CN102318125B - 高导电性聚合物电解质及包括其的二次电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新型嵌段共聚物以及涉及新型聚合物电解质组合物，如包含嵌段共聚物的固体聚合物电解质，所述嵌段共聚物包括：玻璃化转变温度大于约60℃或熔融温度大于约60℃的第一嵌段，和包括聚烷氧化物的第二嵌段。聚合物电解质组合物优选具有在1弧度/秒和约30℃测量的剪切模量G’，和在约30℃测量的电导率σ，使得i)G’·σ大于约20(S/cm)(Pa)(即，大于约200(S/cm)(达因/cm2))；并且ii)G’为约103至约109Pa(即，约104至约1010达因/cm2)。

Description

高导电性聚合物电解质及包括其的二次电池组
优先权要求
本申请要求美国临时专利申请61/151,662(在2009年2月11日提交)的权益，所述美国临时专利申请为了所有目的而通过援引将其全部内容在此加入。 
发明领域
本发明总体上涉及可用于电池组中的聚合物电解质组合物，并且具体地涉及具有结构相和导电相的多相电解质组合物，并且包括含聚烷氧化物的嵌段共聚物。 
发明背景 
可再充电池组近些年来受到巨大关注。这样的电池组还逐渐被称为“二次电池组”或甚至称为“蓄电池组”。可以运行它们以储存电荷，并且其后运行以放出电荷以对装置提供电源。通常，这些类型的电池组具有少量的包括电极(具体地，阳极和阴极)的有源元件，其结合在一起以进行可逆的电化学反应。通常，用于改进可再充电池组的性能(例如，耐久性和效率)的努力在许多情况下集中于这些有源元件中的一种或多种的改进。 
一种日益流行类型的电池组是采用在基本上聚结块体(cohesive mass)的电解质材料中的金属离子(例如，锂离子)的电池组。当将这种电池组的电化学电池放电时，通常从阳极抽出的锂离子流向阴极。当将电池充电时，发生反向过程。锂离子从阴极抽出并且流向并被插入到阳极中。 
单相均匀材料的使用通常不足以用于电池组应用，原因在于不能实现性质如电性质和力学性质的期望平衡。已经采取了努力来探究合适的材料体系，所述材料体系具有多个明显不同的相，其中每一个相有助于改进所述材料的具体加工和/或性能特性。在力学性质和电性质的平衡内，可能存 在许多特定的竞争性的考虑和要求。例如，对于许多应用而言，重要的是材料提供相对聚结块体，例如固体，凝胶，膏状物等，其在不受束缚(例如，被外壳束缚)时保持形状，并且其可以在没有撕裂、破碎或其它破坏的情况下被容易地操作。该材料还适宜地将允许有效率的离子迁移率，例如通过提供连续的流动路径。通常需要控制微观结构，从而例如得到多个相的通常均匀的分布。还重要的是材料是耐久的并且经受得住对其将要暴露的动态热条件。在加工过程中以及在其后的相相容性也是考虑因素。阻燃性对于某些应用而言是特别期望的。尽管在其面上的(on its face)表面直观的任务，但是已经证明非常难以实现高性能电解质。需要解决众多竞争性考虑因素，并且任何具体提出的组合的成功还远远不能预测。 
为了解决所述考虑因素中的一些，已经提出了共聚物。例如，已经如下描述了包括环氧乙烷基团的接枝共聚物的制备：Giles等(美国专利5,196,484)关于将聚环氧乙烷接枝到ABA嵌段共聚物的B嵌段上，Hata(美国专利5,219,681)等关于包括环氧乙烷嵌段和丙烯嵌段的嵌段共聚物；以及Ohnishi等(美国专利5,424,150)关于用聚环氧乙烷接枝将乙烯乙酸乙烯酯共聚物接枝，所述美国专利都通过援引以其全部内容在本文中加入。用聚环氧乙烷接枝的乙烯和丙烯酸共聚物的实例描述在“Preparation and Characterization of Poly(ethylene-graft-ethylene oxide”， Halldén和B.Wesslén，Journal of Applied Polymer Science，60卷，2495-2501(1996)中。具有聚环氧乙烷接枝的聚苯乙烯聚合物描述在P.Jannasch和B.Wesslén，J.Polymer Science，Part A：Polymer Chemistry，46卷，1519-1529，(1993)中。二胺类与含酸的聚合物的交联反应描述在“Chemical Reactions and Reactivity of Primary，Secondary，and Tertiary Diamines with Acid Functionalized Polymers”，Z.Song和W.Baker，J.Polymer Science，Part A：Polymer Chemistry，30卷，1589-1600(1992)中。 
使用嵌段共聚物作为用于解决电池组电解质的竞争性需求的方法的一般概念可能看起来是直接解决方案。但是使用这些材料的努力是不稳定的并且不成功的。例如，已经将某些嵌段共聚物在电解质组合物中进行评价，但是其表现出困难，例如差的热稳定性，不充分的力学特性，或没有获得电池组应用所需的电导率(例如，离子电导率)。 
尽管迄今为止的努力，但是直至本发明为止，还需要改进的电解质材料，特别是满足对电解质材料的需求中的一些或全部的改进的电解质材料，例如具有：良好的力学和电特性，电和力学特性的吸引人的平衡，基本上作为固体材料进行操作的能力，相对聚结块体的物理状态，相对高的剪切模量，良好的可加工性，在没有破坏的情况下容易操作的能力，有效率的离子迁移率，高电导率(例如，高离子电导率)，连续的流动路径(例如对于离子)，多个相的通常均匀的分布，良好的耐久性，电解质材料的组合物的低腐蚀性，承受对其将要暴露的动态热条件的良好能力，或相对良好的阻燃性。这样的电解质材料对于在二次电池组中，在没有多孔隔体的装置中，或在它们两者中的使用可以特别有利。 
发明概述 
在本发明的各个方面中，通过实现在对于可再充电池组中的使用而言具有吸引力的含嵌段共聚物的电解质组合物例如固体聚合物电解质中的不可预料的特性，本发明满足了以上需求并且克服了现有技术的各种不利之处。因此，本发明的第一方面涉及聚合物电解质组合物，所述聚合物电解质组合物包含：a)嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包括i)至少一个第一聚合物嵌段，所述第一聚合物嵌段具有大于约60℃的熔融温度，或者大于约60℃的玻璃化转变温度，和ii)至少一个包括聚烷氧化物的第二聚合物嵌段；以及b)金属盐；其中所述聚合物电解质组合物具有剪切模量G’(根据ASTM D5279-07在1弧度/秒和约30℃测量)和电导率σ(通过AC阻抗谱测量，例如使用Solartron以约10mV的交流电(AC)幅值，在约30℃测量)使得：i)G’·σ大于约20(S/cm)(Pa)(即，大于约200(S/cm)(达因/cm2))；并且ii)G’为约103至约109Pa(即，约104至约1010达因/cm2)。 
作为可以从本文中的电解质组合物实现的各种优点的结果，它们使其本身具有众多有用的应用。例如，除了其作为携带可移动的金属盐的电解质的应用以外，其可以用作包括如本文中所公开的聚合物电解质组合物并且还包括电活性粒子的电极(例如，阳极或阴极)。其还可以用于没有多孔隔体的装置中。 
本发明的另一个方面涉及一种用于制备嵌段共聚物例如在本文中描 述为可用于聚合物电解质组合物的嵌段共聚物的的方法，所述方法包括下列步骤：a)混合下列各项：i)线型共聚物，所述线型共聚物含有至少3重量％的具有羧酸基团的第一单体和至少60重量％的选自乙烯和丙烯的第二单体；ii)聚烷氧化物，所述聚烷氧化物含有环氧乙烷、环氧丙烷或它们的组合，并且具有一种以上与所述羧酸有反应性的官能团；和iii)任选一种以上溶剂；以及b)使所述聚烷氧化物的官能团与所述线型共聚物的羧酸基团反应，以形成具有至少一个接枝到所述线型共聚物上的聚烷氧化物嵌段的嵌段共聚物，其中基于所述嵌段共聚物的总重量，所述嵌段共聚物含有至少约5重量％的烷氧化物基团。 
本发明的还另一个方面涉及表现出相对低的易燃性的电解质组合物(例如，具有上述方面中任一方面的特征的聚合物电解质组合物)，所述电解质组合物包含聚合物；包含有机磷酸酯的溶剂；和金属盐。更优选金属盐为锂盐。 
如将从本文中的教导看到的，本发明反映了一种用于处理本领域中迄今为止面对的问题的令人惊奇的途径和解决方案，所述问题由于在电池组应用所需的电性质和力学性质方面的之前不能协调的折衷而受到限制。本发明的聚合物电解质组合物具有下列方面的令人惊奇的平衡：高的熔融温度或玻璃化转变温度，高的电导率(例如，离子电导率)，和高的刚度，使得它们作为用于电池组电池的离子传导材料特别有用。 
本发明的聚合物电解质组合物表现出包括例如下列特性的两项、三项、四项或更多项(例如，所有的组合)的特性的预料不到的平衡：例如，基本上作为固体材料进行操作的能力，迄今为止仅期望来自液体电解质的电性能，相对高的电导率，相对高的剪切模量，相对良好的可加工性，相对良好的力学特性，相对聚结块体的物理状态，在没有破坏的情况下容易操作的能力，有效率的离子迁移率，相对良好的电导率(例如，离子电导率)，连续流动路径，多个相的通常均匀的分布，相对高的耐久性，承受对其将要进行暴露的动态热条件的相对良好能力，或相对良好的阻燃性。 
附图简述 
图1示例具有隔体的示例性二次电池组电池中的元件。 
图2示例没有隔体的示例性二次电池组电池中的元件。 
图3示例聚苯乙烯-聚环氧乙烷嵌段共聚物的质子NMR光谱。 
图4示例电导率和剪切速率之间的关系。 
发明详述 
本发明涉及电解质，并且具体地，涉及具有对于在电池组中使用特别吸引人的强度，电特性和其它特性的基本上聚结的电解质材料。本发明具体地克服了现有技术中的缺点，因为其涉及获得电和机械特性之间的吸引人的平衡，使得电解质可以基本上作为固体材料处理，而将表现出相对高电导率(例如，相对高的离子电导率)和相对良好的力学性质如相对高的剪切模量的令人惊讶的良好组合。本发明的电解质优选为包含一种以上聚合物的聚合物电解质组合物，并且更优选为包含一种以上嵌段共聚物的聚合物电解质组合物。 
