，1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯，1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯，1，5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，己内酯改性的新戊二醇羟基新戊酸酯的二丙烯酸酯，1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯，丙氧基化1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷苯甲酸·二(甲基)丙烯酸酯，环氧丙烷改性的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯，丙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯，二聚季戊四醇五-/六(甲基)丙烯酸酯，烷酰基部分改性的二聚季戊四醇丙烯酸酯，二聚季戊四醇部分改性的己内酯的六(甲基)丙烯酸酯，双酚A二(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯，双酚F部分改性的环氧乙烷的二丙烯酸酯，3-羟基-2，2-二甲基丙基-3-羟基-2，2-二甲基丙酸·二(甲基)丙烯酸酯，1，14-十四烷二醇二(甲基)丙烯酸酯，三环(5.2.1.0(2，6))癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯，及S，S’-硫二-4，1-苯撑双硫代甲基丙烯酸酯；或者(c)选自下列的丙烯酰基化合-->物：二羧基封端的(丙烯腈-丁二烯-丙烯酸)共聚物，缩水甘油基甲基丙烯酸二酯，二(2-甲基丙烯酰氧基)乙基磷酸酯，三甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯，二甲基丙烯酰氧基乙基羟乙基异氰尿酸酯，三(2-丙烯酰氧基)乙基异氰尿酸酯，三甲基丙烯酰氧基乙基异氰尿酸酯，羟基新戊酰基羟基新戊酸·二(6-(丙烯酰氧基己酸)酯，及1，3，5-三丙烯酰基六羟基-1，3，5-三嗪。4.根据权利要求1的组合物，其中按全部组合物为100重量份计，所述多官能团单体的含量为5～50重量份。5.根据权利要求4的组合物，其中按全部组合物为100重量份计，所述多官能团单体的含量为10～35重量份。6.根据权利要求1的组合物，其中所述组合物还包含具有烯化氧基团和反应性双键的反应性单体。7.根据权利要求6的组合物，其中所述反应性单体如下面的化学式1所示：式中，R1和R2相同或独立地选自H或C1～C6的烷基；R3为H，C1～C12的烷基，或C6～C36的芳基；R1～R3完全相同或完全不同；R1～R3中之一不同于R1～R3中余下的两个；以及x≥1、y≥0，或者x≥0、y≥1。8.根据权利要求6的组合物，其中所述反应性单体具有130～1100的数均分子量。9.根据权利要求6的组合物，其中所述反应性单体为选自下列中的至少一种：乙二醇甲基醚(甲基)丙烯酸酯(EGME(M)A)，乙二醇苯基醚(甲基)丙烯酸酯(EGPE(M)A)，乙二醇苯基醚(甲基)丙烯酸酯(EGPE(M)A)，二乙二醇甲基醚(甲基)丙烯酸酯(DEGME(M)A)，二乙二醇2-乙基己基醚(甲基)丙烯酸酯(DEGEHE(M)A)，聚乙二醇甲基醚(甲基)丙烯酸酯(PEGME(M)A)，聚乙二醇乙基醚(甲基)丙烯酸酯(PEGEE(M)A)，聚乙二醇4-壬基苯基醚(甲基)丙烯酸酯(PEGNPE(M)A)，聚乙二醇苯基醚(甲基)丙烯酸酯(PEGPE(M)A)，乙二醇二环苯基醚(甲基)丙烯酸酯(EGDCPE(M)A)，聚丙二醇甲基醚(甲基)丙烯酸酯(PPGME(M)A)，聚丙二醇4-壬基苯基醚(甲基)丙烯酸酯，及二丙二醇烯-->丙基醚(甲基)丙烯酸酯。10.根据权利要求6的组合物，其中按全部组合物为100重量份计，所述反应性单体的含量为5～90重量份。11.根据权利要求10...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德哲，黄胜湜，赵重根，李相睦，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]