[發明專利]膠狀電解質和制備其的方法

有效

• 申請號: 201480026163.5
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN105190778B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 仲偉虹;王宇;李斌
• 申請（專利權）人: 華盛頓州立大學
• 主分類號: H01B1/00
• 分類號: H01B1/00;H01G9/02
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所11313
• 代理人: 孟銳

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年3月15日提交的并且題目為“用于安全、高性能鋰離子電池組的具有熱保護能力的膠狀電解質(Gum-Like Electrolytes with Thermal-Protection Capability for Safe,High-Performance Lithium-Ion Batteries)”的美國臨時專利申請號61/789,972和2013年5月14日提交的并且題目為“用于安全、高性能鋰離子電池組的具有熱保護能力的膠狀電解質(2)(Gum-Like Electrolytes with Thermal-Protection Capability for Safe，High-Performance Lithium-Ion Batteries(2))”的美國臨時專利專利申請號61/823,377的優先權益處，其通過引用以它們的整體并入本文。

背景技術

已經增加了對高級合適的能量儲存設備，比如電池組和電容器的需求。因為鋰離子電池組(LIB)已經成為電子學、電動車輛、航空器、生物醫學電子學等的最有利選擇，所以各種工業已經特別關注高性能和安全的LIB的開發。

但是，安全性問題可由LIB技術的使用產生。例如，在使用液態電解質比如離子性液體電解質的LIB中，滲漏或在高溫下的產生氣體的反應可能是關注的原因。一般而言，與LIB技術相關的安全性問題可包括滲漏、爆炸，原因是電池組中的壓力積聚，和電池組的極端過熱。

其他人已經嘗試通過在LIB中使用凝膠電解質修復這些安全性問題，因為凝膠電解質具備高離子電導率并且保持期望的機械性能。但是，這樣的凝膠電解質仍需要大量的液體電解質，以在LIB中起作用，其導致在液體電解質LIB中觀察到的相同問題。

固體聚合物電解質(SPE)也已經用于緩解安全性憂慮。但是，低的離子電導率和可能的電解質/電極界面問題已經限制了SPE的開發和功能應用。

也已經嘗試了各種傳感器或添加劑，比如氧化還原穿梭電對(redox shuttles)或可聚合的有機物。但是，這些傳感器或添加劑可能需要滿足電池組適當起作用的某些條件。例如，氧化還原穿梭電對的使用需要液體環境，以適當起作用，因為氧化還原穿梭電對通過電解質的擴散必須足夠快，以當過度充電時穩定電池組的電壓。這樣的要求不適于下一代電池組的設計彈性。而且，液體環境也是鋰枝晶(lithium dendrites)生長的前提條件，其使得LIB遭受差的安全性和循環性能。

發明內容

在一種實施方式中，形成膠狀電解質組合物的方法可包括提供蠟乳液，將至少一種電解質添加至蠟乳液，以獲得電解質蠟乳液，和將聚合物溶液添加至電解質蠟乳液，以獲得混合物。聚合物溶液可包括聚合物和溶劑。方法可進一步包括從混合物去除溶劑，以獲得膠狀電解質組合物。

在一種實施方式中，膠狀電解質組合物可包括下述的混合物：至少一種蠟顆粒、至少一種電解質，和具有至少一種聚合物的聚合物基質。蠟顆粒和電解質可分散在聚合物基質中。混合物可以是展性材料。

在一種實施方式中，制品可包括下述的膠狀混合物：至少一種蠟顆粒、至少一種電解質，和具有至少一種聚合物的聚合物基質。蠟顆粒和電解質可分散在聚合物基質中。混合物可以是展性材料。

附圖說明

圖1描繪了根據實施方式的示意性膠狀電解質組合物的一部分。

圖2描繪了根據實施方式的膠狀電解質組合物的意示性核殼顆粒。

圖3描繪了在(a)第一溫度和(b)較高的第二溫度的電極之間的膠狀電解質組合物的示意圖。

圖4描繪了根據實施方式形成膠狀電解質組合物的方法的示意性示意圖。

圖5描繪了根據實施方式形成膠狀電解質組合物的方法的流程圖。

發明詳述

本公開不限于描述的具體系統、設備和方法，因為這些可以改變。在說明書中使用的術語是僅僅為了描述具體形式或實施方式的目的，并且不旨在限制范圍。

如在該文檔中使用，單數形式“一個(a)”、“一個(an)”和“所述”包括復數提及物，除非上下文明確另外指出。除非另外定義，本文使用的所有的技術和科學術語具有如本領域普通技術人員通常理解的相同含義。本公開決不解釋為認可本公開中描述的實施方式由于之前的發明而不能早于這些公開。如在該文檔中使用，術語“包括”意思是“包括但不限于”。