据信本文中的电解质通过使用特定的嵌段共聚物出人意料地实现了它们的性质，所述嵌段共聚物包含一个以上的熔融温度大于约60℃或者玻璃化转变温度大于约60℃的第一嵌段(即，第一嵌段组分)，和一个以上的包括聚烷氧化物的第二嵌段(即，第二嵌段组分)。在与金属盐和任选溶剂组合的情况下，共聚物使得盐的金属离子可以在聚合物电解质组合物中有效地起流动相的作用，并从而在电池组中携带电荷，同时仍然理想地表现出使该材料作为相对聚结的块体而易于处理的力学性质(潜在地甚至在面对极热的条件时)。 
聚合物电解质组合物优选是具有独特且单独的相的多相材料。举例来说，单独的相可以是不同的聚合物相。具体地，聚合物电解质组合物将包括：至少一个第一结构相，其作为其主要功能中的一种而有助于材料的力学特性、耐久性和热稳定性；和至少一个第二相，其含有材料的作为其主要功能之一的电性能。如将看到的，第一相通常将富含嵌段共聚物的第一嵌段，而第二相通常将富含嵌段共聚物的第二嵌段。优选地，第二相通常富含聚烷氧化物嵌段。第一嵌段和第二嵌段通常相对彼此不互溶，但是，尽管如此将它们一起用于材料中以实现本文中的优点和益处。当与金属盐组合，并且优选与溶剂组合时，第二相优选限定基本上连续的相，其当在 放置在两个电极之间时，可以帮助提供用于离子迁移的有效率路径。 
富含组分c的相p表示(vcp/vc)/(vp/vT)大于1，其中vcp是基于相p的总体积，相p中组分c的体积分数，vc是基于电解质的总体积，电解质中的组分c的体积分数，vp是基于电解质的总体积，相p的体积分数，并且vT＝1是电解质组合物的总体积分数。优选地，富含组分c的相p的(vcp/vc)/(vp/vT)为约1.1以上，更优选约1.5以上，还更优选约2以上，还更优选约5以上，并且最优选约10以上。 
嵌段共聚物 
现在转到可用于本文中的电解质中的特别优选的嵌段共聚物的更详细论述，嵌段共聚物优选含有一个以上的第一嵌段(即，一个以上的“A嵌段”)和一个以上的第二嵌段(即，一个以上的“B嵌段”)。例如，嵌段共聚物优选可以含有在组成上截然不同的一个以上的第一嵌段和一个以上的第二嵌段。A嵌段和B嵌段可以彼此直接地共价键接或者可以通过一个以上另外的嵌段或官能团连接。嵌段共聚物可以包括总共2、3、4或者甚至更多个嵌段。例如，嵌段共聚物可以是二嵌段共聚物(即，A-B二嵌段)。二嵌段共聚物的实例包括A嵌段的一端结合至B嵌段的一端的嵌段共聚物(即，线型二嵌段共聚物)，A嵌段或B嵌段的一端结合至另一嵌段的一侧(即，在除了嵌段端部以外的位置)的嵌段共聚物(即，接枝二嵌段共聚物)，和A嵌段的一侧接枝到B嵌段一侧的嵌段共聚物。嵌段共聚物可以是三嵌段共聚物如A-B-A或B-A-B三嵌段共聚物。其它三嵌段共聚物包括具有三个不同嵌段：A嵌段、B嵌段和C嵌段的共聚物(例如，A-B-C、B-A-C或A-C-B三嵌段共聚物)。嵌段共聚物还可以是包含多种接枝的接枝共聚物(例如，多个A嵌段接枝到单个B嵌段，或者多个B嵌段接枝到单个A嵌段。优选的接枝共聚物可以相对于每个聚合物链具有平均约1个以上、约2个以上、约5个以上、约10个以上、约20个以上或者甚至约50个以上的接枝。嵌段共聚物可以任选为星形嵌段共聚物，如包含3、4个或更多个在中心区域连接在一起的臂的嵌段共聚物，其中每个臂是嵌段共聚物。任选使用的嵌段共聚物是树枝状嵌段共聚物或其它具有重复树状分枝 的嵌段共聚物。例如，嵌段共聚物可以具有一个以上接枝在B嵌段上的A嵌段和一个以上接枝在A嵌段上的B嵌段)。 
聚合物嵌段可以具有足够高的分子量，使得可以形成两种以上的相。第一嵌段和第二嵌段优选是分子量为约400Da以上，更优选约1,000Da以上，还更优选约3,000Da以上，并且最优选约5,000Da以上的聚合物。优选地，第一嵌段、第二嵌段或它们两者的分子量小于约500,000Da。然而，将理解的是，第一嵌段、第二嵌段或它们两者可以具有约500,000以上的更高的分子量。第一嵌段、第二嵌段或它们两者可以是特征为低聚物的聚合物。 
第一嵌段、第二嵌段或它们两者可以各自为均聚物或共聚物。如在本文中使用，均聚物包括基本上仅包含一种单体类型的聚合物。如在本文中使用，均聚物还包括具有总体上重复结构的聚合物，其中重复单元由1种、2种或更多种的不同单体单元形成。举例来说，具有由2种不同单体形成的重复单元的示例性均聚物包括通过缩聚反应如二元酸和二元醇的缩合反应形成的聚合物。如在本文中使用，共聚物包括具有两种以上不同单体的聚合物，其中一种以上单体的不存在于总体重复的排列中。第一嵌段和第二嵌段可以含有一种以上可以为相同单体的单体。例如，第一嵌段和第二嵌段可以以不同的浓度含有相同的单体，使得第一嵌段和第二嵌段形成两相。优选地，第一嵌段和第二嵌段各自包含不同的单体。 
电解质组合物中的嵌段共聚物的浓度可以足够高，使得第一嵌段对组合物提供使其能够被处理的结构，使得第二嵌段提供用于金属盐的金属离子的连续流动路径，或它们两者。基于聚合物电解质组合物的总重量，嵌段共聚物的浓度可以为约20重量％以上，尽管可以使用更低的浓度。优选地，基于聚合物电解质组合物的总重量，嵌段共聚物的浓度为约25重量％以上，更优选约30重量％以上，并且最优选约35重量％以上。如果嵌段共聚物的浓度太高，则可能不存在足够量的金属盐来携带足够的电流。基于电解质的总重量，嵌段共聚物的浓度优选为约85重量％以下，更优选约75重量％以下，还更优选约70重量％以下，并且最优选约65重量％以下。也考虑到了含有约50重量％以下嵌段共聚物的电解质组合物。 
共聚物可以是交联的，或者没有交联。优选地，嵌段共聚物基本上没有任何交联点。如果嵌段共聚物具有交点联，则交联点密度以微摩尔交联点/g共聚物为单位计优选为约500μ摩尔/g以下，更优选约100μ摩尔/g以下或者还更优选约20μ摩尔/g以下，并且最优选约10μ摩尔/g以下。第一嵌段 
优选设定嵌段共聚物，使得其具有足够的强度以形成聚结块体(即，能够作为固体处理的材料)，其能够携带电解质的其它功能组分，如盐、任选的溶剂或它们两者。例如，能够作为固体处理的材料可以是不需要容器保持其形状的材料。因此，嵌段共聚物可以以相对的浓度、化学特性和分子强度含有第一嵌段和第二嵌段，使得嵌段共聚物形成包括结构相和导电相的室温结构。优选地，结构相富含第一嵌段并且导电相富含第二嵌段。优选地，结构相和导电相在三个维度上都是连续的(即，结构相和导电相是共连续的)。 
嵌段共聚物中可以以足够的浓度包含第一嵌段组分(即，一个以上的第一嵌段)，使得嵌段共聚物是能够作为固体处理的材料，使得富含第一嵌段组分的结构相是连续相，或它们两者。基于嵌段共聚物的总重量，第一嵌段组分优选以约15重量％以上，更优选约25重量％以上，还更优选大于约35重量％以上并且最优选约35重量％以上的浓度存在。基于嵌段共聚物的总重量，优选的嵌段共聚物可以具有约90重量％以下，更优选约75重量％以下，还更优选更小的约70重量％以下，并且最优选约65重量％以下的第一嵌段组分浓度。 
嵌段共聚物的第一嵌段优选是对块体提供良好力学性质的相对刚性的、硬的聚合物。根据使用动态力学分析(例如，根据ASTM D5279-08)测量的，第一嵌段优选具有约0.7GPa以上、更优选约1.0GPa以上、还更优选约1.3GPa以上、并且最优选约2GPa以上的弹性模量(例如，在室温)。 
嵌段共聚物的第二嵌段优选具有比第一嵌段的弹性模量小的弹性模量。在没有限制的情况下，根据使用动态力学分析(例如，根据ASTMD5279-08)测量的，第二嵌段可以具有约0.6GPa以下，优选约0.5GPa以下，并且最优选约0.3GPa以下的弹性模量。 
第一嵌段可以是均聚物或共聚物。第一嵌段具有第一单体，所述第一单体是指形成重复图案(即，重复结构单元)的一种单体或一组单体，如一对交替的单体。优选第一嵌段是均聚物(例如，基本上由第一单体组成)或具有高浓度的第一单体和低浓度的第二不同单体的共聚物。基于第一嵌段组分的总重量，第一单体存在的浓度可以为约55重量％以上，优选约70重量％以上，更优选约80重量％以上，还更优选约90重量％以上，并且最优选约95重量％以上。优选劲度、熔融温度、结晶度或任何组合随着第一单体的浓度增加而提高。如果第一嵌段包括第一单体和第二单体，则第一嵌段的第一和第二单体优选无规地沿该第一嵌段排列。优选第一嵌段组分不是嵌段共聚物。 
在没有限制的情况下，可以用于第一单体的示例性单体(例如，重复结构单元)包括含有能够聚合的烯烃类不饱和度的化合物。优选的单体包括苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸异丁酯，4-甲基戊烯-1，对苯二甲酸丁二醇酯，对苯二甲酸乙二醇酯，以及α-烯烃类如乙烯和丙烯。 
具有苯乙烯第一单体的聚合物的实例包括聚苯乙烯均聚物和聚苯乙烯共聚物。举例来说，聚苯乙烯可以包括以下各项或基本上由以下各项组成：无规立构聚苯乙烯、间同立构聚苯乙烯或它们两者。无规立构聚苯乙烯典型地在室温是玻璃状的。优选的间同立构聚苯乙烯在室温具有至少10％的结晶度。聚苯乙烯可以用一种以上抗冲改性剂改性，基于第一单体的总重量，所述抗冲改性剂的浓度优选为约40重量％以下。举例来说，抗冲改性剂可以包括以下各项或基本上由以下各项组成：聚丁二烯、聚异戊二烯或它们两者。更优选聚苯乙烯不含抗冲改性剂。 
优选的用于第一单体的α-烯烃单体包括具有少于约10个碳原子的α-烯烃。更优选的α-烯烃包括乙烯和丙烯。最优选第一单体是乙烯。当乙烯(或丙烯)单体用于第一单体时，第一嵌段组分的劲度将典型地随着第一单体浓度增加而增加。 
各种聚合物的密度，弹性模量，体积模量和泊松比列出在R.W.Warfield，和F.R.Barnet，“Elastic constants of Bulk Polymers”，Naval Ordnance Laboratories，White Oak，Silver Spring，Maryland，NOLTR 71-226，1972年4月12日，第2页中。为了举例说明的目的，可以用于第一嵌段 或第二嵌段或它们两者的示例性均聚物在约25℃的温度测量的弹性模量(即，杨氏模量)显示在表1中。 
表1. 
