Фторированный привитой сополимер, полимерный электролит, содержащий его, и литиевая аккумуляторная батарея с использованием полимерного электролита

 

Изобретение относится к фторированному привитому сополимеру, полимерному электролиту и литиевой аккумуляторной батарее. Привитой сополимер монометилового эфира полиэтиленгликоля и сополимера трифторэтиленхлорида и винилиденфторида описывается формулой I где n находится в диапазоне от 1 до 10, m находится в диапазоне от 1 до 5, а находится в диапазоне от 3 до 25 и l находится в диапазоне от 50 до 337. Изобретение также относится к способу получения привитого сополимера монометилового эфира полиэтиленгликоля и сополимера трифторэтиленхлорида и винилиденфторида формулы I, к полимерному электролиту, содержащему указанный привитой сополимер формулы I, и к литиевой аккумуляторной батарее. Изобретение позволяет получить фторированный привитой сополимер с улучшенной проводимостью, хорошей механической прочностью и превосходной адгезией к электродам, без добавления раствора органического электролита, а также создать литиевую аккумуляторную батарею с улучшенными зарядными/разрядными характеристиками. 4 с. и 10 з.п.ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Привитой сополимер монометилового эфира полиэтиленгликоля и трифторэтиленхлорида и винилиденфторида, описываемый формулой 1

где n = 1-10;

m = 1-5;

а = 3-25;

1 = 50-337.

2. Способ получения привитого сополимера монометилового эфира полиэтиленгликоля и трифторэтиленхлорида и винилиденфторида, описываемого формулой 1

где n = 1-10;

m = 1-5;

а = 3-25;

1 = 50-337,

причем способ включает (a) растворение сополимера трифторэтиленхлорида и винилиденфторида и монометилового эфира полиэтиленгликоля в органическом растворителе, причем их массовое отношение находится в диапазоне между 1:0,5 и 1::2,5 соответственно, и (b) добавление к смеси, получаемой в результате на стадии (а), основания или щелочного металла в количестве 1,05 и 1,3 моль в расчете на 1 моль монометилового эфира полиэтиленгликоля с получением продукта.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что основанием на стадии (b) является по меньшей мере одно соединение, выбираемое из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида калия, гидроксида кальция, оксида цинка, оксида магния и триэтиламина.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что щелочным металлом на стадии (b) является по меньшей мере один, выбираемый из группы, состоящей из натрия, калия и лития.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в реакционную смесь на стадии (b) дополнительно добавляют от 10 до 15 мас.ч. межфазного катализатора в расчете на 100 мас.ч. сополимера трифторэтиленхлорида и винилиденфторида.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что межфазным катализатором предпочтительно является по меньшей мере один, выбираемый из группы, состоящей из N-децилпиридинилбромида и хлорида бензилтриэтиламмония.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что средневесовая молекулярная масса сополимера трифторэтиленхлорида и винилиденфторида находится в диапазоне от 10000 до 500000, а средневесовая молекулярная масса монометилового эфира полиэтиленгликоля находится в диапазоне от 100 до 2000.

8. Способ по п.2, отличающийся тем, что растворителем на стадии (а) является по меньшей мере один, выбираемый из группы, состоящей из ацетона, метилэтилкетона, тетрагидрофурана и диметилсульфоксида, а его содержание предпочтительно находится в диапазоне от 500 до 1500 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. сополимера.

9. Способ по п.2, отличающийся тем, что температура реакции на стадии (b) находится в диапазоне от 0 до 70°С.

10. Полимерный электролит, содержащий привитой сополимер монометилового эфира полиэтиленгликоля и трифторэтиленхлорида и винилиденфторида, описываемый формулой 1

где n = 1-10;

m = 1-5;

а = 3-25;

l = 50-337,

и литиевую соль, содержание которой находится в диапазоне от 5 до 30 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. привитого сополимера.

11. Полимерный электролит по п.10, отличающийся тем, что литиевой солью являются одна или несколько, выбираемых из группы, состоящей из LiCF₃SO₃, LiPF₆, LiBF₄, LiClO₄ и LiN (CF₃SO₂)₂.

12. Полимерный электролит по п.10, отличающийся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один пластификатор, выбираемый из группы, состоящей из пропиленкарбоната, монометилового эфира полиэтилгликоля, этиленкарбоната и сульфолана, а его содержание находится в диапазоне от 5 до 30 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. привитого сополимера монометилового эфира полиэтиленгликоля и сополимера трифторэтиленхлорида и винилиденфторида, описываемого формулой 1.

13. Полимерный электролит по п.10, отличающийся тем, что средневесовая молекулярная масса привитого сополимера монометилового эфира полиэтиленгликоля и трифторэтиленхлорида и винилиденфторида, описываемого формулой 1, находится в диапазоне от 30000 до 600000.

14. Литиевая аккумуляторная батарея, в которой в качестве покрытия используют полимерный электролит по любому из пп.10-13.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28