CN104448086B - 聚合物、含其的用于锂电池的电极、和含该电极的锂电池 - Google Patents

聚合物、含其的用于锂电池的电极、和含该电极的锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚合物、含其的用于锂电池的电极、和含该电极的锂电池。所述聚合物包括由式1表示的第一重复单元和第二重复单元，所述第二重复单元包括取代或未取代的C2‑C30亚烯基，其中，在式1中，基团R、R′、A、A′、Y和Y′定义在说明书中。式1

Description

聚合物、含其的用于锂电池的电极、和含该电极的锂电池
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年9月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0112067的优先权以及由其产生的所有权益，其公开内容通过参考全部引入本文。
技术领域
本公开内容涉及聚合物、包括所述聚合物的用于锂电池的电极、和包括所述电极的锂电池。
背景技术
锂电池具有高的电压和高的能量密度，且因此可用于多种应用中。例如，对于在混合动力电动车(“HEV”)、插电式混合动力电动车(“PHEV”)等中的使用，锂电池应为在高温下可运行的、能够将大量的电充电和放电并具有长期可用性。
为了改善锂电池的容量和寿命，除新型正极和负极物质之外，已进行了许多研究以开发用于锂电池的新型粘结剂。然而，仍然存在对于具有高的放电容量和更好的寿命特性的锂电池的需要。
发明内容
提供新型聚合物和包括所述新型聚合物的用于锂电池的电极。
提供包括所述电极的具有改善的性能的锂电池。
另外的方面将在以下描述中部分地阐明，和部分地将从所述描述明晰，或者可通过所提供的实施方式的实践获悉。
根据本公开内容的一个方面，聚合物包括：
由式1表示的第一重复单元和
第二重复单元，其包括取代或未取代的C2-C30亚烯基：
式1
其中，在式1中，
R和R′各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基；
A和A′各自独立地为-C(＝O)O-、-OS(＝O)2O-、-OS(＝O)O-、-S(＝O)2O-、-S(＝O)O-、-OP(＝O)O2-、或-P(＝O)O2-；和
Y和Y'各自独立地为氢原子、碱金属、或铵基，条件是Y和Y'两者不都为氢原子。
根据本公开内容的另一方面，用于锂电池的电极包括：
如上所述的聚合物和所述聚合物的交联反应产物的至少一种；和
电极活性物质。
根据本公开内容的另一方面，提供聚合物，其为以下的反应产物：
聚合物A，其包括由式4c或4d表示的第一重复单元和第二重复单元，所述第二重复单元包括取代或未取代的C2-C30亚烯基；和
包括碱金属或铵基的碱：
式4c
其中，在式4c中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
式4d
其中，在式4d中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
附图说明
由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：
图1为根据本公开内容的实施方式的锂电池的分解透视图；
图2为说明在制备实施例1中制备的组合物中的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.56)和在制备对比例1中制备的聚(丁二烯-共-马来酸)的13C-核磁共振(“NMR”)波谱的强度(任意单位，a.u.)对化学位移(百万分率，ppm)的图；
图3为说明制备实施例1的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)、制备实施例2的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)、和制备对比例1的聚(丁二烯-共-马来酸)的傅立叶变换红外(“FT-IR”)光谱的吸光度(任意单位，a.u.)对波数(厘米-1，cm-1)的图；
图4为在实施例1-3和对比例1的硬币单元电池中的电压(伏特，v)对比容量(毫安·时/克，mAh/g)的图；
图5为在实施例1-3和对比例1的硬币单元电池中的容量保持率(百分数，％)对循环次数的图；
图6-8为显示制备实施例1-3的聚合物的1H-NMR波谱的强度(任意单位，a.u.)对化学位移(百万分率，ppm)的图；和
图9为显示制备对比例1的聚合物的1H-NMR波谱的强度(任意单位，a.u.)对化学位移(百万分率，ppm)的图。
具体实施方式
现在将对实施方式进行详细介绍，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，本实施方式可具有不同的形式且不应解释为限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参照附图描述实施方式，以解释本描述的方面。如本文中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如“…的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。
将理解，当一个元件被称为“在”另外的元件“上”时，其可直接接触所述另外的元件，或者其间可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。
将理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用来描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用来使一个元件、组分、区域、层或部分区别于另一元件、组分、区域、层或部分。因此，在不背离本实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可称为第二元件、组分、区域、层或部分。
本文中使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式且不意图为限制性的。如本文中使用的单数形式“一种(个)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外说明。
术语“或”意指“和/或”。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”当用在本说明书中时表示存在所述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种另外的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其集合。
除非另外定义，在本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本总发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，术语，例如在常用字典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域和本公开内容的背景中的含义一致，并且将不对所述术语进行理想化或过度形式意义的解释，除非在本文中清楚地如此定义。
在本文中参照作为理想化实施方式的示意图的横截面图描述示例性实施方式。照此，将预计到由于例如制造技术和/或公差引起的所述图的形状的变化。因而，本文中公开的实施方式不应解释为限于如本文中所图示的区域的具体形状，而是包括由例如制造导致的形状上的偏差。例如，图示或描述为平坦的区域典型地可具有粗糙的和/或非线性的特征。而且，图示的尖锐的角可为圆形的。因此，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状不意图图示区域的精确形状，并且不意图限制本权利要求的范围。
在下文中，将更详细地描述根据本公开内容的实施方式的新型聚合物、各自包括任意所述新型聚合物的根据本公开内容的实施方式的用于锂电池的电极、和各自包括任意所述电极的根据本公开内容的实施方式的锂电池。
根据本公开内容的实施方式，聚合物包括
由式1表示的第一重复单元和
第二重复单元，其包括取代或未取代的C2-C30亚烯基。
式1
在上式1中，
R和R′各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基；
A和A′各自独立地为-C(＝O)O-、-OS(＝O)2O-、-OS(＝O)O-、-S(＝O)2O-、-S(＝O)O-、-OP(＝O)O2-、或-P(＝O)O2-；和
Y和Y'各自独立地为氢原子、碱金属、或铵基，条件是Y和Y'两者不可都为氢原子。
包括取代或未取代的C2-C30亚烯基的第二重复单元可为C2-C30烯烃重复单元、C2-C30二烯重复单元、或C2-C30多烯重复单元。因此，所述取代或未取代的C2-C30亚烯基可包括具有至少一个不饱和双键的脂族烃基团。
