[發(fā)明專利]一種具有熱敏特性的導(dǎo)電聚合物堿金屬鹽及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810790006.1
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN110739458B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬強;李陽興;秦德君
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發(fā)明實施例提供了一種具有熱敏特性的導(dǎo)電聚合物堿金屬鹽，包括導(dǎo)電聚合物重復(fù)單元和接枝在所述導(dǎo)電聚合物重復(fù)單元上的取代亞胺堿金屬鹽，所述導(dǎo)電聚合物重復(fù)單元包括五元不飽和雜環(huán)結(jié)構(gòu)，所述取代亞胺堿金屬鹽包括取代酰亞胺堿金屬鹽和取代磺酰亞胺堿金屬鹽中的一種或多種，所述取代亞胺堿金屬鹽通過N原子與所述五元不飽和雜環(huán)結(jié)構(gòu)中的C原子形成N?C鍵。該導(dǎo)電聚合物堿金屬鹽兼具優(yōu)異的熱敏特性、導(dǎo)電子能力和導(dǎo)離子能力，將其應(yīng)用于二次電池中，可有效提高電池的安全性和電化學(xué)性能，避免電池?zé)崾Э氐陌l(fā)生。本發(fā)明實施例還提供了該導(dǎo)電聚合物堿金屬鹽的制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二次電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有熱敏特性的導(dǎo)電聚合物堿金屬鹽及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，電子消費品(手機、數(shù)碼相機)和一些專業(yè)的電子設(shè)備正逐步向小型化和便攜化發(fā)展，且使用功能不斷擴增，已對儲能設(shè)備(如電池)的能量密度提出了更高的要求，然而高能量密度設(shè)備的安全性問題迫切需要解決。目前，二次電池的電解質(zhì)主要為非水有機電解液(常規(guī)為碳酸酯類電解液)，當(dāng)電池在濫用(如熱沖擊、過充、針刺和外部短路等)狀態(tài)下因其電解液存在易揮發(fā)、易燃燒等隱患，極易引起電池?zé)崾Э囟鴮?dǎo)致的安全性問題。

針對以上電池因熱失控而引起的安全性問題，目前主流采用的策略有以下三方面：1)開發(fā)阻燃電解液，然而阻燃電解液的使用雖然可以在一定程度上降低電池的燃燒故障率，但是現(xiàn)有阻燃電解液對電池電化學(xué)性能有一定的負(fù)面影響；2)開發(fā)涂層隔膜，采用涂層隔膜可以提高隔膜的耐熱能力，在一定程度上提高了電池的安全性能，但是涂層隔膜的使用會帶來接觸問題，且也無法滿足電池安全性的需求；3)開發(fā)熱敏材料，熱敏材料是指由熱能引起化學(xué)或物理變化的材料，其電阻受溫度影響較大。

目前，熱敏材料主要包括無機氧化物材料(如鍶摻雜鈦酸鋇、鉛摻雜鈦酸鋇等)、導(dǎo)電劑與高分子混合材料(如炭黑與聚氧乙烯混合)和導(dǎo)電聚合物材料(如聚噻吩化合物)三大類。其中，導(dǎo)電聚合物材料通常是由有高分子鏈結(jié)構(gòu)和與鏈非鍵合的一價陰離子或陽離子共同組成，因此，導(dǎo)電聚合物不僅具有由于摻雜而帶來的金屬特性(如高電導(dǎo)率)和半導(dǎo)體特性，還具有高分子的分子設(shè)計結(jié)構(gòu)多樣化、可加工和比重輕等特點。然而，現(xiàn)有導(dǎo)電聚合物熱敏材料雖然具有優(yōu)良的熱敏特性和導(dǎo)電子性能，將其應(yīng)用于電池中可以有效避免電池的熱失控行為，進而提高電池的安全性，但是現(xiàn)有導(dǎo)電聚合物熱敏材料不具備導(dǎo)離子性，降低了電池的循環(huán)、倍率和低溫等性能。因此，有必要開發(fā)一種兼具熱敏特性、導(dǎo)電子性和導(dǎo)離子性等多功能特性的材料。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明實施例第一方面提供了一種具有熱敏特性的導(dǎo)電聚合物堿金屬鹽，其兼具優(yōu)異的熱敏特性、導(dǎo)電子能力和導(dǎo)離子能力，其應(yīng)用于二次電池中，可有效提高電池的安全性和電化學(xué)性能，以解決現(xiàn)有導(dǎo)電聚合物熱敏材料雖能一定程度提高電池安全性，但因不具備導(dǎo)離子性而導(dǎo)致電池的循環(huán)、倍率和低溫等性能降低的問題。

具體地，本發(fā)明實施例第一方面提供了一種具有熱敏特性的導(dǎo)電聚合物堿金屬鹽，包括導(dǎo)電聚合物重復(fù)單元和接枝在所述導(dǎo)電聚合物重復(fù)單元上的取代亞胺堿金屬鹽，所述導(dǎo)電聚合物重復(fù)單元包括五元不飽和雜環(huán)結(jié)構(gòu)，所述取代亞胺堿金屬鹽包括取代酰亞胺堿金屬鹽和取代磺酰亞胺堿金屬鹽中的一種或多種，所述取代亞胺堿金屬鹽通過N原子與所述五元不飽和雜環(huán)結(jié)構(gòu)中的C原子形成N-C鍵。

其中，所述取代酰亞胺堿金屬鹽的化學(xué)表達式為-N^-(M⁺)-C(＝O)-Z₁，其中，M為Li,Na,K,Rb或Cs，Z₁選自烷基、鹵代烷基、烷氧基、鹵代烷氧基、烯基、鹵代烯基、烯氧基、鹵代烯氧基、芳基、鹵代芳基、芳氧基和鹵代芳氧基中的任意一種。