  聚合物  弹性模量，GPa
  聚苯乙烯   3.43
  聚甲基丙烯酸甲酯   3.01
  聚甲基丙烯酸异丁酯   1.49
  聚-4-甲基戊烯-1   1.59
  聚乙烯(HDPE)   0.88
  聚丙烯(全同立构)   1.42
  聚环氧乙烷   0.29
第二单体可以是与第一单体不同的任何单体，其可以与第一单体聚合而形成共聚物(优选总体上无规的共聚物)。可以添加第二单体以对聚合物一种以上的性质改性。在一个特别吸引人的实例中，第二单体可以提供用于将第二嵌段加在第一嵌段上的反应活性部位(或可以变得有反应活性的部位)。例如，该反应活性部位可以在将第二聚合物嵌段接枝到第一嵌段上的过程中采用。 
第二单体可以包括具有烯烃类不饱和度的化合物，通过聚合具有一个以上官能团的化合物，或者它们的任何组合。可以用于第一单体的单体中的任何一种可以用于第二单体。通过聚合，第二单体可以具有能够与第二嵌段的官能团反应的任何官能团。优选的官能团包括羧基，酯，醛，羰基，羟基，酸，乙酰基，醇，酯，酮，胺，环氧化物或它们的任何组合。优选的第二单体包括羧酸类，丙烯酸酯类和乙酸酯类。例如第二单体可以包括一种以上单体，所述单体选自由下列各项组成的组：丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸2-乙基己酯，甲基丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸癸酯和乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinylacetate)。在一个具体的实例中，第二单体包括以下各项或基本上由以下各项组成：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯乙酸乙烯酯或它们的任何组合。优选地，嵌 段共聚物、第二单体或它们两者基本上不含或者甚至完全不含可能降解而形成乙酸的单体如乙酸乙烯酯单体。在存在的情况下，基于第一嵌段的第二单体的总重量，嵌段共聚物的总重量或它们两者，乙酸乙烯酯单体的浓度优选为约5重量％以下，更优选约1重量％以下，还更优选约0.5重量％以下，并且最优选约0.1重量％以下。在本发明的一个方面，第二单体包括丙烯酸，或基本上由丙烯酸组成。 
在采用的情况下，基于嵌段共聚物的总重量，第一嵌段的第二单体的浓度优选为约45重量％以下，更优选约30重量％以下，还更优选约20重量％以下，并且最优选约10重量％以下。在采用的情况下，第二单体优选以约0.5重量％以上，更优选约1重量％以上，还更优选约2重量％以上，并且最优选约3重量％以上的浓度存在。 
第一嵌段可以任选具有一种以上与第一单体和第二单体不同的另外的单体。在没有限制的情况下，本文中关于第一单体和第二单体所公开的单体中的任何一种可以用于所述一种以上另外的单体。在采用的情况下，基于第一嵌段的总重量，第一嵌段中的所述一种以上另外的单体的浓度优选小于约10重量％，更优选小于约5重量％，并且最优选小于约2重量％。 
第一嵌段优选为半结晶的聚合物，所述半结晶的聚合物具有可以例如使用差示扫描量热法(DSC)(如此后在标记为测试方法的部分中所述)测量的熔融温度；或者玻璃状聚合物，所述玻璃状聚合物具有可以使用动态力学分析(并且通过tanδ对比温度曲线的峰确定)测量(例如，根据ASTME1640-99)的玻璃化转变温度。基于第一嵌段的总重量，优选的半结晶的聚合物具有至少约10重量％的结晶度。 
第一嵌段组分优选在室温为固体。优选的嵌段共聚物可以具有第一嵌段组分，所述第一嵌段组分具有大于约50℃、优选大于约60℃、更优选大于约70℃、还更优选大于约90℃、并且最优选大于约110℃的玻璃化转变温度(例如根据ASTM E1640-99使用动态力学分析测量)或者熔融温度(例如，如通过以后在本文中标记为“测试方法”的部分中描述的差示扫描量热法测量的最大熔融温度或峰值熔融温度)或它们两者。第一嵌段组分可以具有小于约250℃、优选小于约180℃、更优选小于约160℃、并且最优选小于约130℃的玻璃化转变温度、熔融温度(例如，最大熔融温度 或峰值熔融温度)或它们两者。基于嵌段共聚物的第一嵌段的总重量，第一嵌段组分的结晶度(通过如标记为“测试方法”的部分中描述的差示扫描量热法测量)优选为约10重量％以上，更优选约20重量％以上，还更优选约30重量％以上，并且最优选约35重量％以上。第一嵌段的结晶度优选为约90重量％以下，更优选约80重量％以下，并且最优选约70重量％以下。优选的第一嵌段需要大量的潜热以熔融晶体。举例来说，第一嵌段可以具有约10J/g以上、优选约20J/g以上、更优选约30J/g以上、并且最优选约35J/g以上的熔化热。 
在嵌段共聚物中包含时，在电解质组合物中组合时，或它们的任何组合时，以上性质中的一种或任何组合可以表征处于净态(neat state)的嵌段共聚物的第一嵌段。 
第二嵌段 
第二嵌段优选包括聚合物，所述聚合物可以掺杂有相对高浓度的一种以上金属盐，当掺杂时具有相对良好的金属离子电导率，或它们两者。举例来说，当掺杂有一种以上锂盐时，第二嵌段优选具有良好的锂离子电导率。 
在没有限制的情况下，第二嵌段可以包括一种以上聚烷氧化物，或者基本上由一种以上聚烷氧化物组成。聚烷氧化物优选包括下列、基本上由下列组成或由下列组成：一种以上具有约2至约8个碳原子的环氧烷。基于第二嵌段或聚烷氧化物的总重量，在第二嵌段中、在聚烷氧化物中或它们两者中的具有约2至8个碳原子的环氧烷的浓度优选为约85重量％以上，更优选约90重量％以上，还更优选约95％，并且最优选至少约或者至少约98重量％。在没有限制的情况下，用于第二嵌段的示例性聚合物包括环氧乙烷均聚物和含环氧乙烷的共聚物。优选的含环氧乙烷的共聚物包括环氧乙烷和选自具有3至8个碳原子的环氧烷、烯丙基缩水甘油醚、烷基缩水甘油醚或它们任何组合中的至少一种单体的共聚物。举例来说，含环氧乙烷的共聚物可以是环氧乙烷和选自环氧丙烷、环氧丁烷、甲基缩水甘油醚或它们任何组合中的单体的共聚物。更优选地，含环氧乙烷的共聚物包括环氧乙烷和环氧丙烷，基本上由环氧乙烷和环氧丙烷组成，或者甚 至由环氧乙烷和环氧丙烷组成。可以使用环氧乙烷与环氧丙烷的任何摩尔比。环氧乙烷与环氧丙烷的摩尔比优选为至少约2∶1，更优选至少约4∶1，还更优选至少约8∶1并且最优选至少约9∶1。最优选地，第二嵌段是环氧乙烷均聚物。 
第二嵌段组分(即，所述一种以上的第二嵌段，如环氧乙烷均聚物和/或含环氧乙烷的共聚物的嵌段)优选在约20℃将表现出至少一些结晶度。第二嵌段组分的结晶度可以通过使用如在本文中在测试方法部分中后面描述的差示扫描量热法测量。第二嵌段组分的结晶度优选为约60重量％以下，更优选约50重量％以下，还更优选约40重量％以下，并且最优选约35重量％以下。第二嵌段组分优选具有约3重量％以下，更优选约6重量％以上，还更优选约10重量％以上，并且最优选约15重量％以上的结晶度。尽管结晶度是预期并优选的，然而有可能的是第二嵌段组分可以是完全无定形的。当与金属盐和任选的溶剂组合时，第二嵌段组分的结晶度可以在相对基础上降低30％以上(例如从约50重量％至约35重量％)，优选在相对基础上降低约50％以上(例如从约50重量％至约25重量％)。更优选地，在净态(即，纯的嵌段共聚物)中，第二嵌段具有结晶度(优选约40重量％以上的结晶度)，并且在聚合物电解质组合物中，第二嵌段组分可以是完全无定形的。聚合物电解质组合物的导电相优选是完全无定形的。 
嵌段共聚物可以通过任何合适的方式制备，并且嵌段可以以任何顺序制备。例如，嵌段共聚物可以通过首先聚合A嵌段，然后聚合B嵌段，或者通过首先聚合B嵌段，然后聚合A嵌段而原位地制备。方法可以包括聚合第三嵌段如第二A嵌段、第二B嵌段或不同嵌段(例如，C嵌段)的步骤。例如，C嵌段可以是所要聚合使得C嵌段介于A嵌段和B嵌段之间的第二嵌段。聚合方法可以在单个反应器中发生(例如，通过依序加入聚合不同嵌段所需的单体，或者聚合可以在一系列反应器中发生。上述聚合方法中的任一种还可以包括在聚合步骤之前分离聚合物的一个以上的步骤。嵌段共聚物还可以通过使两个以上嵌段反应以形成连接所述两个嵌段的内聚键(cohesive bond)而制备。例如，A嵌段和B嵌段可以分别制备，然后一起反应，以形成嵌段共聚物，如包括一个A嵌段和一个B嵌段的二嵌段，A嵌段接枝到B嵌段或者B嵌段接枝到A嵌段上的接枝共聚物， A-B-A三嵌段，B-A-B三嵌段等。各自具有单个反应活性部位的两种聚合物(单官能聚合物)的反应可以得到二嵌段共聚物。使单官能和双官能聚合物反应可以得到三嵌段共聚物。 
优选地，第一嵌段，第二嵌段，或者更优选第一和第二嵌段两者相对于每个嵌段含有约一个反应活性部位。优选的反应活性部位包括羧基、酯、醛、羰基、羟基、酸、乙酰基、醇、酯、酮、胺、环氧化物或它们的任何组合。优选地，第一嵌段具有反应活性部位并且第二嵌段具有反应活性部位(优选单个反应活性部位)，所述反应活性部分可以共同反应而将一个嵌段接枝到另一个嵌段上。在本发明的一个方面，第一嵌段和第二嵌段优选各自具有约一个反应活性部位。在本发明的另一个方面，第一嵌段和第二嵌段中的一个含有单个反应活性部位并且另一个含有多个(例如，两、三、四个或更多个)反应活性部位。尽管第一嵌段和/或第二嵌段可以含有两个以上反应活性部位，但是优选第一嵌段和第二嵌段不都含有两个以上可以彼此反应的反应活性部位。 
具有单个反应活性部位如可以用于接枝的单个反应活性部位的低聚物或聚合物包括一元胺，如可以在商品名称 Monoamines(MSeries)下获自Huntsman Corporation的聚醚胺，和单醚聚亚烷基二醇。当接枝到酸位如丙烯酸位时，一元胺可以形成酰胺键并且单醚亚烷基二醇可以形成酯键。 
盐 