所述“C2-C30亚烯基”中的至少一个氢原子可被如下代替：卤素原子、被卤素原子取代的C1-C30烷基(例如，CF3、CHF2、CH2F、CCl3等)、C1-C30烷氧基、C2-C30烷氧基烷基、羟基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酰基、氨磺酰基、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1-C30烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C1-C30杂烷基、C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C2-C30杂芳基、C3-C30杂芳烷基、C2-C30杂芳氧基、C3-C30杂芳氧基烷基、或C6-C30杂芳烷氧基。
在式1中，A和A′可各自独立地为羧酸根基团(-C(＝O)O-)、硫酸根基团(-OS(＝O)2O-)、亚硫酸根基团(-OS(＝O)O-)、磺酸根基团(-S(＝O)2O-)、亚磺酸根基团(-S(＝O)O-)、磷酸根基团(-OP(＝O)O2-)、或膦酸根基团(-P(＝O)O2-)，如上所述。
当A和A'各自独立地为磷酸根基团或膦酸根基团时，-A-Y可选自由以下结构式1表示的官能团，和-A'-Y'可选自由以下结构式2表示的官能团。
结构式1
结构式2
上式1的第一重复单元可为由下式2表示的第一重复单元：
式2
在式2中，
R1和R2可各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基；和
Y1和Y2可各自独立地为氢原子、碱金属或铵基，条件是Y1和Y2两者不可都为氢原子。
例如，所述铵基可为-NH4或被包括如下的至少一种的一个至三个取代基取代的铵基：C1-C30烷基、C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C2-C30杂芳基、C3-C30杂芳烷基、C4-C30碳环基团和C2-C30杂环基团。
所述取代或未取代的C2-C30亚烯基的实例可为由式3表示的重复单元。
式3
在式3中，
R3和R4可各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基；和
L1和L2可各自独立地为单键、取代或未取代的C1-C30亚烷基、取代或未取代的C2-C30亚烯基、取代或未取代的C2-C30亚炔基、取代或未取代的C6-C30亚芳基、取代或未取代的C6-C30亚芳基氧基、取代或未取代的C7-C30亚芳烷基、取代或未取代的C2-C30亚杂芳基、取代或未取代的C2-C30亚杂芳基氧基、取代或未取代的C3-C30亚杂芳烷基、取代或未取代的C4-C30碳环二价基团、取代或未取代的C5-C30碳环基亚烷基、取代或未取代的C2-C30杂环二价基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基亚烷基。
例如，所述取代或未取代的C2-C30亚烯基可得自丁二烯、异戊二烯、乙烯、丁烯、2-甲基-1,3-丁二烯、1,3-丁二烯、1,3-己二烯等。
在一些实施方式中，所述聚合物可进一步包括由式4a或4b表示的第三重复单元。
式4a
式4b
在式4a和4b中，
R1和R2可各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基。
根据本公开内容的实施方式的第一重复单元、根据本公开内容的实施方式的第二重复单元、和根据本公开内容的实施方式的第三重复单元的摩尔分数可各自独立地为约0.01-约0.99，例如，约0.1-约0.9。所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔分数之和可为约1，和所述第二重复单元与所述第三重复单元的摩尔分数之和可为约1。而且，所述第一重复单元、所述第二重复单元和所述第三重复单元的摩尔分数之和可为约1。
在一些实施方式中，所述聚合物可包括由式5表示的第一重复单元、由式6表示的第二重复单元、和由式4c或4d表示的第三重复单元：
式5
其中，在式5中，
R7和R8可各自独立地为氢原子或C1-C10烷基；和Y3和Y4可各自独立地为氢原子、Li、Na、K、或NH4，条件是Y3和Y4两者不可都为氢原子，
式6
其中，在式6中，
R3和R4可各自独立地为氢原子或C1-C10烷基，和
式4c
式4d
其中，在式4c和4d中，
R7和R8可各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
在一些另外的实施方式中，所述聚合物可具有约50-约50,000，例如，约500-约50,000的聚合度。
例如，式5的第一重复单元、式6的第二重复单元和式4c或4d的第三重复单元的摩尔分数可各自独立地为约0.01-约0.99，例如，约0.1-约0.9。所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔分数之和可为约1，和所述第二重复单元与所述第三重复单元的摩尔分数之和可为约1。而且，所述第一重复单元、所述第二重复单元和所述第三重复单元的摩尔分数之和可为约1。
在一些另外的实施方式中，所述聚合物可包括由式6a表示的第一重复单元、由式7a表示的第二重复单元和由式4e表示的第三重复单元。
式6a
在式6a中，
Y5和Y6可各自独立地为氢原子、Li、Na、K、或NH4，条件是Y5和Y6两者不可都为氢原子。
式7a
式4e
例如，所述聚合物可具有约50-约50,000，例如，约500-约50,000的聚合度。
例如，式6a的第一重复单元、式7a的第二重复单元和式4e的第三重复单元的摩尔分数可各自独立地为约0.01-约0.99，例如，约0.1-约0.9。式6a的第一重复单元与式7a的第二重复单元的摩尔分数之和可为约1，和所述第二重复单元与所述第三重复单元的摩尔分数之和可为约1。而且，所述第一重复单元、所述第二重复单元和所述第三重复单元的摩尔分数之和可为约1。
例如，所述聚合物可为由式8表示的化合物。
式8
在式8中，
i)Y5和Y6可两者都为锂，或者
ii)Y5和Y6之一可为锂且Y5和Y6的另一个可为氢原子；
作为摩尔分数的a可为0或约0.01-约0.99，和
作为摩尔分数的b可为约1或约0.01-约0.99，
其中a+b＝1；和
作为摩尔分数的m和n各自独立地为约0.01-约0.99，
其中m+n＝1。
所述聚合物可具有约50-约50,000，例如，约500-约50,000的聚合度。
在一些另外的实施方式中，在式8中，
a可为0，
b可为1，和
Y5和Y6可两者都为锂。
根据本公开内容的另一实施方式，用于锂电池的聚合物组合物包括作为以下之间的反应产物的聚合物：
i)聚合物A，其包括由以下式4c或4d表示的第一重复单元和第二重复单元，所述第二重复单元包括取代或未取代的C2-C30亚烯基，和
ii)包括碱金属或铵基的碱。
式4c
在式4c中，
R7和R8可各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
式4d
在式4d中，
R7和R8可各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。所述聚合物A的所述第一重复单元的摩尔分数可为约0.01-约0.99，例如，约0.1-约0.9，和所述聚合物A的所述第二重复单元的摩尔分数可为约0.01-约0.99，例如，约0.1-约0.9。所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔分数之和可为1。
所述聚合物A的所述第二重复单元可为由下式6表示的第二重复单元。
式6
在式6中，
R3和R4可各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
根据本公开内容的另一实施方式，提供作为以下的反应产物的聚合物：
i)聚合物A，其包括上式4c或4d的第一重复单元和第二重复单元，所述第二重复单元包括取代或未取代的C2-C30亚烯基；和
ii)包括碱金属或铵基的碱。所述聚合物可具有约50-约50,000，例如，约500-约50,000的聚合度。
所述反应产物可通过如下获得：将所述包括由式4c或式4d表示的第一重复单元和作为第二重复单元的取代或未取代的C2-C30亚烯基的聚合物、所述包括碱金属或铵基的碱和水混合以获得混合物；和使所述混合物在约20℃-约100℃的温度下反应。
所述包括碱金属或铵基的碱可为任何包括碱金属或铵基的碱。例如，所述包括碱金属或铵基的碱可为选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵的至少一种，但不限于此。基于1摩尔的聚合物A，所述包括碱金属或铵基的碱的量可为约0.2摩尔-约2.0摩尔，例如，约1.0-约2.0摩尔。当所述包括碱金属或铵基的碱的量在该范围内时，可获得具有预期的碱金属或铵基的取代度的聚合物。
在所述聚合物中的碱金属或铵基的取代度可为约0.2-约1.0，在一些实施方式中，约0.4-约1.0，和在一些另外的实施方式中，约0.56-约1。所述碱金属的实例为锂。所述包括碱金属或铵基的碱的实例为氢氧化锂。
