[發明專利]具有混合的長側鏈和短側鏈的鋰化的全氟化聚合物

在審

• 申請號: 202110037410.3
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN113136047A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 魯自界
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08J5/18;C08L29/10;H01M10/0525;H01M10/0565
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 魯恭誠;田碩

本公開提供了“具有混合的長側鏈和短側鏈的鋰化的全氟化聚合物”。一種聚合物電解質包括離子導電鋰化膜，所述離子導電鋰化膜包括單離子聚合物，所述單離子聚合物具有：第一鋰化全氟磺酸離聚物，所述第一鋰化全氟磺酸離聚物具有多個短側鏈，所述多個短側鏈各自包括約1至3個碳的短碳鏈；以及第二鋰化全氟磺酸離聚物，所述第二鋰化全氟磺酸離聚物具有多個長側鏈，所述多個長側鏈各自包括用所述短側鏈塑化的約4至7個碳的長碳鏈。所述聚合物電解質還可包括增塑劑。

技術領域

本公開涉及一種單離子聚合物電解質，以及一種用于產生單離子聚合物電解質的方法。

背景技術

由于性能因素和較高的能量密度，用固態電解質(SSE)替換液體電解質的固態電池已經引起了極大的關注。SSE包括各種組，諸如固體聚合物電解質和無機固體電解質。在這些組內，存在其他類型的電解質，諸如在聚合物電解質組內的單離子聚合物電解質(SIPE)。SIPE在若干因素方面顯示出改進的性能，以及與當前鋰離子電池技術的制造兼容性。

發明內容

根據一個或多個實施例，一種聚合物電解質包括：離子導電鋰化膜，所述離子導電鋰化膜包括單離子聚合物，所述單離子聚合物具有：第一鋰化全氟磺酸離聚物，所述第一鋰化全氟磺酸離聚物具有多個短側鏈，所述多個短側鏈各自包括約1至3個碳的短碳鏈；以及第二鋰化全氟磺酸離聚物，所述第二鋰化全氟磺酸離聚物具有多個長側鏈，所述多個長側鏈各自包括用所述短側鏈塑化的約4至7個碳的長碳鏈。

根據至少一個實施例，所述第一鋰化全氟磺酸離聚物可具有600至900g/mol的當量重量。在一個或多個實施例中，所述第二鋰化全氟磺酸離聚物可具有至少1000g/mol的當量重量。在至少一個實施例中，所述離子導電鋰化膜可具有約0.80至1.00的鋰離子遷移。在某些實施例中，所述離子導電膜可具有高達5.0V的電化學穩定性。在一些實施例中，所述短碳鏈可為3個碳。在其他實施例中，所述短碳鏈可為2個碳。在某些實施例中，所述長碳鏈可為4至5個碳。在至少一個實施例中，所述聚合物電解質還可包括增塑劑。所述增塑劑可為PC、EC:PC、PEGDME、PEO、PEGMA_x(其中x為100至50000)、或其組合。在一些實施例中，所述單離子聚合物可包括10重量％至90重量％的所述第一鋰化全氟磺酸離聚物，其中余量是所述第二鋰化全氟磺酸離聚物。在其他實施例中，所述單離子聚合物可包括80:20重量比的所述第一鋰化全氟磺酸離聚物和所述第二鋰化全氟磺酸離聚物。在其他實施例中，所述單離子聚合物可包括60:40重量比的所述第一鋰化全氟磺酸離聚物和所述第二鋰化全氟磺酸離聚物。在再一些其他實施例中，所述單離子聚合物可包括50:50重量比的所述第一鋰化全氟磺酸離聚物和所述第二鋰化全氟磺酸離聚物。

根據一個或多個實施例，一種形成單離子聚合物電解質的方法包括：將單離子聚合物的第一全氟磺酸離聚物與所述單離子聚合物的第二全氟磺酸離聚物混合來形成混合物，所述第一全氟磺酸離聚物具有多個短側鏈，所述多個短側鏈各自包括約1至3個碳的短碳鏈，所述第二全氟磺酸離聚物具有多個長側鏈，所述多個長側鏈各自包括處于預定重量比的約4至7個碳的長碳鏈。所述方法還包括對所述混合物進行溶液澆鑄以形成氫形式(hydrogen-form)的電解質膜，以及使所述氫形式額電解質膜鋰化以形成離子導電鋰化電解質膜。

根據至少一個實施例，所述方法還可包括將所述鋰化電解質膜浸沒在1:1體積比的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中。在一個或多個實施例中，所述方法還可包括在真空下干燥所述鋰化電解質膜。在至少一個實施例中，所述第一全氟磺酸離聚物可具有600至900g/mol的當量重量。在某些實施例中，所述第二全氟磺酸離聚物可具有至少1000g/mol的當量重量。在一個或多個實施例中，所述預定比率可為50:50重量比。