本文中的材料可以包括一种或多种具有阳离子的盐，所述阳离子可以在聚合物电解质组合物中移动，能够携带电荷，或它们两者。本文中的材料(例如，聚合物电解质组合物)优选包括一种或多种在室温可以是固体或液体(例如，离子液体)的盐。可以使用单种盐或两种以上的不同盐的混合物。盐可以包括一种或多种无机盐或基本上由一种或多种无机盐组成。举例来说，无机盐可以是具有金属阳离子的盐(即，金属盐)，没有金属阳离子的盐(例如，在铵盐中)。可以在金属盐中使用任何金属或金属的组合。优选的金属盐包括碱金属盐和碱土金属盐。举例来说，金属盐可以包括锂，钠，铍，镁，或它们的任何组合。特别优选的金属盐是锂盐。在不受限制 的情况下，锂盐可以包括下列各项，基本上由下列各项组成，本质上由下列各项组成，或者甚至由下列各项组成：三氟甲烷磺酸锂(三氟甲磺酸锂或LiCF3SO3)，六氟磷酸锂(LiPF6)，六氟砷酸锂(LiAsF6)，亚氨基化锂(lithium imide)(Li(CF3SO2)2N)，碳化三(三氟甲烷磺酸)锂(Li(CF3SO2)3C)，四氟硼酸锂(LiBF4)，LiBF，LiBr，LiC6H5SO3，LiCH3SO3，LiSbF6，LiSCN，LiNbF6，高氯酸锂(LiClO4)，氯化铝锂(LiAlCl4)，LiB(CF3)4，LiBF(CF3)3，LiBF2(CF3)2，LiBF3(CF3)，LiB(C2F5)4，LiBF(C2F5)3，LiBF2(C2F5)2，LiBF3(C2F5)，LiB(CF3SO2)4，LiBF(CF3SO2)3，LiBF2(CF3SO2)2，LiBF3(CF3SO2)，LiB(C2F5SO2)4，LiBF(C2F5SO2)3，LiBF2(C2F5SO2)2，LiBF3(C2F5SO2)，LiC4F9SO3，三氟甲烷磺酰氨基化锂(LiTFSA)，或它们的任何组合。还可以使用锂盐的组合。类似地，还可以将以上盐的任何一种与不同的盐如不同的金属盐组合，或者甚至与没有金属阳离子的盐(例如，铵盐)组合。如果使用，一种或多种锂盐可以是聚合物电解质组合物中的盐的一些或全部。优选地，基于无机盐的总重量，锂盐的浓度(例如，以上锂盐中的任何一种或任何组合的浓度)为约30重量％以上，更优选约50重量％以上，再更优选约70重量％以上，再更优选约95重量％以上，并且最优选约98重量％以上。一种特别优选的锂盐是包括三氟甲磺酸锂的锂盐。优选地，无机盐，锂盐或它们两者包括处于约95重量％以上并且更优选约98重量％以上的浓度的三氟甲磺酸盐。更优选地，无机盐，锂盐或它们两者基本上由三氟甲磺酸锂组成，或完全由三氟甲磺酸锂组成。 
金属盐可以以足够高的浓度存在，使得聚合物电解质表明可测量的电导率。基于电解质组合物的总重量，基于第二相的总重量，或它们两者，金属盐(例如，锂盐)优选以约0.5重量％以上，更优选约1.0重量％以上，并且最优选约1.5重量％以上的浓度存在于聚合物电解质组合物中。基于电解质组合物的总重量，基于第二相的总重量，或它们两者，金属盐(例如，锂盐)优选以约30重量％以下，更优选约20重量％以下，并且最优选约15重量％以下的浓度存在于聚合物电解质组合物中。 
来自嵌段共聚物的第二嵌段组分(例如，来自聚烷氧化物嵌段)的氧原子的摩尔浓度(例如，-C＝O，C-O-C，和-C-OH基团的摩尔数，其中C是指碳原子，O是指氧原子并且H是指氢原子)与来自金属盐的金属阳离子 的摩尔浓度(例如，M+的摩尔数)的比率(即，O∶M比)。对于锂盐，O∶LI比是来自嵌段共聚物的第二嵌段组分(例如，来自聚烷氧化物嵌段)的氧原子的摩尔浓度与来自锂盐的Li离子的摩尔浓度的比率。优选地，O∶M比(例如，O∶Li比)为约1∶1以上，更优选约2∶1以上，再更优选约4∶1以上，并且最优选约10∶1以上。优选的电解质组合物具有约120∶1以下，更优选约80∶1以下，再更优选约60∶1以下，再更优选约40∶1以下，并且最优选约30∶1以下的O∶M比(例如，O∶Li比)。举例来说，电解质组合物的O∶M比(例如，O∶Li比)可以为约10，约15，约20，或约25。在确定O∶M比，O∶M比或它们两者时，当计算氧原子的摩尔浓度时优选不包括第一相中的聚合物中的氧。 
溶剂 
本文中的组合物还可以包含溶剂或载体，共同地称为溶剂。可以选择溶剂，使得聚合物电解质组合物的第二相中的阳离子的迁移率增加，使得聚合物电解质组合物的第二相的玻璃化转变温度降低，使得聚合物电解质组合物的第二相的结晶度降低，或它们的任何组合。溶剂在约25℃的温度可以是固体或液体。优选的溶剂在约25℃的温度是液体。 
特别优选的溶剂的特征可以在于相对高的介电常数。在不受限制的情况下，示例性溶剂可以具有大于约15，优选大于27，更优选大于50并且最优选大于约66的介电常数。介电常数可以例如使用ASTM D150的方法测量。 
在本发明的一个方面中，溶剂包括特征在于具有单羟基封端的环氧乙烷基配体，有机磷酸酯，或它们两者的化合物。例如，溶剂是具有单羟基封端的环氧乙烷基配体的有机磷酸酯溶剂。溶剂优选包括非质子溶剂，或基本上由非质子溶剂组成，所述非质子溶剂可以是无水的。关于“无水的”，其是指溶剂以及电解质组合物材料以约1,000ppm(百万分之重量份)以下，优选约500ppm以下，并且更优选约100ppm以下的浓度包含水。用于形成聚合物电解质的优选的非质子溶剂包含选自由下列各项组成的组中的至少一个成员：有机非质子载体或溶剂，有机亚硫酸酯，有机砜，有机碳酸酯，有机酯，有机醚，它们的氟化衍生物，和它们的任何组合。优选的 有机酯包括内酯和乙酸酯。 
溶剂优选是有机溶剂。优选的溶剂包括下列溶剂，或基本上由下列溶剂组成：一种或多种环状碳酸酯，一种或多种无环碳酸酯，或一种或多种含氟碳酸酯，一种或多种环状酯，或它们的任何组合。无环碳酸酯包括直链无环碳酸酯。在不受限制的情况下，溶剂的实例可以包括环状碳酸酯，优选包括碳酸亚乙酯(EC)，碳酸异丙烯酯(PC)，碳酸氟代亚乙酯(FEC)，和碳酸亚丁酯(butylene carbonate)(BC)。另外的实例可以包括具有C＝C不饱和键的环状碳酸酯，例如碳酸亚乙烯酯(VC)，碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)，碳酸二乙烯基亚乙酯，碳酸苯基亚乙酯，碳酸二苯基亚乙酯，或它们的任何组合。 
还可以单独或组合使用直链无环碳酸酯的实例如碳酸二甲酯(DMC)，碳酸乙基甲酯(EMC)，碳酸二乙酯(DEC)，碳酸二丙酯(DPC)，碳酸甲基丙酯(MPC)，碳酸乙基丙酯(EPC)，和碳酸甲基丁酯。具有C＝C不饱和键的直链碳酸酯的实例包括碳酸甲基乙烯酯，碳酸乙基乙烯酯，碳酸二乙烯酯，碳酸烯丙基甲酯，碳酸烯丙基乙酯，碳酸二烯丙酯，碳酸烯丙基苯基酯，碳酸二苯基酯，或它们的任何组合。 
可以使用的其它碳酸酯包括含氟碳酸酯，包括碳酸二氟亚乙酯(DFEC)，碳酸双(三氟乙基)酯，碳酸双(五氟丙基)酯，碳酸三氟乙基甲酯，碳酸五氟乙基甲酯，碳酸七氟丙基甲酯，碳酸全氟丁基甲酯，碳酸三氟乙基乙酯，碳酸五氟乙基乙酯，碳酸七氟丙基乙酯，碳酸全氟丁基乙酯，或它们的任何组合。 
示例性的环状酯包括γ-丁内酯(γ-BL)，α-甲基-γ-丁内酯，γ-戊内酯；或它们的任何组合。具有C＝C不饱和键的环状酯的实例包括呋喃酮，3-甲基-2(5H)-呋喃酮，α-当归内酯，或它们的任何组合。 
可以使用的其它溶剂包括氟化低聚物，二甲氧基乙烷，三乙二醇二甲醚(即，三甘醇二甲醚)，四甘醇，二甲醚(DME)，聚乙二醇，溴代γ-丁内酯，氟代γ-丁内酯，碳酸氯代亚乙酯，亚硫酸亚乙酯，亚硫酸异丙烯酯，碳酸苯基亚乙烯酯，儿茶酚碳酸酯，乙酸乙烯酯，亚硫酸二甲酯，或它们的任何组合。在这些溶剂中，优选EC，PC和γ-BL，并且最优选PC。基于有机溶剂的总重量，碳酸酯溶剂的浓度(例如，EC，PC，γ-BL或它们的 任何组合的浓度)优选为约50重量％以上，更优选约75重量％以上，再更优选约90重量％以上，并且最优选约95重量％以上。 
溶剂可以包括下列，基本上由(例如，基于溶剂的总重量至少约95重量％)下列或甚至由下列组成：一种或多种特征为具有单羟基封端的环氧乙烷基配体、有机磷酸酯或它们两者的化合物的溶剂。例如，这样的溶剂是具有单羟基封端的环氧乙烷基配体的有机磷酸酯溶剂。在不受限制的情况下，可以使用的一种示例性有机磷酸酯是O＝P(OC2H4OC2H4OCH3)3。还可以使用含有环氧丙烷，环氧丙烷和环氧乙烷的组合，单乙基醚，单丁基醚，单丙基醚，3至5个醇盐基团等的类似物。一种途径考虑选择并使用溶剂以控制电解质的阻燃性。例如，可以使用一种类型的有机磷酸酯，所述有机磷酸酯的量足以改进电解质与其中消除了有机磷酸酯的类似制备的电解质相比的阻燃特性。在电解质的阻燃特性方面的改进的特征可以在于：如通过ASTM D635测量的水平燃烧速率的减小(例如，至少20％的减小)；如例如根据ASTM D2863测量的氧指数的增加(例如，以绝对基础计氧指数至少1％的增加)；如通过克利夫兰开杯方法(Cleveland Open Cup method)ASTM D92测量的闪点的升高(例如，约10℃以上的升高，优选约20℃以上的升高)；或它们的任何组合。举例来说，有机磷酸酯可以是O＝P(OC2H4OC2H4OCH3)3。有机磷酸酯，如果使用，可以以足以改进电解质的阻燃特性的浓度使用。如果使用，则基于电解质组合物的总重量，有机磷酸酯优选以约1重量％以上，更优选约5重量％以上，再更优选约10重量％以上，再更优选约15重量％以上，并且最优选约30重量％以上的量存在。如果使用，则基于电解质组合物的总重量，有机磷酸酯优选以约60重量％以下，优选约50重量％以下，并且最优选约40重量％以下的量存在。 
如本文中所述的不含有溶剂并且包括嵌段共聚物的电解质组合物典型地具有相对低的电导率(例如，离子电导率)。在电解质组合物中优选存在足够量的溶剂以增加离子电导率。在聚合物电解质组合物中可以使用令人惊讶地低的浓度的溶剂，例如低至约5重量％的溶剂，以增加离子电导率。基于聚合物电解质组合物的总重量，溶剂的浓度优选为约5重量％以上。例如，包括约15重量％的溶剂的本发明的聚合物电解质组合物的离子电导率可以是除不含溶剂以外具有相同组成的聚合物电解质组合物的离子电导率的大于200倍。此外，通过进一步增加溶剂浓度可以得到离子电导率的增加。电解质组合物中的溶剂浓度优选大于约25重量％，更优选大于约30重量％，再更优选大于约35重量％(例如，约45重量％，或者甚至约50重量％)。基于电解质的总重量，电解质组合物中的溶剂浓度优选小于约75重量％，更优选小于约65重量％，并且最优选小于约60重量％。