在一些实施方式中，所述包括第一重复单元和第二重复单元的聚合物可具有约10,000道尔顿(“Da”)-约500,000Da，例如，约50,000-约500,000Da，或例如，约100,000-约500,000Da的重均分子量。当所述聚合物的重均分子量在该范围内时，聚合物组合物的粘度对于实施电极的制造方法可为适当的。
在一些实施方式中，当通过13C-核磁共振(13C-NMR)波谱法分析时，所述聚合物可呈现在约180百万分率(“ppm”)-约185ppm的化学位移范围内的来自-COOLi的碳峰。例如，碳的最大强度峰的化学位移可出现在约180±5ppm，例如，约185ppm处，其表明从来自聚合物中的–COOH(其中–COOH中的氢原子未被锂取代)的碳的最大强度峰的约3.0ppm-约5ppm的上移(upshift)。术语“上移”是指朝向更大ppm数值的化学位移。
术语“最大强度峰”表示在具有最大强度的主峰的中心的峰。
在一些实施方式中，取决于所述第一和第二重复单元的排列情况，所述聚合物可为交替聚合物、无规聚合物、或嵌段聚合物。
在一些实施方式中，所述聚合物中的锂的量可为约2重量％(“wt％”)-约15重量％，例如，约5重量％-约15重量％，如通过电感耦合等离子体(“ICP”)分析的。当所述聚合物中的锂的量在该范围内时，包括所述聚合物的锂电池可具有改善的寿命和改善的初始效率。
根据本公开内容的另一实施方式，提供聚合物组合物，其通过向根据上述实施方式的任意聚合物添加水而获得。所述水的量可为约400重量份-约5,000重量份，例如，约1,000重量份-约5,000重量份，基于100重量份的所述聚合物。当所述水的量在该范围内时，所述聚合物可具有改善的溶解度且包括所述聚合物的聚合物组合物可具有合适的粘度以促进形成电极活性物质层。
电极活性物质的粒度和表面积是影响电池特性的重要因素。电极活性物质的粒度越小和表面积越大，电池的性能越好，例如，在其功率输出、以及在低温和高倍率下的放电容量方面。然而，电极活性物质的较小的粒度和较大的比表面积可导致电极活性物质与电解质溶液之间的增加的接触面积，使得在初始锂嵌入期间电解质溶液与电极活性物质之间的副反应可更可能发生。这可导致电极活性物质的增加的初始不可逆容量和因此的锂电池的低的初始效率。因此，已存在对于在这点上的进一步改善的需求。
锂电池的高的初始效率可导致相对于设计容量更高的实际容量和因此的更高的能量密度。在这点上，为了提高锂电池的初始效率，可期望以防止电极活性物质与电解质溶液之间的直接接触的方式设计电池。
在一些实施方式中，可使用包括包含碱金属例如锂、或铵基的水溶性聚合物的聚合物组合物作为粘结剂。用作粘结剂的聚合物组合物可覆盖电极活性物质的表面，由此有效地阻断电极活性物质接触电解质溶液。因此，与其中使用常规的水溶性粘结剂的电池相比，电极活性物质与电解质溶液之间的副反应可较小可能地发生。因此可改善锂电池的初始效率。
在根据以上实施方式的聚合物中，锂离子与C(＝O)O-的氧原子的配位产生锂离子的传导路径。
在一些实施方式中，所述聚合物可具有约50-约50,000，例如，约500-约50,000的聚合度。
与当使用聚丙烯酸锂作为粘结剂时相比，如上所述的锂离子的传导路径的形成可将锂取代反应促进两倍或更大。因此，当使用所述聚合物组合物作为电极粘结剂形成电极活性物质层时，具有改善的离子电导率的电极可为可得到的。
当将根据上述实施方式的聚合物与具有小的粒径或大的比表面积的电极活性物质一起使用时，使用任意所述聚合物作为电极粘结剂可为更有效的。即，所述聚合物可覆盖电极活性物质以防止其缺陷，由此减少电极活性物质与电解质溶液之间的副反应，并因此提高初始效率。
而且，当用作电极粘结剂时，所述聚合物可在电极活性物质的表面上形成人工固体电解质界面(“SEI”)膜以覆盖电极活性物质的缺陷和阻断电极活性物质与电解质溶液之间的直接接触，由此抑制副反应并因此改善锂电池的初始效率。
在一些实施方式中，所述聚合物可为由下式8a或8b表示的聚合物。
式8a
在式8a中，
Y5和Y6可满足以下条件：
i)Y5和Y6可两者都为锂，或
ii)Y5和Y6之一可为锂，且Y5和Y6的另一个可为氢原子；和
作为摩尔分数的a可为0.25和
作为摩尔分数的b可为0.75。
在一些实施方式中，a和b可分别为0.44和0.56。
式8b
式8a的聚合物还可由下式8c表示。
式8c
在式8c中，表示摩尔分数的a和b可分别为约0.25和约0.75，或者可分别为约0.44和约0.56。
在式8b和8c中，发现重复单元具有约0.5的相同摩尔分数。因此，在式8b和8c中，重复单元的摩尔分数可省略。
在下文中，将更详细地描述根据本公开内容的实施方式的制备用于锂二次电池的聚合物的方法。作为实例，将描述制备由下式8表示的聚合物。
式8
在式8中，
i)Y5和Y6可两者都为锂，或
ii)Y5和Y6之一可为锂，且Y5和Y6的另一个可为氢原子；
作为摩尔分数的a可为0或0.01-0.99，和
作为摩尔分数的b可为1或0.01-0.99，
其中a+b＝1；和
作为摩尔分数的m和n可各自独立地为0.01-0.99，
其中m+n＝1。
首先，将由下式9表示的聚合物或由式9a表示的聚合物与包括碱金属或铵基的碱和水混合以获得混合物。
式9
式9a
在式9和9a中，m和n可各自独立地为约0.01-约0.99，例如，约0.1-约0.9。
式9的聚合物和式9a的聚合物可具有约50-约50,000，例如，约500-约50,000的聚合度。
将所述混合物在约20℃-约100℃的温度下热处理以获得包括上式8的聚合物的聚合物组合物。
基于100重量份的所述聚合物，水的量可为约400重量份-约5,000重量份，例如，1,000-约5,000重量份。当所述水的量在该范围内时，所述聚合物可具有改善的溶解度特性，且最终的聚合物组合物可具有合适的粘度以促进电极活性物质层的形成。
包括碱金属或铵基的碱的类型和量可直接影响式8的聚合物中的碱金属或铵基的取代度和例如锂的取代度。
包括碱金属的碱可为选自氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠的至少一种，和包括铵基的碱可为氢氧化铵。
包括碱金属或铵基的碱的量可为约0.2摩尔-约2摩尔，例如，约0.5摩尔-约2摩尔，基于1摩尔的式9或9a的聚合物。当基于1摩尔的式9或9a的聚合物，包括碱金属或铵基的碱的量为1.0摩尔时，在100％的产率下，在最终的式8的聚合物产物中的碱金属或铵基(例如，锂)的取代度可为0.5。如上所述，碱金属或铵基(例如，锂)的取代度可基于用于制备聚合物的包括碱金属或铵基的碱的量确定。
对于式8的聚合物的合成反应进展的程度可通过测量包括式9或9a的聚合物、包括碱金属或铵基的碱和水的反应混合物的pH确定。
例如，所述反应混合物的pH在初始反应阶段可为约14，和随着反应进行可达到约7.5-8.5。因此，当所述反应混合物的pH在该范围内时，这可被认为是反应的终点。
在由式9或9a的聚合物制备聚合物组合物时，基于100重量份的式9或9a的聚合物，水的量可为约400重量份-约5,000重量份，例如，约1,000重量份-约5,000重量份。当所述水的量在该范围内时，所述聚合物组合物可具有用于涂覆的合适的粘度。
反应温度可为例如约20℃-约100℃。当所述反应温度在该范围内时，控制所期望的阳离子例如碱金属或铵基(例如，锂)的取代度可为容易的。
式8的聚合物可通过从所述聚合物组合物除去水而获得。除去水可通过将所述聚合物组合物在约80℃-100℃的温度下热处理(干燥)而实现。
在一些实施方式中，当包括碱金属或铵基的碱为氢氧化锂时，目标聚合物的式8中的Y7和Y8的至少一个可为锂。
在式8的聚合物中，锂取代度可为约0.2-约1.0，在一些实施方式中，约0.4-约1.0，和在一些另外的实施方式中，约0.56-约1.0。
术语“锂取代度”定义如下。
例如，假定聚合物具有聚合度“d”，包括由上式1表示的第一重复单元的聚合物具有两个对于锂的取代位点，对于锂的取代位点的总数为“2d”。术语“锂取代度”是指实质上被锂取代的位点数与对于锂的取代位点的总数(2d)的比。
当锂取代度为1时，其意味着所有对于锂的取代位点被锂取代。例如，当锂取代度为0.56时，其意味着实质上被锂取代的位点数等于[2d×0.56]。
可通过控制起始材料的混合比，将锂取代度适当地调节为目标范围。例如，可通过调节包括上式9或9a的第一重复单元和作为第二重复单元的取代或未取代的C2-C30亚烯基的聚合物对锂源(例如，氢氧化锂)的量的摩尔比获得具有目标锂取代度的锂取代的聚合物。
术语“碱金属或铵基的取代度”也可像以上术语“锂取代度”那样定义，除锂被碱金属或铵基代替之外。
根据本公开内容的另一实施方式，提供作为包括由上式1表示的第一重复单元和第二重复单元(其包括取代或未取代的C2-C30亚烯基)的聚合物的交联反应产物的交联聚合物。
包括取代或未取代的C2-C30亚烯基的第二重复单元可为C2-C30烯烃重复单元、C2-C30二烯重复单元、或C2-C30多烯重复单元。因此，所述取代或未取代的C2-C30亚烯基可包括具有至少一个不饱和双键的脂族烃基团。
所述交联聚合物可通过如下获得：将包括由上式1表示的第一重复单元和第二重复单元(其包括取代或未取代的C2-C30亚烯基)的聚合物热处理以经由在所述聚合物的第二重复单元中的烯基产生交联。
