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公開番号2022114430
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-05
出願番号2021175364
出願日2021-10-27
発明の名称リチウムイオン電池の電解質及び製造方法
出願人ツィンファ ユニバーシティ,鴻海精密工業股ふん有限公司,HON HAI PRECISION INDUSTRY CO.,LTD.
代理人特許業務法人SBPJ国際特許事務所
主分類H01M 10/0565 20100101AFI20220729BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】酸化安定性に優れるリチウムイオン電池電解質及びその製造方法を提供する。
【解決手段】リチウムイオン電池電解質100は、グリセリルエーテルエポキシ樹脂12及び電解質溶液14を含むグリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲル10を含む。グリセリルエーテルエポキシ樹脂は、エテロキシ基を含み、少なくとも2つのエポキシ基を含むグリシジルエーテルポリマーであるグリセリルエーテルポリマー及び少なくとも2つのアミン基を含むポリアミン化合物が開環反応をすることによって得られた架橋ポリマーで、架橋ポリマーは、三次元ネットワーク構造で、主鎖と複数のヒドロキシル基を含み、複数のヒドロキシル基は、架橋ポリマーの主鎖に位置し、エポキシ基は、架橋ポリマーの主鎖に位置する。電解質溶液は、リチウム塩142及び非水溶媒144を含み、リチウム塩及びグリセリルエーテルエポキシ樹脂は、非水溶媒に分散される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
リチウムイオン電池電解質は、グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルを含み、該グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルは、グリセリルエーテルエポキシ樹脂及び電解質溶液を含み、
前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂は、エテロキシ基を含み、グリセリルエーテルポリマー及びポリアミン化合物が開環反応をすることによって得られた架橋ポリマーであり、前記グリセリルエーテルポリマーは、グリシジルエーテルポリマーであり、該グリシジルエーテルポリマーは、少なくとも2つのエポキシ基を含み、前記ポリアミン化合物は、少なくとも2つのアミン基を含み、前記架橋ポリマーは、三次元ネットワーク構造であり、主鎖と複数のヒドロキシル基を含み、該架橋ポリマーにおける複数のヒドロキシル基は、前記架橋ポリマーの主鎖に位置し、且つ前記グリセリルエーテルポリマーのエポキシ基は、前記架橋ポリマーの主鎖に位置し、
前記電解質溶液は、リチウム塩及び非水溶媒を含み、前記リチウム塩は、前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂の三次元ネットワーク構造に散在され、且つ前記リチウム塩及び前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂は、前記非水溶媒に分散されることを特徴とするリチウムイオン電池電解質。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記グリセリルエーテルポリマーは、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルであり、前記ポリアミン化合物は、ポリエーテルアミンであることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池電解質。
【請求項3】
グリセリルエーテルポリマー及びポリアミン化合物を提供し、前記グリセリルエーテルポリマーは、グリシジルエーテルポリマーであり、該グリシジルエーテルポリマーが少なくとも2つのエポキシ基を含み、前記ポリアミン化合物は、少なくとも2つのアミン基を含む第一ステップと、
前記グリセリルエーテルポリマーと前記ポリアミン化合物を混合し、前駆体を形成する第二ステップと、
基板の表面に前記前駆体をコーティングする第三ステップと、
前記表面に前記前駆体がコーティングされた基板を特定温度に加熱し、該特定温度のもとで一定時間維持して、グリセリルエーテルエポキシ樹脂を得、該グリセリルエーテルエポキシ樹脂がエテロキシ基を含む第四ステップと、
前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂を前記電解質溶液に浸漬し、グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルを得、それによって、リチウムイオン電池電解質を得ることを特徴とするリチウムイオン電池電解質の製造方法。
【請求項4】
前記第二ステップにおいて、前記グリセリルエーテルポリマーと前記ポリアミン化合物は、質量比が1:4~4:5であることに従って、混合することを特徴とする請求項3に記載のリチウムイオン電池電解質の製造方法。
【請求項5】
前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルは、架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂ゲルであり、該架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂ゲルの製造方法は、エポキシ当量とアミンの当量が等しいことに従って、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びポリエーテルアミンを準備し、前記ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及び前記ポリエーテルアミンを質量比が2:5であることに従って混合し、55℃~60℃で12~48時間磁気的に攪拌し、前駆体を形成し、該前駆体をポリテトラフルオロビニル基板の表面にコーティングし、前記表面に前記前駆体がコーティングされたポリテトラフルオロビニル基板を80℃~90℃に加熱し、80℃~90℃で30~55時間保持し、架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂を生成し、前記架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂を前記電解質溶液に浸漬し、浸漬時間が2時間より長いであり、架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂ゲルを得ることを特徴とする請求項3に記載のリチウムイオン電池電解質の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、リチウムイオン電池の電解質及び製造方法に関し、特にエテロキシ基を含むグリセリルエーテルエポキシ樹脂の電解質及び製造方法に関するものである。