聚合物电解质组合物的另外特性 
本文中的组合物的特征可以在于： 
viii)σ·G’(即，在约30℃的温度测量的其离子电导率σ和在约30℃的温度测量的其剪切模量G’的产物)为约20(S/cm)·(Pa)(即，200(S/cm)·(达因/cm2))以上，优选约1000(S/cm)·(达因/cm2)以上，更优选约300(S/cm)·(Pa)(即，3,000(S/cm)·(达因/cm2))以上，并且最优选约103(S/cm)·(Pa)(即，104(S/cm)·(达因/cm2))以上，其中离子电导率是使用本文在标题为“测试方法”的部分中描述的AC阻抗谱测量的，并且剪切模量是例如根据ASTM D5279-08使用动态力学分析在约1弧度/秒测量的； 
ix)剪切模量G’(例如根据ASTM D5279-08，使用动态力学分析在约30℃和约1弧度/秒测量)为约105Pa(即，106达因/cm2)以上，优选约106Pa(即，107达因/cm2)以上，更优选约106Pa(即，107达因/cm2)以上，并且最优选约107Pa(即，108达因/cm2)以上； 
x)在约30℃测量的电导率(例如，离子电导率)(使用如本文在标题为“测试方法”的部分中描述的AC阻抗谱测量)为约10-5S/cm以上，优选约3x10-5S/cm以上，更优选约10-4S/cm以上，并且最优选约3x10-4S/cm以上； 
xi)最终熔融温度(通过如本文在标题为“测试方法”的部分中描述的差示扫描量热法测量)为约60℃以上，优选约70℃以上，并且更优选约80℃以上； 
xii)玻璃化转变温度(例如根据ASTM E1640-99，使用动态力学分析测量)为约60℃以上，优选约70℃以上，并且更优选约80℃以上； 
xiii)剪切模量G’(例如根据ASTM D5279-08，使用动态力学分析在约30℃和约1弧度/秒测量)为约103至约109Pa(即，约104至约1010达因/cm2)(例如约103至约105Pa(即，约104至约106达因/cm2)，约105至约106Pa(即，约106至约107达因/cm2)，约106至约107Pa(即，约107至约108达因/cm2)，约107至约108Pa(即，约108至约109达因/cm2)，约108至约109Pa(即，约109至约1010达因/cm2)，或它们的任何组合)；或 
xiv)(i)至(vi)的任何组合。 
聚合物电解质组合物的剪切模量可以大于聚合物电解质组合物导电相的剪切模量。本文中的聚合物电解质组合物可以具有剪切模量G’，并且导电相可以具有剪切模量Gcp’，两个剪切模量都是在约30℃和约1弧度/秒的频率测量的，其中G’/Gcp’的比例优选为约10以上，更优选约50以上，还更优选约500以上，并且最优选约5000以上。导电相的剪切模量可以从包括与在导电相中所发现相同的组成的电解质组合物确定。 
净嵌段共聚物(即，不含混合物或没有被溶剂稀释的纯嵌段共聚物)可以任选具有不是连续相的导电相(即，富含第二嵌段组分的相)。在这一点上，优选的是通过对嵌段共聚物添加溶剂和盐，导电相变为连续(或共连续)相。在不受理论束缚的情况下，这可以例如通过选择第一嵌段组分、第二嵌段组分、溶剂和盐，使得溶剂、盐或它们两者优先分配到导电相(即富含溶剂、盐或它们两者的导电相)中而完成。 
本文中的聚合物电解质组合物优选基本上是无水的，或者甚至完全无水。如果存在于聚合物电解质组合物，则基于聚合物电解质组合物的总重量，水的浓度优选为约10重量％以下，更优选约2重量％以下，还更优选约1重量％以下，还更优选约0.1重量％以下，并且最优选约0.01重量％以下。 
具有合适性质的聚合物电解质组合物可以任选还包括一种以上另外的聚合物。举例来说，所述一种以上另外的聚合物可以是非嵌段共聚物的聚合物。优选的另外的聚合物包括可与第一嵌段混溶的聚合物(例如，可与结构相混溶的聚合物)或者第二嵌段混溶的聚合物(例如，可与导电相混溶的聚合物)。举例来说，可与导电相混溶的聚合物可以是聚烷氧化物聚合物。作为非嵌段共聚物的一种以上另外的聚合物的浓度可以充分低，使得嵌段共聚物分布整个结构相，导电相或它们两者中。如此，基于聚合物电解质 组合物中聚合物的总重量，嵌段共聚物的浓度优选为约35重量％以上，更优选约50重量％以上，还更优选约70重量％，还更优选约90重量％以上，并且最优选约95重量％以上。例如，基于聚合物电解质组合物中聚合物的总重量，嵌段共聚物的浓度可以为约100重量％。 
聚合物电解质组合物中聚合物(即，嵌段共聚物和任何任选的聚合物)的总浓度可以充分高，从而聚合物电解质组合物可以作为固体处理，使得导电相提供用于金属盐的阳离子的连续路径，或它们两者。优选地，以组合物的重量计，聚合物电解质组合物中的聚合物的总浓度大于约20重量％，更优选大于约25重量％，还更优选大于约30重量％，并且最优选大于约35重量％。基于组合物的总重量，聚合物电解质组合物中聚合物的总浓度优选小于约85重量％，更优选小于约75重量％，还更优选小于约70重量％，还更优选小于约65重量％，并且最优选小于约50重量％。 
聚合物电解质组合物的结构相本身可以分布，以便有效地限制分散相或在可能情况下的共连续相。例如，结构组分可以作为共连续相分布，并因此其可以帮助在整个电解质中提供机械强度。结构相的高机械强度的特征可以在于相对高的弹性模量，相对高的拉伸强度，相对高的剪切模量，相对高的结晶度，相对高的熔融温度，相对高的玻璃化转变温度，或它们的任何组合(例如，与导电相相关)。例如，结构相优选具有大于约50℃，更优选大于约60℃，还更优选大于约80℃，并且最优选大于约100℃的熔融温度或玻璃化转变温度。基于聚合物电解质组合物的总体积，结构相优选以约5％以上，更优选约12％以上，还更优选约20％以上，并且最优选约30％以上的浓度存在。基于聚合物电解质组合物的总体积，结构相优选以约85％以下，更优选约75％以下，还更优选约65％以下，并且最优选约60％以下的体积浓度存在。 
导电相可以以充分的体积存在，使得导电相为连续相。优选地，导电相富含或者基本上包含下列全部：第一嵌段组分，任选溶剂，金属盐或它们的任何组合。基于聚合物电解质组合物的总体积，导电相的总体积优选为约15％以上，更优选约25％以上，更优选约35％以上，并且最优选约40％以上。基于聚合物电解质组合物的总体积，导电相的总体积优选为约95％以下，更优选约90％以下，还更优选约85％以下，并且最优选约80％ 以下。 
本文中所述的组合物可以用作二次电池组电池中的电解质，所述二次电池组电池包括至少一个阳极，至少一个阴极，一个或多个集电器，和任选的隔体，所有各项都处于合适的外壳中。如在图1中描绘的，显示了二次电池组电池10的一个实例。其包括阳极12和阴极14。阳极和阴极各自可以附着到一个或多个金属集电器20上。金属集电器可以与需要电的装置和/或电路(未示出)电连接。二次电池组电池可以任选包括隔体16，例如多孔或半多孔膜。在电池组的充电和放电过程中，电解质18中的一种或多种离子可以在阳极，阴极和电解质之间可逆地移动。二次电池组电池可以没有隔体，如在图2中描绘的。这样的二次电池组10’可以包括阳极12，阴极14，集电器20，和固体聚合物电解质18’(例如，本发明教导的聚合物电解质组合物)，所述固体聚合物电解质18’位于阳极12和阴极14之间，并且与阳极12，阴极14或它们两者电连接(例如，处于物理接触)。 
电池组可以包括一个以上的电池组电池。典型地，多个电池组电池10或10’连接以形成二次电池组。多个电池可以通过任何常规手段提供。例如，可以分开地提供并且堆叠两个以上的电池。有利地，二次电池组电池可以作为连续片材或膜提供，所述连续片材或膜可以折叠(例如，扇式折叠)，卷起或以其它方式堆叠，以形成高堆积密度的电池。可以对折叠或堆叠的电池进行排列，使得电池处于平行排列。当卷起时，电池可以处于同心的，或近似同心的排列。 
本文中公开的聚合物电解质组合物可以用于对电装置提供功率的电池组中。在不受限制的情况下，聚合物电解质组合物可以有利地用于对可移动装置提供功率的电池组中，所述可移动装置例如为蜂窝电话，车辆(例如，具有电动机的车辆)，用于记录或播放声音或图像的便携式装置(例如，照相机，摄影机，便携式音乐或视频播放器如光盘(compact disc)，磁带或MP3播放装置，便携式DVD播放器，数字书或其它无线阅读装置如 )，便携式计算机等。因而，包括含有在本文中公开的聚合物电解质组合物的电池组的这些装置(例如，可移动装置)在本文中的教导内。 
本发明还考虑电解质前体，例如减去金属盐的电解质。因而，没有盐的这些组合物在本文中的教导内。 
复合电极 
本文中的组合物还可以用于复合电极，(例如，复合阳极)，其包括分散在聚合物电解质组合物中的一种或多种电活性粒子“EAP”。优选的复合电极包括分散在聚合物电解质组合物中的约20重量％至约80重量％的电活性粒子“EAP”(基于电极的总重量)。基于复合电极的总重量，复合电极优选包括约20重量％至约80重量％的浓度的聚合物电解质组合物。 
电活性粒子可以具有任何尺寸或形状，从而可以形成复合电极。电活性粒子优选具有约100μm以下，更优选约10μm以下，再更优选约3μm以下，并且最优选约1μm以下的粒度(例如，中值直径，平均直径，中值长度，平均长度，最大粒径，最大粒子长度，或它们的任何组合)。电活性粒子优选具有约0.01μm以上，更优选约0.05μm以上的粒度(例如，中值直径，平均直径，中值长度，平均长度，最大粒径，最大粒子长度，或它们的任何组合)。 