根据本公开内容的另一实施方式，用于锂二次电池的电极包括根据上述实施方式的任意聚合物和作为所述聚合物的交联反应产物的交联聚合物的至少一种。
所述电极可通过如下制造：将电极活性物质和所述聚合物混合以制备电极活性物质组合物，并在电极集流体上涂覆和干燥所述电极活性物质组合物以形成具有电极活性物质层的电极。
例如，基于100重量份的所述电极活性物质，所述电极中的所述聚合物和作为所述聚合物的交联反应产物的交联聚合物的至少一种的量可为约1重量份-约30重量份，和在一些实施方式中，约2重量份-约20重量份。当所述聚合物和作为所述聚合物的交联反应产物的交联聚合物的至少一种的量在该范围内时，包括所述电极的锂电池可具有改善的初始效率、改善的寿命、和改善的能量密度。
所述电极可为例如负极。
所述电极可包含由所述聚合物组合物和所述电极活性物质的混合物的涂覆和干燥得到的产物，和例如，可包含包括由从所述聚合物组合物除去水而得到的聚合物和所述电极活性物质的产物。
所述干燥可在约80℃-约300℃，例如，约150℃-约300℃的温度下进行。
除所述聚合物之外，所述电极可进一步包括作为所述聚合物的经由干燥的交联反应的产物的交联聚合物。
在一些实施方式中，当用在锂电池中时，除所述聚合物之外，所述电极可进一步包括在所述锂电池的运行期间由所述聚合物的交联反应得到的交联聚合物。
在一些另外的实施方式中，除作为电极粘结剂之外，所述聚合物可作为隔板或用于聚合物电解质表面的涂覆材料使用。
例如，根据上述实施方式的任意聚合物可用于通过与电极活性物质混合而制备电极活性物质组合物。
所述电极活性物质、且特别是作为负极活性物质的电极活性物质的实例为硅、硅氧化物、基于硅的合金、硅-碳质材料复合物、锡、基于锡的合金、锡-碳复合物、金属氧化物、或其组合。
所述负极活性物质可为Si、SiOx(其中0<x<2，例如，x为0.5-1.5)、Sn、SnO2、含硅的金属合金、或其混合物。可与硅合金化以形成硅合金的金属可为选自Al、Sn、Ag、Fe、Bi、Mg、Zn、In、Ge、Pb和Ti的至少一种。
所述负极活性物质可包括可与锂合金化的金属/半金属、其合金、或其氧化物。所述可与锂合金化的金属/半金属、其合金、或其氧化物的实例为Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y合金(其中Y为碱金属、碱土金属、13-16族元素、过渡金属、稀土元素、或其组合，除Si之外)、Sn-Y合金(其中Y为碱金属、碱土金属、13-16族元素、过渡金属、稀土元素、或其组合，除Sn之外)、和MnOx(其中0<x≤2)。Y可为镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)、钪(Sc)、钇(Y)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、(Rf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、(Db)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、(Sg)、锝(Tc)、铼(Re)、(Bh)、铁(Fe)、铅(Pb)、钌(Ru)、锇(Os)、(Hs)、铑(Rh)、铱(Ir)、钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、锌(Zn)、镉(Cd)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、锡(Sn)、铟(In)、锗(Ge)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、或其组合。可与锂合金化的金属/半金属的氧化物的非限制性实例为锂钛氧化物、钒氧化物、和锂钒氧化物、SnO2、和SiOx(其中0<x<2)。
例如，所述负极活性物质可包括选自元素周期表的13、14和15族元素的至少一种元素。
在一些另外的实施方式中，所述负极活性物质可包括选自Si、Ge和Sn的至少一种元素。
所述负极活性物质可为如以上列举的碳质材料与选自硅、硅氧化物和含硅的金属合金的一种的混合物或复合物。
在一些实施方式中，所述负极活性物质可具有简单的颗粒形式，或者可为具有纳米尺寸的纳米结构体。在一些实施方式中，所述负极活性物质可具有多种形式例如纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管或纳米带的任意形式。
在一些实施方式中，所述负极活性物质可包括石墨、硅纳米线/石墨复合物、Si-CNT复合物、纳米尺寸的锰氧化物(MnOx，0<x≤2)。
石墨可具有约0.5微米(“μm”)-约2μm、和在一些实施方式中约1μm的平均粒径。在一些实施方式中，石墨可具有约5μm-约7μm、例如约6.5μm的粒径(“D90”)。如本文中使用的“D90”表示对应于在基于数量的粒度分布的累积曲线中相对于总量(100％)的所有直径的90％的粒径。
所述负极可如下制造。
例如，所述负极可通过用包括负极活性物质和作为粘结剂的所述聚合物组合物的负极活性物质组合物涂覆集流体例如铜箔而制造。
可将所述负极活性物质和所述聚合物组合物混合在一起以制备所述负极活性物质组合物。
所述聚合物组合物可包含水。所述负极活性物质组合物可包括导电剂。
可将所述负极活性物质组合物涂覆在所述集流体上以制造所述负极。
在制造所述负极时，基于100重量份的所述负极活性物质组合物的总量，所述聚合物组合物中的聚合物的量可为约1重量份-约30重量份，和在一些实施方式中，约2重量份-约20重量份。
所述负极活性物质组合物的涂覆不限于特定的方法，且可通过选自丝网印刷、喷涂、使用刮刀的涂覆、凹版印刷涂覆、浸涂、丝网印胶法、涂抹和使用缝隙模头的涂覆的方法进行。
通常，所述集流体可制造成具有约3μm-约20μm的厚度。
在涂覆在所述集流体上之后，将所述负极活性物质组合物在约80℃-约120℃下干燥(第一次加热)以除去溶剂，然后辊压，随后干燥以获得所述负极。
当在用于从所述电极除去用作溶剂的水的第一次加热中的干燥温度在该范围内时，可抑制在电极表面上产生气泡，使得可获得具有改善的表面均匀性的电极。所述干燥可在大气条件中进行。
所述第一次加热之后可为在真空中的第二次加热。所述第二次加热可在约80℃-约300℃的温度下在约1×10-4托-约1×10-6托的真空下进行。
除如以上列举的负极活性物质之外，所述负极活性物质组合物可进一步包括碳质负极活性物质。
所述碳质负极活性物质的实例为结晶碳、无定形碳、及其混合物。所述结晶碳的非限制性实例为石墨，例如为非成形的、板、薄片、球形或纤维形式的天然石墨或人造石墨。所述无定形碳的非限制性实例为软碳(在低温下烧结的碳)、硬碳、中间相沥青碳化产物、烧结焦炭、石墨烯、炭黑、富勒烯烟灰、碳纳米管、和碳纤维。可使用在本领域中可用的任何合适的材料。
所述导电剂的非限制性实例为乙炔黑，科琴黑，天然石墨，人造石墨，炭黑，碳纤维，例如铜、镍、铝或银的金属粉末和金属纤维，聚亚苯基衍生物、或其至少两种的混合物。可使用在本领域中可用的任何导电剂。
除上述粘结剂之外，所述负极可进一步包括在本领域中广泛使用的普通粘结剂。所述普通粘结剂的非限制性实例为羧甲基纤维素钠(“Na-CMC”)、褐藻酸衍生物、壳聚糖衍生物、聚乙烯醇(“PVA”)、聚丙烯酸(“PAA”)、聚丙烯酸钠(“Na-PAA”)、聚乙烯基吡咯烷酮(“PVP”)、聚丙烯酰胺、聚酰胺酰亚胺、偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物(“P(VDF-HFP)”)、聚偏氟乙烯(“PVDF”)、聚丙烯腈(“PAN”)、水分散体型丁苯橡胶(“SBR”)、水分散体型丁二烯橡胶(“BR”)、其改性产物(例如，氟化的聚合物或在主链中具有砜(-SO2-)取代基的聚合物)、或其共聚物(例如，与另外的聚合物的无规共聚物、嵌段共聚物或交替共聚物)。
所述集流体没有特别限制，且可为任何材料，只要其具有合适的导电性，而不在所制造的二次电池中引起化学变化。所述集流体的非限制性实例为铜，不锈钢，铝，镍，钛，烧结碳，用碳、镍、钛或银表面处理的铜或不锈钢、和铝-镉合金。
另外，所述集流体可加工成在其表面上具有细小的不规则性以增强所述集流体对所述负极活性物质的粘附，且可以包括膜、片、箔、网、多孔结构体、泡沫体和无纺布的多种形式的任意形式使用。
当所述电极为正极时，可使用容许锂的可逆嵌入和脱嵌的化合物(锂化插层化合物)作为正极活性物质。所述正极活性物质可包括选自锂钴氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂铁磷氧化物和锂锰氧化物的至少一种。所述正极活性物质不限于这些实例，且可为在本领域中可用的任何正极活性物质。