続きを表示(約 2,400 文字)【背景技術】
【0002】
メインフレームからウェアラブルデバイスへの情報端末の段階的な開発に伴い、フレキシブル電子デバイスの需要も増加する。フレキシブル電子デバイスの鍵となるフレキシブルエネルギー貯蔵デバイスは、ウェアラブル電子デバイスや埋め込み型医療デバイスなどの幅広いアプリケーションの見通しを持つエネルギー供給コンポーネントとして使用され、そのようなアプリケーションは増加する。他のエネルギー貯蔵デバイスと比較して、リチウムイオン電池(LIB)はより高い動作電圧とより高いエネルギー密度を持つので、リチウムイオン電池はフレキシブルエネルギー貯蔵デバイスにとって理想的な選択であると考えられる。
【0003】
エテロキシ基を含むグリセリルエーテルエポキシ樹脂は、優れた柔軟性、可加工性、電極との完全な接触及びリチウムイオンを伝導する能力を備え、柔軟なリチウムイオン電池電解質の理想的な選択である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、エテロキシ基を含む従来のグリセリルエーテルエポキシ樹脂の電解質は、酸化電位が比較的に低く、高電圧カソード材料に応用されると、深刻な分解を引き起こし、電池の出力電圧とエネルギー密度の増加に大きく影響する。従来の研究では、有機-無機混合及び共重合により、エテロキシ基を含むグリセリルエーテルエポキシ樹脂の電解質の作動電圧を拡大する。しかしながら、エテロキシ基を含むグリセリルエーテルエポキシ樹脂の電解質に固有の低い酸化安定性はまだ実質的に解決されておらず、リチウムイオン電解質は酸化電位が依然として低いので、高電圧カソードに適用することは依然として困難である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
これによって、本発明は、酸化安定性が優れるエテロキシ基を含むグリセリルエーテルエポキシ樹脂の電解質及び製造方法を提供する。
【0006】
リチウムイオン電池電解質は、グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルを含む。該グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルは、グリセリルエーテルエポキシ樹脂及び電解質溶液を含む。前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂は、エテロキシ基を含み、グリセリルエーテルポリマー及びポリアミン化合物が開環反応をすることによって得られた架橋ポリマーであり、前記グリセリルエーテルポリマーは、グリシジルエーテルポリマーであり、該グリシジルエーテルポリマーは、少なくとも2つのエポキシ基を含み、前記ポリアミン化合物は、少なくとも2つのアミン基を含み、前記架橋ポリマーは、三次元ネットワーク構造であり、主鎖と複数のヒドロキシル基を含み、該架橋ポリマーにおける複数のヒドロキシル基は、前記架橋ポリマーの主鎖に位置し、且つ前記グリセリルエーテルポリマーのエポキシ基は、前記架橋ポリマーの主鎖に位置する。前記電解質溶液は、リチウム塩及び非水溶媒を含み、前記リチウム塩は、前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂の三次元ネットワーク構造に散在され、且つ前記リチウム塩及び前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂は、前記非水溶媒に分散される。
【0007】
前記グリセリルエーテルポリマーは、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルであり、前記ポリアミン化合物は、ポリエーテルアミンである。
【0008】
リチウムイオン電池電解質の製造方法は、グリセリルエーテルポリマー及びポリアミン化合物を提供し、前記グリセリルエーテルポリマーは、グリシジルエーテルポリマーであり、該グリシジルエーテルポリマーが少なくとも2つのエポキシ基を含み、前記ポリアミン化合物は、少なくとも2つのアミン基を含む第一ステップと、前記グリセリルエーテルポリマーと前記ポリアミン化合物を混合し、前駆体を形成する第二ステップと、基板の表面に前記前駆体をコーティングする第三ステップと、前記表面に前記前駆体がコーティングされた基板を特定温度に加熱し、該特定温度のもとで一定時間維持して、グリセリルエーテルエポキシ樹脂を得、該グリセリルエーテルエポキシ樹脂がエテロキシ基を含む第四ステップと、前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂を前記電解質溶液に浸漬し、グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルを得、それによって、リチウムイオン電池電解質を得る。
【0009】
前記第二ステップにおいて、前記グリセリルエーテルポリマーと前記ポリアミン化合物は、質量比が1:4~4:5であることに従って、混合する。
【0010】
前記グリセリルエーテルエポキシ樹脂ゲルは、架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂ゲルであり、該架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂ゲルの製造方法は、エポキシ当量とアミンの当量が等しいことに従って、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びポリエーテルアミンを準備し、前記ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及び前記ポリエーテルアミンを質量比が2:5であることに従って混合し、55℃~60℃で12~48時間磁気的に攪拌し、前駆体を形成し、該前駆体をポリテトラフルオロビニル基板の表面にコーティングし、前記表面に前記前駆体がコーティングされたポリテトラフルオロビニル基板を80℃~90℃に加熱し、80℃~90℃で30~55時間保持し、架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂を生成し、前記架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂を前記電解質溶液に浸漬し、浸漬時間が2時間より長いであり、架橋ポリエチレングリコールベースのエポキシ樹脂ゲルを得る。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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