电活性粒子可以具有重叠的导带和价带。例如，电活性粒子可以包括金属，金属合金，金属氧化物，或它们的任何组合。电活性粒子可以包括V，Fe，Mn，Co，Ni，Ti，Zr，Ru，Re，Pt，Li，或它们的任何组合。优选地，EAP包括含有一种，两种，三种，四种或更多种金属的氧化物。在没有限制的情况下，示例性的EAP可以包括锂。例如，EAP可以包括Li，O，以及选自Ni，Co，Mn，Ti或它们的任何组合中的另一种金属。多个电活性粒子可以包括单一化学结构(例如，单种金属，单种金属合金，或单种金属氧化物)的多个粒子，或可以包括具有不同化学结构的粒子(例如，两种以上的不同的含锂粒子)。未包覆的或包覆的粒子可以用于复合电极。优选的EAP是未包覆的粒子。 
下列讨论作为整体适用于教导。除非另外说明，所有的范围包括两个端点和端点之间的所有数。与范围有关的“约”和“大约”的使用适用于范围的两个端点。因此“约20至30”意在涵盖“约20至约30”，至少包括指定的端点。 
出于所有目的，将所有文章和参考资料的公开内容，包括专利申请和公布通过援引加入。术语“基本上由……组成”用来描述组合应该包括所 确定的要素、成分、组分或步骤，和不实质地影响该组合基本的和新的特性的其它要素、成分、组分或步骤。本文中使用术语“包含”或“包括”描述要素、成分、组分或步骤的组合还涵盖基本上由或者甚至由所述要素、成分、组分或步骤组成的实施方案。 
多个要素、成分、组分或步骤可以由单个综合的要素、成分、组分或步骤提供。备选地，单个综合的要素、成分、组分或步骤可以被分成分开的多个要素、成分、组分或步骤。描述要素、成分、组分或步骤的“一(a)”或“一(one)”的公开内容并非意指排除另外的要素、成分、组分或步骤。同样地，对于“第一”项或“第二”项的引用并非意指排除另外的项目(例如，第三、第四或第更多项目)；除非另有说明，这种另外的项目也是预期的。本文中对属于某个族的元素或金属的所有引用指的是由CRC Press，Inc.在1989年出版并享有版权的元素周期表。对一族或多族的任何引用应为在这个使用IUPAC系统对族编号的元素周期表中所反映的一族或多族。 
应理解的是以上说明意为说明性的而非限制性的。除了所提供的实施例以外的许多实施方案以及许多应用对于阅读以上说明的本领域技术人员将是明显的。其进一步的意图是，本发明的不同方面或实施方案的特征的任何组合可以组合。因此本发明的范围不应当根据以上说明确定，而应根据后附权利要求，连同这些权利要求被授权的等价物的整个范围来确定。出于所有目的，将所有文章和参考资料的公开内容，包括专利申请和公布通过援引加入。在下列本文中所公开主题的任何方面的权利要求中的省略并非对这样主题的放弃，也不应当视为发明人认为这样的主题不是所公开发明主题的一部分。 
测试方法 
熔融温度(即，峰值熔融温度Tp)，最终熔融温度(Tf)和熔化热(Hf)可以使用差示扫描量热法测量。差示扫描量热法(DSC)是在TA仪器DSC2920(TA Instruments DSC 2920)上，使用密封盘中的1-3mg聚合物，在氦气流动下进行的。将样品冷却至-120℃，然后以约10℃/min的速率加热至120℃，接着再冷却至-120℃并且再加热至120℃，都以10℃/min的速率进行。通过第二加热测量峰值熔融温度，熔融温度和熔化热。通过下 列方法计算结晶度Xc：对于具有100％结晶度的聚合物(例如，聚环氧乙烷均聚物)，将Hf除以理论熔化热的热Ht，并且乘以100％： 
Xc＝100％×(Hf/Ht) 
其中，对于聚环氧乙烷均聚物，Ht＝188J/g并且对于完美晶体的理论Tf为66℃，对于聚乙烯，Ht＝287J/g(参见例如，F.Rodriguez，聚合物科学原理(Principles of Polymer Science)，第2版，Hemisphere Publishing Co.，1982年，第54页)，并且对于全同立构聚丙烯，Ht＝165J/g(参见例如，B.Wunderlich，大分子物理(Macromolecular Physics)，第3卷，晶体熔融(Crystal Melting)，Academic Press，纽约，1980年，第48页)。 
聚合物电解质组合物的电导率可以使用AC阻抗谱，在Solartron中，使用约10mV的交流电(AC)幅值测量。AC阻抗谱方法的细节在“电池组手册(Handbook of Batteries)”，第3版；David Linden和Thomas Reddy，编辑，McGraw-Hill，2001，纽约，NY，第2.26-2.29页中，所述文献通过援引在此加入。 
聚合物的和聚合物电解质组合物的剪切模量，损耗模量和tanδ可以使用动态力学分析(根据ASTM D5279-08)测量。除非另外规定，在典型约0.04％的应变，在约30℃的温度和约1弧度/秒的振荡剪切频率测量剪切模量。 
没有溶剂的样品的动态力学分析在Rheometrics Ares上，使用转矩在几何形状(torsion on a rectangular geometry)上进行。数据收集和分析通过TA Orchestrator V 6.6.OB2软件包进行。样品的几何形状为约25-30mm×约6-13mm×约1.6mm。温度扫描实验以2℃/min从-100℃至50-100℃进行。使用约1rad/s的振荡频率。 
以小于40重量％的浓度含有溶剂的样品的动态力学分析在Rheometrics固体分析仪RSA II(Rheometrics Solid Analyzer RSA II)上使用15mm平行板几何形状进行。数据收集和分析通过RSI Orchestrator V6.5.8软件包进行。在室温用5-8吨的压力通过压塑制备样品。样品的直径和厚度分别为约12.7mm和约1.8mm。 
含有大于40重量％的溶剂的样品的动态力学分析在Paar PhysicaUDS-200流变仪上使用25mm，6°锥固定器和板几何形状(6°cone fixture and plate geometry)进行。数据收集和分析通过Paar Physica US200 ver.2.21软件包进行。将样品放置在底板上的中心处。然后通过仪器将测试固定器降低至0.06mm的高度。一旦达到所述高度，软件停止固定器并且通知应当将多余的材料从测试固定器清除。在清除以后，将固定器降低到适当的测试高度，0.05mm。 
聚合物的和电解质组合物的玻璃化转变温度(Tg)还可以使用动态力学分析(例如，根据ASTM E1640-99)，使用上述测试装置、条件和样品几何形状测量。 
实施例
嵌段共聚物的制备 
实施例1.使用酯键将聚环氧乙烷接枝到乙烯-丙烯酸共聚物上。 
将约15mg的具有约6.5重量％(约2.63摩尔％)丙烯酸的乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物(可以在PRIMACORTM 3340的商品名称和等级标识下商购自陶氏化学公司(THE DOW CHEMICAL CO.))溶解在约200ml的温度为约100℃的热二甲苯中。将约20.3g的具有单羟基并且数均分子量为约750的聚(乙二醇)甲基醚(PEG-ME)(可获自Aldrich Chemical)添加到EAA/二甲苯溶液中。PEG-ME上的-OH基团与EAA上的-COOH基团的摩尔比为约2∶1。将约1.0g的对甲苯磺酸(约5.3mmol)和约0.25g的 B225稳定剂添加到该溶液中。将溶液加热回流约20小时。将水通过共沸蒸馏从反应中移除并收集(例如，在迪安斯达克榻分水器中)。对反应混合物的红外分析预期指示酸到酯基团的转化率(在1700cm-1的酸C＝O伸缩(stretch)相对于在1732cm-1的酯C＝O伸缩)为至少约85摩尔％。将反应溶液冷却到约80℃的温度，并将产物接枝聚合物通过在韦林氏掺合器中沉淀到80/20(v/v)的甲醇/水混合物中分离，以便移除未反应的PEG-ME。通过过滤收集产物。将沉淀物通过再次溶解在最少量的热甲苯中并且再次沉淀到过量的80/20甲醇/水中而进一步纯化。再次通过过滤分离接枝共聚物。通过过滤分离后，将聚合物在约75℃在真空中干燥过夜。将产物聚 合物压制成膜，并且通过FT-IR，差示扫描量热法(DSC)和质子NMR表征。DSC指示接枝共聚物具有约100℃的熔融温度和约47J/g的熔化热。NMR分析指示接枝共聚物含有约32重量％聚(环氧乙烷)。接枝共聚物的乙烯-丙烯酸浓度为约68重量％。聚(环氧乙烷)接枝通过酯键附接到EAA。 
实施例2 
实施例2类似于实施例1制备。使用约26.1g的PRIMACORTM 3340和16.5g的数均分子量为约350的聚(乙二醇)甲基醚(可获自Aldrich Chemical)。PEG-ME上的OH与COOH基团的比例为约2.0。使两种聚合物在具有1.1g对甲苯磺酸和0.25g IrganoxTM B225稳定剂的约300mL二甲苯中、在约100℃的反应温度反应约22小时的时间。如通过使用红外光谱测定，产物骨架上具有至少约80％的转化为酯基的酸基。干燥产物的NMR分析指示聚(环氧乙烷)浓度为约20重量％。 
实施例3 
实施例3类似于实施例1制备。使用约26.1g的PRIMACORTM 3340和35g的数均分子量为约970的聚(乙二醇-丙二醇)甲基醚(即，具有单-OH基的环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物)(可获自Aldrich Chemical)。PEG-ME上的OH与COOH基团的比例为约2.0。使两种聚合物在具有1.4g对甲苯磺酸和0.25g IrganoxTM B225稳定剂的约300mL二甲苯中、在约100℃的反应温度反应约20小时的时间。如通过使用红外光谱测定，产物骨架上具有至少约80％的转化为酯基的酸基。干燥产物的NMR分析预期指示接枝共聚物的聚(环氧乙烷)浓度为约30重量％。 
实施例4 