例如，所述正极活性物质可为选自如下的至少一种：锂钴氧化物(LiCoO2)；锂镍氧化物(LiNiO2)；锂锰氧化物，包括Li1+xMn2-xO4(其中x为0-0.33)、Li2MnO3、LiMn2O4和LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；锂铁氧化物(LiFe3O4)；锂钒氧化物(LiV3O8)；铜钒氧化物(Cu2V2O7)；钒氧化物(V2O5)；锂镍氧化物(LiNi1-xMxO2、其中M为Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B、或Ga；和x为0.01-0.3)；锂锰氧化物，包括LiMn2-xMxO2(其中M为Co、Ni、Fe、Cr、Zn、或Ta；和x为0.01-0.1)和Li2Mn3MO8(其中M为Fe、Co、Ni、Cu、或Zn)；其中锂被碱土金属离子部分取代的锂锰氧化物(LiMn2O4)；二硫化物化合物；和铁钼氧化物(Fe2(MoO4)3)。
例如，所述正极活性物质可为由下式之一表示的化合物：LiaA1-bBbD2(其中0.90≤a≤1.8，和0≤b≤0.5)；LiaE1-bBbO2-cDc(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiE2-bBbO4-cDc(其中0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobBcDα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcDα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b- cMnbBcO2-αFα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中0.90≤a≤1.8，和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中0.90≤a≤1.8，和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中0.90≤a≤1.8，和0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中0.90≤a≤1.8，和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiIO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中0≤f≤2)；和LiFePO4。
在上式中，
A选自镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、及其组合；
B选自铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、镁(Mg)、锶(Sr)、钒(V)、稀土元素、及其组合；
D选自氧(O)、氟(F)、硫(S)、磷(P)、及其组合；
E选自钴(Co)、锰(Mn)、及其组合；
F选自氟(F)、硫(S)、磷(P)、及其组合；
G选自铝(Al)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镁(Mg)、镧(La)、铈(Ce)、锶(Sr)、钒(V)、及其组合；
Q选自钛(Ti)、钼(Mo)、锰(Mn)、及其组合；
I选自铬(Cr)、钒(V)、铁(Fe)、钪(Sc)、钇(Y)、及其组合；和
J选自钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、及其组合。
以上列举作为正极活性物质的化合物可具有表面包覆层(在下文中，“包覆层”)。或者，可使用不具有包覆层的化合物和具有包覆层的化合物的混合物，所述化合物选自以上列举的化合物。所述包覆层可包括选自如下的至少一种包覆元素的化合物：包覆元素的氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、碳酸氧盐和羟基碳酸盐。用于所述包覆层的化合物可为无定形的或结晶的。用于所述包覆层的包覆元素可为镁(Mg)、铝(Al)、钴(Co)、钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)、硅(Si)、钛(Ti)、钒(V)、锡(Sn)、锗(Ge)、镓(Ga)、硼(B)、砷(As)、锆(Zr)、或其混合物。所述包覆层可使用任意以上列举的包括这些元素的化合物根据当使用包覆元素的化合物时不对正极活性物质的物理性质造成不利影响的任何合适的方法形成。例如，所述包覆层可使用本领域普通技术人员已知的喷涂、浸渍或任意其它方法形成。所述正极活性物质的非限制性实例为LiNiO2、LiCoO2、LiMnxO2x(其中x为1或2)、LiNi1-xMnxO2(其中0<x<1)、LiNi1-x-yCoxMnyO2(其中0≤x≤0.5和0≤y≤0.5)、LiFeO2、V2O5、TiS、和MoS。
作为用于正极的粘结剂，可使用根据本发明构思的上述实施方式的聚合物组合物。所述粘结剂使正极活性物质颗粒彼此牢固地结合且使正极活性物质颗粒牢固地结合到集流体。作为典型的实例，所述粘结剂可为如下的至少一种：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶(“SBR”)、聚酰胺酰亚胺、丙烯酸(酯)化的(丙烯酸类改性的)SBR、环氧树脂和尼龙，但不限于此。
在制备正极活性物质组合物时，可使用与在所述负极活性物质组合物中使用的相同的导电剂。
可将所述正极活性物质、粘结剂和导电剂混合在一起以获得正极活性物质组合物。
当在形成正极活性物质层时使用根据本发明构思的一个或多个实施方式的聚合物组合物作为粘结剂时，可不使用溶剂。
当在形成正极活性物质层时使用普通正极粘结剂时，可使用溶剂。所述溶剂的非限制性实例为水和N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)。
可以与所述负极的制造中相同的方式制造使用正极活性物质组合物的正极，除了使用正极活性物质代替负极活性物质之外。
所述正极活性物质、导电剂和溶剂的量可为本领域中在锂二次电池的制造中通常使用的那些水平。根据锂二次电池的用途和结构，可不使用导电剂和溶剂的至少一种。如果需要，在正极的制造中可进一步使用任意种类的多种添加剂例如分散剂、增稠剂或填料。
根据本发明构思的另一实施方式，锂二次电池包括上述负极、正极、隔板和包含锂盐的非水电解质。
所述隔板可设置在所述正极和负极之间。所述隔板可为具有高的离子渗透性和强的机械强度的绝缘薄膜。
所述隔板可具有约0.01μm-约10μm例如约0.1μm-约10μm的孔径和约5μm-约20μm例如约10μm-约20μm的厚度。所述隔板的实例为基于烯烃的聚合物例如聚丙烯，以及由玻璃纤维或聚乙烯制成的片或无纺布。当使用固体电解质例如聚合物电解质作为电解质时，所述固体电解质也可用作隔板。
所述隔板可为基于烯烃的聚合物的单层或包括至少两个基于烯烃的聚合物的层的多层，所述基于烯烃的聚合物例如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、或其组合。所述多层可为混合多层。例如，所述隔板可为包括聚乙烯和聚丙烯层的双层隔板，包括聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯层的三层隔板，或包括聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯层的三层隔板。
所述包含锂盐的非水电解质可包含非水电解质基体和锂盐。
所述非水电解质基体可为非水液体溶剂、有机固体电解质基体、或无机固体电解质基体。
所述非水液体溶剂的非限制性实例为任意非质子有机溶剂例如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯(“EC”)、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(“DEC”)、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃(“THF”)、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜(“DMSO”)、1,3-二氧戊环、甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺(“DMF”)、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸亚丙酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯和碳酸氟代亚乙酯(“FEC”)。
所述有机固体电解质基体的非限制性实例为聚乙烯衍生物、聚氧化乙烯衍生物、聚氧化丙烯衍生物、磷酸酯聚合物、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯和包含离子解离基团的聚合物。
所述无机固体电解质基体的非限制性实例为Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH、或Li3PO4-Li2S-SiS2。
