包括高浓度电解质以及具有金属基底和保护层的负极的电池制造技术

技术编号：42052939 阅读：23 留言：0更新日期：2024-07-16 23:32

本发明专利技术涉及一种电池，其包括高浓度电解质和电池用负极，该电池用负极包括金属基底和直接设置在金属基底的至少一部分上的保护层，其中该保护层包含能够通过两种或更多种单体之间的反应获得的共聚物、含氟聚合物添加剂和锂盐。发明专利技术人已经证实，电解质和负极的组合使得电池内的电阻降低。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

技术介绍

技术实现思路

1、本专利技术的一个目的通过提供以下电池来实现，该电池包括

2、a.负极，该负极包括

3、•金属基底，以及

4、•直接设置在金属基底的至少一部分上的保护层，

5、其中保护层包含共聚物和第一锂盐

6、b.正极，和

7、c.电解质组合物，该电解质组合物包含

8、i.包含第二锂盐的有机非氟化液体，和

9、ii.氟化液体。

10、专利技术人已惊奇地发现，包含设置在负极的金属基底上的共聚物的保护层与包含第二锂盐、有机非氟化液体和氟化液体的电解质的组合引起电池的电阻降低，特别是未补偿电阻ru降低和电荷转移电阻rct降低，如在所附实施例中所证实。特别地，包含能够通过聚(乙二醇)二丙烯酸酯（pegda）和n-羟乙基丙烯酰胺（heaa）之间的反应获得的共聚物的负极在包含氟化液体诸如1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚（tftfe）的电解质存在下显示出未补偿电阻ru降低和电荷转移电阻rct降低。此外，专利技术人已惊奇地发现，根据本专利技术的保护层起到自修复聚合物膜的作用，如在所附实施例中所证实。根据本专利技术的保护层是机械坚固的聚合物，其还具有自修复特性，而且是聚合物链流动性、氢键合基序的量与交联度之间仔细平衡的结果。

11、如本领域技术人员所理解的，金属锂自发地与电解质溶剂和盐阴离子反应，形成称为固体电解质界面（sei）的钝化层。sei层在组成、形态和离子

12、尽管自修复聚合物（参见例如，i. gadwal, macromol 2021, 1, 18-36）和用氢氟醚稀释的基于高浓度锂的电解质（参见例如，s. lin等人，acs appl.mater.interfaces2020, 12, 30, 33710-33718）在本领域中是已知的，但是专利技术人首先证实了根据本专利技术的具有自修复特性的保护层与根据本专利技术的包含氟化液体的电解质的组合使得电池显示出电阻降低。

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【技术保护点】

1.一种电池，所述电池包括：

2.根据权利要求1所述的电池，其中所述第二锂盐与所述有机非氟化液体的摩尔比介于1:3与1:0.5（mol/mol）之间，优选地介于1:2与1:0.60（mol/mol）之间，更优选地介于1:1.60与1:0.80（mol/mol）之间，最优选地介于1:1.50与1:10之间。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述有机非氟化液体与所述氟化液体的摩尔比介于1:2与1:0.10（mol/mol）之间，优选地介于1:1.50与1:0.20（mol/mol）之间，更优选地介于1:1.20与1:0.25（mol/mol）之间，甚至更优选地介于1:1与1:0.30（mol/mol）之间，最优选地介于1:0.85与1:0.30（mol/mol）之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其中所述负极包括由根据权利要求1所述的保护层以及含氟聚合物添加剂组成的导电层，并且其中所述含氟聚合物添加剂选自：聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)（PVDF

5.根据权利要求4所述的电池，其中所述共聚物与所述含氟聚合物添加剂的重量比介于1:10与10:1（w/w）之间，优选地介于1:5与8:1（w/w）之间，更优选地介于1:2与5:1（w/w）之间，甚至更优选地介于1:2与4:1（w/w）之间，最优选地介于2:1与4:1（w/w）之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池，其中所述第一锂盐选自：Li2CO3、Li2O、Li2C2O4、LiOH、LiX7、R13OCO2Li、HCOLi、R13OLi、Li2O、Li2C2O4、(ROCO2Li)2、(CH2OCO2Li)2、Li2S、LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、LiSbF6、LiPF3(CF2CF3)3、LiPF3(CF3)3、LiB(C2O4)2以及它们的组合，其中R13=烃，并且X7=F、Cl、I或Br；优选地选自：LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiI、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiCF3(SO3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、LiSbF6、LiPF3(CF2CF3)3、LiPF3(CF3)3、LiB(C2O4)2以及它们的组合；更优选地，所述锂盐是LiN(SO2CF3)2或LiN(SO2F)2；最优选地，所述锂盐是LiN(SO2F)2。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其中所述第一单体由式(III)表示

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池，其中所述第二单体由式(IV)表示

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池，其中所述第一单体与所述第二单体的重量比介于1:20与20:1（w/w）之间，优选地介于1:10至14:1（w/w）之间，更优选地介于1:5与12:1（w/w）之间，甚至更优选地介于1:3与10:1（w/w）之间，最优选地介于1:2与2:1（w/w）之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池，其中所述共聚物是通过使用光引发剂，使所述第一单体和所述第二单体反应而获得的。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池，其中使所述共聚物经热退火步骤处理。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电池，其中所述第二锂盐选自：Li2CO3、Li2O、Li2C2O4、LiOH、LiX8、R14OCO2Li、HCOLi、R14OLi、Li2O、Li2C2O4、(ROCO2Li)2、(CH2OCO2Li)2、Li2S、LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、LiSbF6、LiPF3(CF2CF3)3、LiPF3(CF3)3、LiB(C2O4)2，其中R14=烃，...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种电池，所述电池包括：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其中所述负极包括由根据权利要求1所述的保护层以及含氟聚合物添加剂组成的导电层，并且其中所述含氟聚合物添加剂选自：聚四氟乙烯（ptfe）、聚偏二氟乙烯（pvdf）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)（pvdf-hfp）、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、偏二氟乙烯-五氟丙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯共聚物以及它们的组合，所述含氟聚合物添加剂优选地为聚偏二氟乙烯或聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)，最优选地为聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池，其中所述第一锂盐选自：li2co3、li2o、li2c2o4、lioh、lix7、r13oco2li、hcoli、r13oli、li2o、li2c2o4、(roco2li)2、(ch2oco2li)2、li2s、liscn、lin(cn)2、liclo4、libf4、liasf6、lipf6、licf3so3、lic(cf3so2)3、lin(so2c2f5)2、lin(so2cf3)2、lin(so2f)2、lisbf6、lipf3(cf2cf3)3、lipf3(cf3)3、lib(c2o4)2以及它们的组合，其中r13=烃，并且x7=f、cl、i或br；优选地选自：liscn、lin(cn)2、liclo4、lii、libf4、liasf6、licf3so3、licf3(so3)2、lin(so2c2f5)2、lin(so2cf3)2、lin(so2f)2、lisbf6、lipf3(cf2cf3)3、lipf3(cf3)3、lib(c2o4)2以及它们的组合；更优选地，所述锂盐是lin(so2cf3)2或lin(so2f)2；最优选地，所述锂盐是lin(so2f)2。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其中所述第一单体由式(iii)表示

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池，其中所述第二单体由式(iv)表示

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池，其中所述共聚物是通过使用光引发剂，使所述第一单体和所述第二单体反应而获得的。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池，其中使所述共聚物经热退火步骤处理。

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【专利技术属性】
技术研发人员：特拉维斯·索木普森，
申请(专利权)人：尤米科尔公司，
类型：发明
国别省市：

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