实施例4类似于实施例1制备。使用约26.1g的PRIMACORTM 3340和108.3g的数均分子量为约2000的聚(乙二醇)甲基醚(即，具有单-OH基的环氧乙烷均聚物)(可获自Aldrich Chemical)。PEG-ME上的OH与COOH基团的比例为约2.0。使两种聚合物在具有2.0g对甲苯磺酸和0.25gIrganoxTM B225稳定剂的约600mL二甲苯中、在约100℃的反应温度反 应约24小时的时间。如通过使用红外光谱测定，产物骨架上具有至少约75％的转化为酯基的酸基。干燥产物的NMR分析指示接枝共聚物的聚(环氧乙烷)浓度为约40重量％。根据差示扫描量热法测量，接枝共聚物预期具有约99℃的峰值熔融温度和约49J/g的熔化热(可归因于聚乙烯共聚物骨架)。 
实施例5使用酰胺键将环氧乙烷-环氧丙烷共聚物接枝到乙烯-丙烯酸共聚物上 
具有EAA骨架和通过酰胺键附接的烷氧化物接枝的接枝共聚物通过将 XTJ-505接枝到PRIMACORTM 3440上制备。 XTJ-505是约10摩尔％环氧乙烷和约90摩尔％环氧丙烷的共聚物，其具有一个端胺基和一个甲基酯基，不含醇基。 XTJ-505可获自HUNTSMAN CORPORATION并且具有约600g/摩尔的分子量。PRIMACORTM 3440是乙烯和丙烯酸的共聚物，其含有约9.7重量％(约4.01摩尔％)丙烯酸并且具有约10g/10min的熔体流率(如根据ISO1133在2.16kg/190℃测量)，可商购自陶氏化学公司。 
将约20g的PRIMACORTM 3440和约56.5g XTJ-505在约180℃在氮气层下通过搅拌而熔融混合约48小时。胺基(-NH2)与羧酸基团(-COOH)的摩尔比为约3.5∶1。反应混合物的红外分析指示至少约75摩尔％的酸到酰胺基的转化率(在1700cm-1的酸C＝O伸缩对比在1645cm-1的酰胺C＝O伸缩)。随后将熔体倾倒入搅拌的丙酮和/或甲醇中。然后将聚合物切割成小片并经由索格利特抽提器装置用甲醇洗涤2天。接着，将聚合物在约70℃在真空中干燥过夜。将产物聚合物压制成膜并且通过FT-IR，DSC和质子NMR表征。DSC指示接枝共聚物具有约100℃的熔融温度和约31J/g的熔化热。NMR分析预期指示，基于接枝共聚物的总重量，环氧乙烷-环氧丙烷接枝的浓度为约36重量％。聚(环氧乙烷-共-环氧丙烷)通过酰胺键附接于EAA上。 
实施例6 
实施例6类似于实施例5制备。将约40g的PRIMACORTM 3440和约97g的 XTJ-5005在约180℃在氮气层下通过搅拌而熔融混合约48小时。胺基(-NH2)与羧酸基团(-COOH)的摩尔比为约3∶1。基于接枝共聚物的总重量，所得接枝共聚物含有约31重量％聚(环氧乙烷-共-环氧丙烷)接枝。 
实施例7和8-比较例 
实施例7是重均分子量为约100,000Da的聚环氧乙烷均聚物。 
实施例8是环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。 
电解质样品的制备 
比较电解质样品1至6通过将实施例8的聚环氧乙烷均聚物与三氟甲磺酸锂混合制备。聚环氧乙烷的氧原子与三氟甲磺酸锂的锂离子的摩尔比为约12∶1。比较电解质样品2至6还包括浓度为约15重量％至约75重量％的碳酸异丙烯酯溶剂。比较电解质样品1至6的组成列在下表2中。 
利用动态力学分析(例如，根据ASTM D5279-08)在约30℃的温度和约1弧度/秒的剪切速率测试比较电解质样品1至6以测量力学性质(剪切模量和损耗模量)。利用AC阻抗谱在Solartron中使用约10mV的AC幅值测量离子电导率。 
离子电导率在30℃和60℃测量，并且剪切模量列在表2中。在30℃的离子电导率和剪切模量的乘积列在表2中并且在约0.002至约4.2(S/cm)(Pa)(即，约0.02至约42(S/cm)(达因/cm2))的范围内。 
使用接枝共聚物的电解质样品通过下列方法制备：首先将实施例1-6的接枝共聚物连同足够的三氟甲磺酸锂(即，三氟甲烷磺酸锂，或Li-TFSA)溶解在四氢呋喃(THF)中以提供约12∶1至约20∶1的氧与锂的原子比(O∶LI)。将所得溶液首先在连续的氮气流动下在室温干燥，然后在真空下干燥以移除THF。基于固体聚合物电解质(SPE)的总重量，干燥材料的样品被30重量％和被45重量％碳酸异丙烯酯溶胀。 
利用动态力学分析(例如，根据ASTM E1640-99)测试这样形成的SPE样品以测量玻璃化转变温度(Tg)。准备用于电学和机械测量的样品。利用AC阻抗谱在Solartron中使用约10mV的AC幅值测量电导率，并且通过动态力学光谱(例如，根据ASTM D5279-08)在约30℃的温度和约1弧度/秒的剪切速率测量力学性质(剪切模量和损耗模量)。 
在30℃，含有以约12的O∶Li比制备的实施例2的接枝共聚物的SPE样品具有约1x10-4S/cm和约3x10-4S/cm的电导率，以及至少约106Pa(107达因/cm2)的剪切模量，分别对应于具有30重量％和45重量％碳酸异丙烯酯的样品。在30℃，含有以约12的O∶Li比制备的实施例3的接枝共聚物的SPE样品具有约3x10-4S/cm和约5x10-4S/cm的电导率，和至少约106Pa(即，107达因/cm2)的剪切模量，分别对应于具有30重量％和45重量％碳酸异丙烯酯的样品。在30℃，含有以约12的O∶Li比制备的实施例4的 接枝共聚物的SPE样品具有约3x10-4S/cm和约1.3x10-3S/cm的电导率，和至少约3x105Pa(即，3x106达因/cm2)的剪切模量，分别对应于具有30重量％和45重量％碳酸异丙烯酯的样品。离子电导率和剪切模量的乘积为至少约100(S/cm)(Pa)(即，1,000(S/cm)(达因/cm2))。 
在30℃，含有以约12的O∶Li比制备的实施例6的接枝共聚物的SPE样品具有约1.5x10-5S/cm和约5x10-5S/cm的电导率，和至少约106Pa(即，107达因/cm2)的剪切模量，分别对应于具有30重量％和45重量％碳酸异丙烯酯的样品。离子电导率和剪切模量的乘积为至少约50(S/cm)(Pa)(即，500(S/cm)(达因/cm2))。 
在30℃，含有以约12的O∶Li比制备的实施例7的接枝共聚物的SPE样品具有约6x10-8S/cm和约5x10-5S/cm的电导率，和至少约106Pa(即，107达因/cm2)的剪切模量，分别对应于具有30重量％和45重量％碳酸异丙烯酯的样品。 
在30℃，含有以约12的O∶Li比制备的比较例8的环氧乙烷-环氧丙烷共聚物并且碳酸异丙烯酯浓度为约30重量％至约45重量％的SPE样品具有约1x10-3S/cm的电导率，和小于约102Pa(即，103达因/cm2)的剪切模量。离子电导率和剪切模量的乘积小于约0.1(S/cm)(Pa)(即，小于约1(S/cm)(达因/cm2))。 
实施例9-12.聚苯乙烯/聚环氧乙烷嵌段共聚物的制备。 
实施例9-12：70重量％聚苯乙烯/30重量％聚(环氧乙烷)嵌段共聚物。 
材料制备
用氮气吹扫环己烷(Fisher Scientific，ACS检定(ACS Certified))。在装入反应器中之前，使环己烷通过活性氧化铝柱(UOP A-2等级)。使四氢呋喃(Aldrich，无水，99.9％，无抑制剂，在氮气下包装)通过两个活性氧化铝柱并在绝氧条件下收集到传送罐中。使苯乙烯(Ashland Chemical，10-15ppm抑制剂)通过活性氧化铝柱以移除4-叔丁基邻苯二酚抑制剂，然后通过催化剂柱(Q5TM反应物，可获自Engelhard Corporation)并且转移到存储罐中。使环氧乙烷(EO)(Aldrich，99.5+百分比，细压缩气瓶)在绝氧条件下通过容纳有氢化钙的小型圆筒并且蒸馏到配备有快速接头的已冷却(-65℃)抽真空传送罐中。监测EO细压缩气瓶的重量损失。按原样使用仲丁基锂(s-BuLi)引发剂(Aldrich，1.3M在环己烷中)。 
在内容积为2200mL的定制的厚壁玻璃圆筒形聚合反应器中，进行苯乙烯的阴离子聚合。将反应器保持在氮的正压下。典型的聚合方法包括下列步骤：将环己烷在绝氧条件下通过不锈钢导管(plumbing)加入到反应器中，将环己烷通过使用循环水浴的夹套玻璃反应器温热至约45℃；将叔丁基锂(即s-BuLi)在绝氧条件下加入到反应器中；以与s-BuLi相同的方式，将苯乙烯单体(约10-11重量％)在绝氧条件下加入到反应器中；在约45℃的反应温度使苯乙烯聚合；搅拌至少1小时；并且在约30psig的氮气压下反应。 
萘基钾(Potassium Naphtthalenide)(Knap)的制备：将所需量的萘称重并且加入到具有外部接头、配备有玻璃搅拌棒的单颈圆底烧瓶(RBF)中。在将钾金属浸渍在矿物油中的同时从该金属切下多片，并且快速地转移到矿物油的配衡小瓶中。用氮气3次真空吹扫RBF后，在绝氧条件下加入四氢呋喃并且将所得绿色混合物搅拌至少2小时。通常制备0.1M的KNap溶液；使用滴定方法测定萘基钾溶液的浓度。 
然后通过下列方法使环氧乙烷聚合以形成二嵌段共聚物：将干燥的羟基封端聚苯乙烯加入到具有两个颈并且配备有搅拌棒的2升RBF(流量控制连接器连接到一个口并且隔膜连接到另一口)中；通过连接器用氮气真空吹扫PS-OH(约三次)；通过隔膜将四氢呋喃在绝氧条件下加入到RBF中；搅拌混合物以确保将全部的PS-OH溶解；用KNap滴定PS-OH直至终点；将EO加入到聚合反应器中；在约45℃的反应温度聚合EO约15h(例如，在此时间期间压力降低至小于约5psig)；通过在反应器底部的阀口收集聚合物混合物；使用旋转蒸发器移除溶剂；以及将聚合物在真空烘箱中在约60℃干燥过夜，以移除残留的溶剂和挥发性副产物(来自KNap滴定的萘和二氢化萘)。 
从配备有折射率检测器的GPC测定羟基封端的聚苯乙烯的数均分子量。从1H NMR光谱的积分确定PEO嵌段的数均分子量。PS-PEO嵌段共聚物的分子量为PS嵌段和PEO嵌段的分子量的总和。使用配备有光散射检测器的GPC测定PS-PEO嵌段共聚物的分子量。在GPC中观测到小的较低分子量肩，其可以归因于未反应的PS-OH。对于实施例9至12测量的聚苯乙烯嵌段的数均分子量，聚环氧乙烷嵌段的数均分子量，嵌段共聚物的总数均分子量，嵌段共聚物的重均分子量，和嵌段共聚物的多分散指数在下表3中给出。 