所述锂盐可为可溶解于上述非水电解质基体中的任何锂盐。所述锂盐的非限制性实例为LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼酸锂、低级脂族羧酸锂和四苯基硼酸锂。为了改善充电/放电特性或阻燃性，所述非水电解质基体可为进一步添加有例如吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、n-乙二醇二甲醚、六甲基磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、奎宁亚胺染料、N-取代的唑烷酮、N,N-取代的咪唑啉、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、和氯化铝。在一些另外的实施方式中，为了提供不燃性，可进一步使用含卤素的溶剂例如四氯化碳和三氟乙烯。
图1为根据本公开内容的实施方式的锂电池1的分解透视图。
参照图1，锂电池1包括正极3、负极2和隔板4。将正极3、负极2和隔板4卷绕或折叠，然后密封在电池壳5中。然后，将电池壳5用有机电解质溶液填充并用帽组件6密封，由此完成锂电池1的制造。电池壳5可为圆柱型、矩型、或薄膜型。例如，锂电池1可为薄膜型电池。锂电池1可为锂离子电池。
锂电池1可为具有约4.3伏(“V”)或更大的充电电压的锂离子电池。
隔板4可介于正极3和负极2之间以形成电池组件。或者，所述电池组件可以双单元电池结构堆叠并用电解质溶液浸渍。将所得物置于袋中并气密密封，由此完成锂离子聚合物电池的制造。
或者，可将多个电池组件堆叠以形成电池组，其可用于在高温下运行且需要高的输出的任何装置中，例如，用在膝上型电脑、智能手机、电动车等中。
锂电池1可具有改善的高倍率特性和寿命特性，且因此可应用于电动车(“EV”)例如混合动力车如插电式混合动力电动车(“PHEV”)中。
在以上式中的取代基可如下定义。
如本文中使用的术语“烷基”表示得自完全饱和的、支化或未支化的(或者直链或线型的)烃的基团。
“烷基”的非限制性实例为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基和正庚基。
烷基的至少一个氢原子可被如下代替：卤素原子、被卤素原子取代的C1-C30烷基(例如，CF3、CHF2、CH2F、CCl3等)、C1-C30烷氧基、C2-C30烷氧基烷基、羟基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酰基、氨磺酰基、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1-C30烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C1-C30杂烷基、C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C2-C30杂芳基、C3-C30杂芳烷基、C2-C30杂芳氧基、C3-C30杂芳氧基烷基、或C6-C30杂芳烷氧基。
如本文中使用的术语“卤素原子”表示氟、溴、氯、碘等。
如本文中使用的术语“被卤素原子取代的C1-C30烷基”表示被至少一个卤素原子取代的C1-C30烷基。被卤素原子取代的C1-C30烷基的非限制性实例为单卤代烷基、二卤代烷基或多卤代烷基(包括全卤代烷基)。
单卤代烷基表示包括一个碘、溴、氯或氟的烷基。二卤代烷基和多卤代烷基表示包括至少两个相同或不同的卤素原子的烷基。
如本文中使用的术语“烷氧基”表示“烷基-O-”，其中术语“烷基”与以上描述的相同。烷氧基的非限制性实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、和己氧基。烷氧基的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“芳基”(其单独或组合使用)表示包含至少一个环的芳族烃基团。
如本文中使用的术语“芳基”解释为包括具有稠合到至少一个环烷基环的芳族环的基团。
“芳基”的非限制性实例包括苯基、萘基和四氢萘基。
“芳基”的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“芳烷基”表示被芳基取代的烷基。“芳烷基”的实例包括苄基、苯基-CH2CH2-等。
如本文中使用的术语“芳氧基”表示“-O-芳基”。芳氧基的实例为苯氧基。“芳氧基”的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“杂芳基”表示包括选自氮(N)、氧(O)、磷(P)和硫(S)的至少一个杂原子(其中环原子的剩余部分都为碳)的单环或双环芳族有机基团。杂芳基可包括例如一至五个杂原子，和在一些实施方式中，可包括五至十元环。
在杂芳基中，S或N可以各种氧化形式存在。
单环杂芳基的非限制性实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、噻唑基、异噻唑基、1,2,3-二唑基、1,2,4-二唑基、1,2,5-二唑基、1,3,4-二唑基、1,2,3-噻二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,2,5-噻二唑基、1,3,4-噻二唑基、异噻唑-3-基、异噻唑-4-基、异噻唑-5-基、唑-2-基、唑-4-基、唑-5-基、异唑-3-基、异唑-4-基、异唑-5-基、1,2,4-三唑-3-基、1,2,4-三唑-5-基、1,2,3-三唑-4-基、1,2,3-三唑-5-基、四唑基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、2-吡嗪-2-基、吡嗪-4-基、吡嗪-5-基、2-嘧啶-2-基、4-嘧啶-2-基、和5-嘧啶-2-基。
如本文中使用的术语“双环杂芳基”表示稠合至芳基、脂环族基团和杂环基团的至少一个的杂芳族环。
双环杂芳基的非限制性实例为吲哚基、异吲哚基、吲唑基、吲嗪基、嘌呤基、喹嗪基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、酞嗪基、萘啶基、喹唑啉基、喹喔啉基、菲啶基、菲咯啉基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、苯并异喹啉基、噻吩并[2,3-b]呋喃基、呋喃并[3,2-b]-吡喃基、5H-吡啶并[2,3-d]-o-嗪基、1H-吡唑并[4,3-d]-唑基、4H-咪唑并[4,5-d]噻唑基、吡嗪并[2,3-d]哒嗪基、咪唑并[2,1-b]噻唑基、咪唑并[1,2-b][1,2,4]三嗪基、7-苯并[b]噻吩基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并氧氮杂基、苯并嗪基、1H-吡咯并[1,2-b][2]苯并氮杂基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并三唑基、吡咯并[2,3-b]吡啶基、吡咯并[3,2-c]吡啶基、吡咯并[3,2-b]吡啶基、咪唑并[4,5-b]吡啶基、咪唑并[4,5-c]吡啶基、吡唑并[4,3-d]吡啶基、吡唑并[4,3-c]吡啶基、吡唑并[3,4-c]吡啶基、吡唑并[3,4-d]吡啶基、吡唑并[3,4-b]吡啶基、咪唑并[1,2-a]吡啶基、吡唑并[1,5-a]吡啶基、吡咯并[1,2-b]哒嗪基、咪唑并[1,2-c]嘧啶基、吡啶并[3,2-d]嘧啶基、吡啶并[4,3-d]嘧啶基、吡啶并[3,4-d]嘧啶基、吡啶并[2,3-d]嘧啶基、吡啶并[2,3-b]吡嗪基、吡啶并[3,4-b]吡嗪基、嘧啶并[5,4-d]嘧啶基、吡嗪并[2,3-b]吡嗪基、和嘧啶并[4,5-d]嘧啶基。
“杂芳基”的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“杂芳烷基”表示被杂芳基取代的烷基。
如本文中使用的术语“杂芳氧基”表示-O-杂芳基部分。杂芳氧基的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“碳环”基团表示饱和或部分不饱和的非芳族单环、双环或三环烃基。
单环烃基的非限制性实例包括环戊基、环戊烯基、环己基和环己烯基。
双环烃基的非限制性实例包括冰片基、十氢萘基、双环[2.1.1]己基、双环[2.2.1]庚基、双环[2.2.1]庚烯基和双环[2.2.2]辛基。
三环烃基的实例为金刚烷基。
“碳环基团”的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“杂环基团”表示包括杂原子例如N、S、P或O的五至十元环基团。杂环基团的实例为吡啶基。杂环基团中的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“磺酰基”表示R”-SO2-，其中R”为氢原子、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、烷氧基、芳氧基、环烷基、或杂环基团。
如本文中使用的术语“氨磺酰”基表示H2NS(O2)-、烷基-NHS(O2)-、(烷基)2NS(O2)-、芳基-NHS(O2)-、烷基-(芳基)-NHS(O2)-、(芳基)2NS(O)2、杂芳基-NHS(O2)-、(芳基-烷基)-NHS(O2)-、或(杂芳基-烷基)-NHS(O2)-。
