[發(fā)明專利]電解質(zhì)膠化劑及利用其制備的膠態(tài)電解質(zhì)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910260063.X
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101901929A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉郎;陳慶倫
• 申請（專利權(quán)）人: 國立成功大學(xué)
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01G9/022;G02F1/15
• 代理公司: 北京金恒聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11324
• 代理人: 張爭艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電解質(zhì)膠化劑及利用其制備的膠態(tài)電解質(zhì)，具體涉及一種添加于液態(tài)電解質(zhì)溶劑的共聚高分子膠化劑及利用其制備的膠態(tài)電解質(zhì)。

背景技術(shù)

電化學(xué)電池是利用發(fā)生于兩電極之間的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢以提供電力的一種裝置，簡而言之，即將化學(xué)位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M(jìn)行利用，電池中的電解質(zhì)則可以提供正負(fù)離子在兩極間流動(dòng)，幫助導(dǎo)電，早期的電解質(zhì)大多為液體，并選用氫氧化鈉或氫氧化鉀等強(qiáng)堿類物質(zhì)，但強(qiáng)性化學(xué)物質(zhì)常會(huì)有容易揮發(fā)的缺點(diǎn)。另外，在制造電池時(shí)也會(huì)有封裝上的技術(shù)困難，因此后續(xù)陸續(xù)開發(fā)出所謂固態(tài)的電解質(zhì)，但是固態(tài)電解質(zhì)卻又往往因?yàn)殡姾蓚鲗?dǎo)不易而產(chǎn)生導(dǎo)電能力不佳的缺點(diǎn)。

由于能源危機(jī)的爆發(fā)，科學(xué)家們開始致力于天然資源應(yīng)用的開發(fā)，其中將光能轉(zhuǎn)化為電能的太陽能電池便是其中一項(xiàng)重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目，目前常見的太陽能電池系統(tǒng)可大致區(qū)分為半導(dǎo)體固態(tài)太陽能電池模塊和含液態(tài)電解質(zhì)溶劑的太陽能電池模塊兩種，其中半導(dǎo)體固態(tài)太陽能電池模塊的制造技術(shù)較為成熟，其電能轉(zhuǎn)化率也可以達(dá)到20％以上，然其卻有制造成本過高缺點(diǎn)，而含液態(tài)電解質(zhì)溶劑的太陽能電池模塊仍存在如上述封裝不易，并造成電解質(zhì)溶劑外流的問題。

為了解決上述習(xí)用電池制備時(shí)，因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)或液態(tài)電解質(zhì)所存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明人致力于開發(fā)可以同時(shí)兼顧固態(tài)電解質(zhì)及液態(tài)電解質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的替代材質(zhì)，以期克服上述的種種缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電解質(zhì)膠化劑以及利用其制備的膠態(tài)電解質(zhì)，所述的膠態(tài)電解質(zhì)容易封裝，不會(huì)造成電解質(zhì)溶劑外流，并且制造成本較低。

本發(fā)明為達(dá)上述發(fā)明目的，主要以下述技術(shù)手段予以達(dá)成。

所述電解質(zhì)膠化劑以一高分子共聚物來使一液態(tài)電解質(zhì)溶劑膠化，其包括一主體及至少一副體，該主體是一溶解于該液態(tài)電解質(zhì)溶劑后仍具有高度導(dǎo)離子能力的高分子單體，該副體是一可與該液態(tài)電解質(zhì)溶劑產(chǎn)生高度作用力的高分子單體。

優(yōu)選的，該主體是丙烯腈(acrylonitrile，AN)，其是具導(dǎo)離效果且?guī)椭圎}金屬離子配位的高分子。

該副體是可選自包含有酸性鹽基單體的醋酸乙烯酯(vinyl?acetate，VA)或醋酸丙烯酯(allyl?acetate)、堿性鹽基單體的苯乙烯(styrene)、中性鹽基單體的丙烯酰胺(acrylamide)、與極性或非極性溶劑有高度作用力的單體群組的化合物。

該與極性或非極性溶劑有高度作用力的單體包括乙二醇(ethylene?glycol)、丙二醇(propylene?glycol)、丁醚二醇(tetramethylene?glycol)、六氟丙烯(hexafluoropropylene)、三氯乙烯(trichloroethylene)、甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate)、乙烯吡咯烷酮(vinylpyrrolidone)、乙烯(ethylene)、氧化乙烯(ethylene?oxide)、丙烯(propylene)、醋酸纖維(cellulose?acetate)、醋酸丁酸纖維(cellulose?acetate?butyrate)、醋酸丙酸纖維(cellulose?acetatepropionate)、氰乙基聚三葡萄糖(cyanoethylpullulan)、氰乙基聚乙烯醇(cyanoethylpolyvinylalcohol)、氰乙基纖維(cyanoethyl?cellulose)、氰乙基蔗糖(cyanoethylsucrose)或羧基甲基纖維(carboxymetyl?cellulose)。

該電解質(zhì)膠化劑除了該主體及該副體，更包括有選自弱酸性染色基團(tuán)的衣康酸、含強(qiáng)酸性染色基團(tuán)的丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、對甲基丙烯酸胺苯磺酸鈉和含有堿性染色基團(tuán)的α-甲基乙烯吡啶群組的化合物。

該電解質(zhì)膠化劑可溶解于極性或非極性的液態(tài)電解質(zhì)溶劑中以形成膠態(tài)電解質(zhì)，該液態(tài)電解質(zhì)溶劑選自包含有鋰金屬離子化合碘離子的鹽類固體(LiI)、碘分子固體(I₂)、離子液體、4-特-丁基吡啶(4-tert-Butylpyridine，TBP)的溶劑和高沸點(diǎn)3-甲基丙腈(3-Methoxypropionitrile，MPN)的溶劑的群組。

本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：

該電解質(zhì)膠化劑是利用至少兩種具互補(bǔ)性的高分子單體發(fā)生聚合反應(yīng)所形成的共聚化合物，其提升了電解質(zhì)膠化劑在液態(tài)電解質(zhì)溶劑中的溶解度、膠化程度及膠態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電性。