用于确定嵌段共聚物中环氧乙烷浓度(从而含环氧乙烷的嵌段的数均分子量)的PS-PEO嵌段共聚物的典型1H NMR光谱显示在图3中。参看图3，嵌段共聚物可以具有化学结构30中示例的重复单元。举例来说，可以用于嵌段共聚物的预期NMR可以具有在约7.046ppm的峰32，在约6.577ppm的峰33，在约6.503ppm的峰34，在约3.645ppm的峰35，在约1.850ppm的峰36，在约1.424ppm的峰37，在约1.424的峰38，或者它们的任何组合。 
电解质组合物通过将聚苯乙烯-聚环氧乙烷二嵌段共聚物与锂盐和溶剂混合制备。嵌段共聚物含有约70重量％聚环氧乙烷和约30重量％聚苯乙烯。三氟甲磺酸锂用作锂盐。选择锂盐的浓度，使得嵌段共聚物上的氧与盐中的Li的比率为约12∶1。碳酸异丙烯酯用作溶剂。基于电解质组合物的总重量，碳酸异丙烯酯的浓度从0％至约75重量％变化。 
利用AC阻抗谱在Solartron中测量电导率。利用动态力学光谱在约30℃的温度和约1弧度/秒的剪切速率测量剪切模量。 
剪切模量和电导率显示在图4中。包括聚苯乙烯-聚环氧乙烷嵌段共聚物的电解质组合物具有在1弧度/秒和约30℃测量的高剪切模量G’，和/或在约30℃测量的电导率σ。这些电解质中的一些特征在于电导率的乘积G’·σ大于约102(S/cm)(Pa)(即，大于约103(S/cm)(达因/cm2))。例如，具有45重量％碳酸异丙烯酯的样品具有大于约108Pa的模量和大于约10-4S/cm的电导率。

Claims (22)

1.一种聚合物电解质组合物，所述聚合物电解质组合物包含： 
a.嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包括： 
i.至少一个第一聚合物嵌段，所述第一聚合物嵌段具 
有根据ASTM E1640-99、根据动态力学分析测量的大于60℃的玻璃化转变温度，和 
ii至少一个包括聚烷氧化物的聚合物嵌段， 
其中所述第一聚合物嵌段和所述包括聚烷氧化物的聚合物嵌段彼此直接地共价键接或者通过一个或多个官能团连接； 
b.金属盐；和 
c.溶剂，所述溶剂包括非质子溶剂； 
其中所述组合物表现出根据ASTM D5279-08通过动态力学分析在1弧度/秒和30℃测量的剪切模量G’，和通过AC阻抗谱在Solartron中使用10mV的交流电幅值在30℃测量的电导率σ，使得： 
i.G’·σ大于20(S/cm)(Pa)；并且 
ii.G’为103至109Pa， 
其中所述组合物作为聚合物电解质是有用的，并且所述第一聚合物嵌段是含苯乙烯的聚合物嵌段，基于所述含苯乙烯的聚合物嵌段的总重量，所述含苯乙烯的聚合物嵌段包括50重量％以上的苯乙烯。 
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚合物电解质组合物是包括结构相和导电相的多相材料，所述结构相富含所述第一聚合物嵌段，所述导电相富含所述包括聚烷氧化物的聚合物嵌段，其中基于所述聚合物电解质组合物的总体积，所述结构相以30％以上的浓度存在。 
3.一种聚合物电解质组合物，所述聚合物电解质组合物包含： 
a.嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包括：至少一个第一聚合物嵌段和至少一个包括聚烷氧化物的聚合物嵌段，所述第一聚合物嵌段具有通过差示扫描量热法测量的大于70℃的最终熔融温度； 
b.金属盐；和 
c.溶剂，所述溶剂包括非质子溶剂，其中基于所述组合物的总重量，所述溶剂的浓度小于60重量％； 
其中所述第一聚合物嵌段是含苯乙烯的聚合物嵌段，基于所述含苯乙烯的聚合物嵌段的总重量，所述含苯乙烯的聚合物嵌段包括50重量％以上的苯乙烯， 
其中所述组合物表现出根据ASTM D5279-08通过动态力学分析在1弧度/秒和30℃测量的剪切模量G’，和通过AC阻抗谱在Solartron中使用10mV的交流电幅值在30℃测量的电导率σ，使得： 
i.G’·σ大于20(S/cm)(Pa)；并且 
ii.G’为103至109Pa， 
其中所述组合物作为聚合物电解质是有用的。 
4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述聚合物电解质组合物是包括结构相和导电相的多相材料，所述结构相富含所述第一聚合物嵌段，所述导电相富含所述包括聚烷氧化物的聚合物嵌段，其中基于所述聚合物电解质组合物的总体积，所述结构相以30％以上的浓度存在。 
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中基于所述聚合物电解质组合物的总重量，所述电解质组合物包括浓度大于5重量％的所述溶剂；并且基于所述第一聚合物嵌段的总重量，所述第一聚合物嵌段包含55重量％以上的苯乙烯。 
6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述嵌段共聚物的特征在于： 
i)通过差示扫描量热法测量的，大于90℃的最终熔融温度； 
ii)根据ASTM E1640-99通过动态力学分析测量的，大于70℃的玻璃化转变温度； 
iii)通过差示扫描量热法测量的，基于所述嵌段共聚物的总重量为至少5重量％的结晶度， 
iv)通过差示扫描量热法测量的，至少10J/g的熔化热； 
或者 
v)(i)、(ii)、(iii)和(iv)的任何组合。 
7.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中基于所述嵌段共聚物的总重量，所述至少一个包括聚烷氧化物的聚合物嵌段以10重量％至75重量％的浓度存在。 
8.根据权利要求7所述的组合物，其中基于所述嵌段共聚物的总重量，所述第一聚合物嵌段以25重量％至90重量％的浓度存在。 
9.根据权利要求8所述的组合物，其中所述聚烷氧化物是环氧乙烷均聚物。 
10.根据权利要求8所述的组合物，其中所述聚烷氧化物是环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，所述环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物的环氧乙烷与环氧丙烷的摩尔比为1∶10至10∶1。 
11.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述溶剂包括一种或多种选自由碳酸亚乙酯、碳酸异丙烯酯和碳酸亚丁酯及它们的任何组合组成的组中的环状碳酸酯。 
12.根据权利要求5所述的组合物，其中所述第一聚合物嵌段具有0.7GPa以上的弹性模量，而所述包括聚烷氧化物的聚合物嵌段具有0.6 GPa以下的弹性模量。 
13.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述金属盐包括一种或多种碱金属盐、一种或多种碱土金属盐或它们的任何组合。 
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述金属盐包括选自由下列各项组成的组中的锂盐：三氟甲烷磺酸锂(三氟甲磺酸锂或LiCF3SO3)、六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、亚氨基化锂、三(三氟甲磺酰基)碳化锂(Li(CF3SO2)3C)、四氟硼酸锂(LiBF4)、LiBr、LiC6H5SO3、LiCH3SO3、LiSbF6、LiSCN、LiNbF6、高氯酸锂(LiClO4)、氯化铝锂(LiAlCl4)、LiB(CF3)4、LiBF(CF3)3、LiBF2(CF3)2、LiBF3(CF3)、LiB(C2F5)4、LiBF(C2F5)3、LiBF2(C2F5)2、LiBF3(C2F5)、LiB(CF3SO2)4、LiBF(CF3SO2)3、LiBF2(CF3SO2)2、LiBF3(CF3SO2)、LiB(C2F5SO2)4、LiBF(C2F5SO2)3、LiBF2(C2F5SO2)2、LiBF3(C2F5SO2)、LiC4F9SO3、三氟甲烷磺酰氨基化锂和它们的任何组合。 
15.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述电导率σ为1x10-5S/cm以上，并且所述剪切模量G’为1x105Pa以上。 
16.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述嵌段共聚物没有交联。 
17.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述嵌段共聚物没有乙酸乙烯酯单体。 
18.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述溶剂具有至少15的介电常数。 
19.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述组合物包括有机磷酸酯。 
20.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述嵌段共聚物包括二嵌段共聚物，所述二嵌段共聚物的所述第一聚合物嵌段的末端与所述包含聚烷氧化物的聚合物嵌段的末端结合。 
21.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中净嵌段共聚物具有不是连续相的导电相，并且其中在所述包含溶剂和盐的组合物中的所述嵌段共聚物具有作为连续相的导电相。 
22.一种二次电池组，所述二次电池组包括根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物电解质组合物，其中所述二次电池组没有多孔隔体。 
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