如本文中使用的术语“氨基”表示其中氮原子共价结合到至少一个碳或杂原子的基团。氨基可指例如–NH2和取代的部分。
如本文中使用的术语“氨基”还指其中氮结合到至少一个另外的烷基的“烷基氨基”、以及其中氮原子结合到一个或两个所选择的芳基的“芳基氨基”和“二芳基氨基”。
如本文中使用的术语“芳族”包括具有在碳原子之间交替的碳-碳单键和碳-碳双键的环状烃。
如本文中使用的术语“杂芳族”包括其中碳原子的至少一个被杂原子替换的芳族烃。
现在将参照以下实施例更详细地描述一个或多个实施方式。然而，这些实施例仅用于说明的目的且不意图限制一个或多个实施方式的范围。
在以下制备实施例中，术语“聚(丁二烯-共-马来酸)”中的“共”表示共聚物。
制备实施例1：包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.56)(在下文中，“Li-0.56-PBDMA”)的组合物和锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.56)(Li-0.56-PBDMA)的制备
将10g由式8e表示的聚(丁二烯-共-马来酸)(1:1的丁二烯对马来酸的混合摩尔比，和约10,000-约15,000的重均分子量)和1.61g LiOH添加到37.62g去离子水中，混合在一起，并在室温(约25℃)下搅拌约24小时以获得包括由式8c表示的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)和去离子水的聚合物组合物。基于100重量份的包含所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的聚合物组合物，所述聚合物组合物中的所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的量为约21重量份。
式8e
将所述聚合物组合物过滤，然后除去水不溶性部分以获得经过滤的固体产物，随后除去水并在约80℃下干燥以获得由式8c表示的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)。
所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)具有约0.56的锂取代度。
式8c
在式8c中，表示摩尔分数的a和b分别为0.44和0.56。
制备实施例2：包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.75)(在下文中，“Li-0.75-PBDMA”)的组合物的制备
以与实施例1相同的方式获得包括由式8c表示的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)和去离子水的聚合物组合物，除了将LiOH的量变成2.16g之外。
基于100重量份的包括所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的组合物，所述聚合物组合物中的所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的量为约21重量份。
将所述聚合物组合物过滤，然后除去水不溶性部分以获得经过滤的固体产物，随后除去水并在约80℃下干燥以获得由式8c表示的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)。所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)具有约0.75的锂取代度。
式8c
在式8c中，表示摩尔分数的a和b分别为0.25和0.75。
制备实施例3：包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：1.0)(在下文中，“Li-1.0-PBDMA”)的组合物的制备
以与实施例1相同的方式获得包括由式8b表示的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)和去离子水的聚合物组合物，除了将LiOH的量变成2.88g之外。基于100重量份的包括所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的组合物，所述聚合物组合物中的所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的量为约21重量份。
将所述聚合物组合物过滤，然后除去水不溶性部分以获得经过滤的固体产物，随后除去水并在约80℃下干燥以获得由式8b表示的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)。所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)具有约1.0的锂取代度。
式8b
制备对比例1：包括聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0)(在下文中，“PBDMA”)的组合物的制备
将10g由式8e表示的聚(丁二烯-共-马来酸)(约1:1的丁二烯对马来酸的混合摩尔比，和约10,000-约15,000的重均分子量)添加到37.62g去离子水中并混合在一起以获得包括聚(丁二烯-共-马来酸)和去离子水的聚合物组合物。
基于100重量份的包括所述聚(异丁烯-共-马来酸)的组合物，所述聚合物组合物中的所述聚(丁二烯-共-马来酸)的量为约21重量份。
将所述聚合物组合物过滤，然后除去水不溶性部分以获得经过滤的固体产物，随后除去水并在约80℃下干燥以获得聚(丁二烯-共-马来酸)。
式8e
实施例1：负极和锂电池的制造
将88重量份作为负极活性物质的硅纳米线/石墨复合物(SiNANOde，由Nanosys，Inc.制造)和57.14g作为粘结剂的制备实施例1的包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.56)的组合物混合以制备浆料。固体物，即，负极活性物质对作为粘结剂的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的混合比按重量计为约88:12。
通过使用刮刀将所述浆料涂覆在铜集流体上至约50μm的厚度，在烘箱中在约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下进一步干燥约2小时，由此制造负极。
使用如下制造硬币单元电池：所述负极、作为对电极的锂金属、聚丙烯隔板(Celgard3510)、以及溶解在约2:6:2的体积比的碳酸亚乙酯(“EC”)、碳酸二乙酯(“DEC”)和碳酸氟代亚乙酯(“FEC”)的混合溶剂中的1.3M LiPF6的电解质。
实施例2-3：负极和锂电池的制造
以与实施例1中相同的方式制造硬币单元电池，除了分别使用制备实施例2的包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.75)的组合物和制备实施例3的包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：1.0)的组合物作为粘结剂代替制备实施例1的包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.56)的组合物之外。
对比例1：负极和硬币单元电池的制造
以与实施例1中相同的方式制造负极和硬币单元电池，除了使用制备对比例1的包括聚(丁二烯-共-马来酸)的组合物代替制备实施例1的包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(锂取代度：0.56)的组合物之外。
评价实施例1：NMR分析
1)13C-NMR波谱分析
通过13C-核磁共振(“NMR”)波谱法经由如下所述的样品制备分析制备实施例1的包括锂取代的聚(异丁烯-共-马来酸)(锂取代度：0.56)的组合物中的锂取代的聚(异丁烯-共-马来酸)和制备对比例1的聚(丁二烯-共-马来酸)。结果示于图2中。
为了锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的13C-NMR波谱法，将制备实施例1的包括所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的组合物过滤，并除去水不溶性部分以获得滤液。从滤液除去水。将所述锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)溶解在D2O中以制备用于13C-NMR波谱法的样品，所述13C-NMR波谱法使用NMR波谱仪(300MHz，DPX300，可得自Bruker Co.)进行。
