[發明專利]用于鋰金屬二次電池的保護鋰陽極的聚合物層及制造方法

在審

• 申請號: 201880038657.3
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN110915049A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 潘寶飛;賀慧;阿茹娜·扎姆;張博增
• 申請（專利權）人: 納米技術儀器公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/0569;H01M2/02
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 艾娟;鄭霞

1.一種鋰二次電池，所述鋰二次電池包括陰極、陽極以及布置在所述陰極與所述陽極之間的電解質或隔膜-電解質組件，其中所述陽極包括：

a)作為陽極活性材料的鋰或鋰合金的箔或涂層；以及

b)高彈性聚合物的薄層，所述高彈性聚合物具有從2％至700％的可恢復拉伸應變、在室溫下不小于10^-6S/cm的鋰離子電導率、以及從1nm至10μm的厚度。

2.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述高彈性聚合物含有交聯的聚合物鏈網絡，所述交聯的聚合物鏈網絡在所述交聯的聚合物鏈網絡中具有醚鍵、腈衍生的鍵、過氧化苯甲酰衍生的鍵、環氧乙烷鍵、環氧丙烷鍵、乙烯醇鍵、氰基-樹脂鍵、三丙烯酸酯單體衍生的鍵、四丙烯酸酯單體衍生的鍵、及其組合。

3.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述高彈性聚合物含有選自含腈的聚乙烯醇鏈、氰基樹脂鏈、季戊四醇四丙烯酸酯鏈、季戊四醇三丙烯酸酯鏈、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)鏈、乙二醇甲基醚丙烯酸酯(EGMEA)鏈、及其組合的交聯的聚合物鏈網絡。

4.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述高彈性聚合物含有按重量計從0.1％至50％的分散在其中的鋰離子傳導添加劑，或在其中含有按重量計從0.1％至按重量計10％的選自碳納米管、碳納米纖維、石墨烯、及其組合的增強納米長絲。

5.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述高彈性聚合物與鋰離子傳導添加劑混合以形成復合物，其中所述鋰離子傳導添加劑分散在所述高彈性聚合物中，并且選自Li₂CO₃、Li₂O、Li₂C₂O₄、LiOH、LiX、ROCO₂Li、HCOLi、ROLi、(ROCO₂Li)₂、(CH₂OCO₂Li)₂、Li₂S、Li_xSO_y、及其組合，其中X＝F、Cl、I、或Br，R＝烴基，0≤x≤1，1≤y≤4。

6.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述高彈性聚合物進一步含有分散在其中的導電材料，并且所述導電材料選自電子傳導聚合物、金屬顆粒或金屬線、石墨烯片、碳纖維、石墨纖維、碳納米纖維、石墨納米纖維、碳納米管、石墨顆粒、膨脹石墨薄片、乙炔黑顆粒、及其組合。

7.如權利要求6所述的鋰二次電池，其中，所述導電材料具有小于100nm的厚度或直徑。

8.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述高彈性聚合物進一步含有分散在其中的鋰鹽，并且所述鋰鹽選自高氯酸鋰LiClO₄、六氟磷酸鋰LiPF₆、氟硼酸鋰LiBF₄、六氟砷化鋰LiAsF₆、三氟甲磺酸鋰LiCF₃SO₃、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰LiN(CF₃SO₂)₂、雙(草酸)硼酸鋰LiBOB、二氟草酸硼酸鋰LiBF₂C₂O₄、二氟草酸硼酸鋰LiBF₂C₂O₄、硝酸鋰LiNO₃、氟烷基磷酸鋰LiPF₃(CF₂CF₃)₃、雙全氟乙基磺酰亞胺鋰LiBETI、雙(三氟甲烷磺酰基)酰亞胺鋰、雙(氟磺酰基)酰亞胺鋰、三氟甲烷磺酰亞胺鋰LiTFSI、離子液體基鋰鹽、及其組合。