将来自制备对比例1的聚(丁二烯-共-马来酸)中的-C＝C-的峰(峰1)和来自-C(＝O)OH的峰(峰2)与来自制备实施例1的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)中的-C＝C-的峰(峰1)和来自-C(＝O)O-Li的峰(峰2')相互比较以获得化学位移。结果示于表1中。
表1
参照表1，在制备实施例1的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)中，由于马来酸重复单元中的-COOH基团经由-COOH基团中的氢(-H)被锂(Li)取代转变成-COO-Li，发生峰位移，且-COO-Li对-C＝C-的积分峰比为几乎1:1，表明丁二烯重复单元对马来酸重复单元的混合比为1:1。
2)1H-核磁共振(“NMR”)波谱分析
通过1H-NMR波谱法分析制备实施例1-3的聚合物和制备对比例1的聚合物。结果示于图6-9中。
图6-8分别为制备实施例1-3的聚合物的1H-NMR波谱。
图9为制备对比例1的聚合物的1H-NMR波谱。
参照图6-8，在制备实施例1-3的聚合物中，发生从在约3.15ppm处的峰到在约2.9ppm-约2.8ppm范围内的峰的化学位移，与在制备对比例1的聚合物中不同。基于该结果，确定制备实施例1-3的聚合物的结构。
评价实施例2：FT-IR分析
为了傅立叶变换红外(“FT-IR”)光谱法分析，由制备实施例1的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(Li-0.56-PBDMA)(锂取代度：0.56)、制备实施例2的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)(Li-0.75-PBDMA)(锂取代度：0.75)和制备对比例1的聚(丁二烯-共-马来酸)以与评价实施例1中相同的方式制备样品。
使用FT-IR分析仪(VERTEX70，可得自Bruker)分析各样品。结果示于图3中。
参照图3，在制备实施例1的Li-0.56-PBDMA和制备实施例2的Li-0.75-PBDMA中，确定来自-COO-Li形式的峰在1570cm-1和1352cm-1的波数处。锂的取代度越高，羧酸的C＝O峰变得越小。
评价实施例3：ICP-AES分析
从制备实施例1-3的包括锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)的组合物各自除去水以获得固体形式的锂取代的聚(丁二烯-共-马来酸)，其然后通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(“ICP-AES”)分析。结果示于表中2。
表2
实施例 粘结剂 Li的量(重量％)
制备实施例1 Li-0.56-PBDMA 3.8
制备实施例2 Li-0.75-PBDMA 5.5
制备实施例3 Li-1.0-PBDMA 6.5
评价实施例4：充电/放电特性评价
将实施例1-3和对比例1的硬币单元电池在以下条件下充电和放电。以约55mA/1g活性物质的恒定电流进行充电到约0.01V的电压，然后以恒定电压进行充电至约11毫安/克(“mA/g”)。以约55mA/g的恒定电流进行放电至约1.5V。
测量在实施例1-3和对比例1的硬币单元电池中相对于比容量的电压变化。结果示于图4中。
参照图4，与对比例1的硬币单元电池相比，在实施例1-3的硬币单元电池中，发现在约0.8V或更小的电压下，电极活性物质与电解质溶液之间的副反应减少。
为了评价容量保持特性，将所述硬币单元电池各自在以下条件下重复地充电和放电100次。以约275mA/1g活性物质的恒定电流进行充电至约0.01V的电压，然后以恒定电压进行充电至约27.5mA/g。以约275mA/1g活性物质的恒定电流进行放电至约1.5V。
以下列方式评价硬币单元电池的在初始效率和容量保持率方面的充电/放电特性。分别使用方程1和2计算硬币单元电池各自的初始效率和容量保持率。
方程1
初始效率(％)＝(放电容量/充电容量)×100
方程2
容量保持率(％)＝(在第100次循环后的放电容量)/(在第1次循环后的放电容量)×100
实施例1-3和对比例1的硬币单元电池的第1次循环放电和充电容量、初始效率和容量保持率示于表3中。图5为说明在所述硬币单元电池中相对于循环次数的容量保持率特性的图。
表3
参照表3，与对比例1的硬币单元电池相比，发现实施例1-3的硬币单元电池由于负极活性物质与电解质溶液之间的副反应减少而具有改善的初始效率和改善的容量保持率。
如上所述，根据本公开内容的以上实施方式的一个或多个，用于锂电池的电极可包括聚合物，所述聚合物包括由上式1表示的第一重复单元和第二重复单元，所述第二重复单元包括取代或未取代的C2-C30亚烯基。所述聚合物可在电极活性物质的表面上形成人工固体电解质界面(“SEI”)膜以覆盖其缺陷并防止锂电池中的电极活性物质与电解质溶液之间的直接接触，由此抑制电极活性物质与电解质溶液之间的副反应。包括所述电极的锂电池可具有改善的初始效率和改善的能量密度。
应理解，其中描述的示例性实施方式应仅在描述的意义上考虑且不用于限制的目的。在各实施方式中的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它实施方式中的其它类似的特征或方面。
尽管已参照附图描述了本公开内容的一个或多个实施方式，但本领域普通技术人员将理解，在不背离由所附权利要求所限定的本公开内容的精神的范围的情况下，可在其中进行形式和细节上的多种变化。

Claims (14)

1.聚合物在锂电池的电极中的用途，所述聚合物包括：
由式5表示的第一重复单元，
由式6表示的第二重复单元；和
由式4c或4d表示的第三重复单元：
其中所述聚合物具有50-50,000的聚合度：
式5
其中，在式5中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基；和
Y3和Y4各自独立地为氢原子或Li，条件是Y3和Y4两者不都为氢原子，式6
其中，在式6中，
R3和R4各自独立地为氢原子或C1-C10烷基，
式4c
其中，在式4c中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基，和
式4d
其中，在式4d中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
2.权利要求1的用途，其中所述聚合物包括由式6a表示的第一重复单元、由式7a表示的第二重复单元、和由式4e表示的第三重复单元：
式6a
其中，在式6a中，
Y5和Y6各自独立地为氢原子或Li，条件是Y5和Y6两者不都为氢原子，式7a
式4e
3.权利要求1的用途，其中所述聚合物为由式8表示的化合物：
式8
其中，在式8中，
i)Y5和Y6两者都为锂，或
ii)Y5和Y6之一为锂且Y5和Y6的另一个为氢原子；
a为0或0.01-0.99的摩尔分数，和
b为1或0.01-0.99的摩尔分数，
其中a+b＝1；和
m和n各自为0.01-0.99的摩尔分数，其中m+n＝1。
4.权利要求3的用途，其中，在式8中，
a为0，
b为1，和
Y5和Y6两者都为锂。
5.权利要求1的用途，其中所述聚合物中的锂的取代度为0.2-1.0。
6.权利要求1的用途，其中在所述聚合物的13C核磁共振波谱中来自-COOLi的碳的峰具有180百万分率-185百万分率的化学位移范围，且来自所述碳的具有最大强度的峰具有185百万分率的化学位移。
7.权利要求1的用途，其中所述聚合物具有10,000道尔顿-500,000道尔顿的重均分子量。
8.权利要求1的用途，其中所述聚合物中锂的量为2重量％-15重量％。
9.聚合物在锂电池的电极中的用途，所述聚合物为以下的反应产物：
聚合物A，其包括由式4c或4d表示的第一重复单元和第二重复单元，所述第二重复单元包括取代或未取代的C2-C30亚烯基；和
包括碱金属的碱：
式4c
其中，在式4c中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基，
式4d
其中，在式4d中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基，
其中所述第二重复单元为由式6表示的重复单元：
式6
其中，在式6中，
R3和R4各自独立地为氢原子或C1-C10烷基，
其中所述包括碱金属的碱为氢氧化锂。
10.权利要求9的用途，其中所述反应产物为所述聚合物A、所述包括碱金属的碱和水的混合物在20℃-100℃下的反应产物，所述聚合物A包括由式4c或4d表示的第一重复单元和第二重复单元，所述第二重复单元包括取代或未取代的C2-C30亚烯基。
11.交联聚合物在锂电池的电极中的用途，所述交联聚合物包括如权利要求1-10任一项中限定的聚合物的交联反应产物。
12.用于锂电池的电极，所述电极包括：
如权利要求1-10任一项中限定的聚合物和所述聚合物的交联反应产物的至少一种；和
电极活性物质。
13.权利要求12的电极，其中基于100重量份的所述电极活性物质，所述聚合物和所述聚合物的交联反应产物的至少一种的量为1重量份-30重量份。
14.锂电池，其包括权利要求12或13的电极。
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