CN106997953A - 锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池，锂电池包括阳极、阴极、隔离膜、电解液及封装结构，其中阴极包括寡聚物添加剂，所述寡聚物添加剂由马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯进行反应而得。本发明提供的锂电池通过寡聚物添加剂具有良好的热稳定性、热反应性，使得所述锂电池在高温环境下仍具有良好性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池，尤其涉及一种锂电池。
背景技术
由于一次电池不符环保需求，因此近年来可重复充电放电兼具重量轻、高电压值与高能量密度等特点的二次锂电池的市场需求量与日剧增。因此，现今对二次锂电池诸如轻质耐用、高电压、高能量密度与高安全性等性能的要求也越来越高，二次锂电池尤其在轻型电动车、电动车、大型储电产业上的应用及拓展潜力极高。
然而，在一般市面已商业化的二次锂电池中，由于使用锂过渡金属氧化物作为阴极，在高温应用时，阴极容易与电解质反应而受到破坏，使得锂金属氧化物中的氧气释出并参与燃烧反应。此为导致二次锂电池爆炸、膨胀与性能衰退的主要原因之一。因此，如何能够让阴极材料在高温应用下持续维持结构稳定性是目前此领域技术人员所欲达成的目标之一。
发明内容
本发明提供一种锂电池，其中阴极材料中的寡聚物添加剂具有良好的热稳定性、热反应性，使得所述锂电池在高温环境下仍具有良好性能。
本发明的锂电池包括阳极、阴极、隔离膜、电解液以及封装结构。阴极与阳极分离配置，且阴极包括寡聚物添加剂，所述寡聚物添加剂由马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯(dibenzyl trithiocarbonate)进行反应而得。隔离膜设置于阳极与阴极之间，且隔离膜、阳极及阴极定义出容置区域。电解液设置于容置区域中。封装结构包覆阳极、阴极及电解液。
在本发明的一实施方式中，上述的电解液包括有机溶剂、锂盐以及添加剂。
在本发明的一实施方式中，上述的添加剂包括单马来酰亚胺、聚马来酰亚胺、双马来酰亚胺、聚双马来酰亚胺、双马来酰亚胺与单马来酰亚胺的共聚物、碳酸亚乙烯酯或其混合物。
在本发明的一实施方式中，上述的马来酰亚胺与巴比妥酸的摩尔比介于1:1至4:1之间。
在本发明的一实施方式中，以上述的马来酰亚胺与巴比妥酸的总重量为100重量份计，马来酰亚胺的使用量为70.8重量份至90.6重量份，巴比妥酸的使用量为29.2重量份至9.4重量份，及三硫碳酸二苯甲酯的使用量为1重量份至10重量份。
在本发明的一实施方式中，上述的马来酰亚胺包括单马来酰亚胺或双马来酰亚胺，其中所述单马来酰亚胺选自由N-苯基马来酰亚胺、N-(邻甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(间甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(对甲基苯基)-马来酰亚胺、N-环己烷基马来酰亚胺、马来酰亚胺基酚、马来酰亚胺基苯并环丁烯、含磷马来酰亚胺、磷酸基马来酰亚胺、氧硅烷基马来酰亚胺、N-(四氢吡喃基-氧基苯基)马来酰亚胺、及2,6-二甲苯基马来酰亚胺所组成的族群，以及所述双马来酰亚胺具有式1所表示的结构：
其中R1包括：
-(CH2)2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)12-、
在本发明的一实施方式中，上述的巴比妥酸具有式2所表示的结构：
其中R2与R3各自独立地选自由-H、-CH3、-C2H5、-C6H5、-CH(CH3)2、-CH2CH(CH3)2、-CH2CH2CH(CH3)2、及所组成的族群。
基于上述，本发明的寡聚物添加剂通过使用马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯来制备，藉此寡聚物添加剂能够具良好的热稳定性、热反应性，且寡聚物添加剂的反应速率、转化率及结构等能够获得有效率的调控。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施方式的锂电池的剖面示意图；
图2显示实施例1至实施例4的寡聚物添加剂的转化率(％)及反应速率(1/s)的关系曲线图；
图3显示实施例5至实施例8的寡聚物添加剂的转化率(％)及反应速率(1/s)的关系曲线图；
图4显示比较例1至比较例4的寡聚物添加剂的转化率(％)及反应速率(1/s)的关系曲线图；
图5是实施例9的寡聚物添加剂的凝胶渗透层析(Gel PermeationChromatography，GPC)图；
图6是比较例5的寡聚物添加剂的GPC图；
图7是实施例9及比较例5的寡聚物添加剂的热重损失分析图；
图8是实施例10及比较例6的锂电池在室温下的充放电曲线关系图。
附图标记：
100：锂电池
102：阳极
102a：阳极金属箔
102b：阳极材料
104：阴极
104a：阴极金属箔
104b：阴极材料
106：隔离膜
108：电解液
110：容置区域
112：封装结构
具体实施方式
在本文中，由“一数值至另一数值”表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
为了制备出具有良好的热稳定性、热反应性且可应用于锂电池的阴极材料的寡聚物添加剂，本发明提出一种寡聚物添加剂，其可达到上述优点。以下，特举实施方式作为本发明确实能够据以实施的范例。
本发明的一实施方式提出一种寡聚物添加剂，其是由马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯(dibenzyl trithiocarbonate，DBTTC)进行反应而得。
在本实施方式中，马来酰亚胺例如是单马来酰亚胺或双马来酰亚胺。单马来酰亚胺例如是选自由N-苯基马来酰亚胺、N-(邻甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(间甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(对甲基苯基)-马来酰亚胺、N-环己烷基马来酰亚胺、马来酰亚胺基酚、马来酰亚胺基苯并环丁烯、含磷马来酰亚胺、磷酸基马来酰亚胺、氧硅烷基马来酰亚胺、N-(四氢吡喃基-氧基苯基)马来酰亚胺、及2,6-二甲苯基马来酰亚胺所组成的族群。双马来酰亚胺可具有式1所表示的结构：
其中R1包括：
-(CH2)2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)12-、
在本实施方式中，巴比妥酸可具有式2所表示的结构：
其中R2与R3各自独立地选自由-H、-CH3、-C2H5、-C6H5、-CH(CH3)2、-CH2CH(CH3)2、-CH2CH2CH(CH3)2、及所组成的族群。
详细而言，在本实施方式中，寡聚物添加剂是一种具有高度分枝(hyperbranched)结构且主链中包含不同穆尔比例的三硫碳酸盐结构(*-S-C＝(S)-S-*，其中*表示结合位点)的聚合物。更详细而言，在本实施方式中，具有高反应性的C＝S键的三硫碳酸二苯甲酯能够捕捉马来酰亚胺与巴比妥酸进行自由基加成反应(Free radical addition)所产生的聚合链自由基，而形成有足够快的断裂速率的自由基中间体，藉此使得马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯间会发生可逆加成-断裂链转移(reversible addition-fragmentation change transfer，RAFT)聚合反应。如此一来，通过使用马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯来制备寡聚物添加剂，寡聚物添加剂能够具良好的热稳定性、热反应性，且三硫碳酸二苯甲酯能够延缓自由基聚合速度，而使得寡聚物添加剂的反应速率、转化率及结构等能够获得有效率的调控。
在本文中，所谓“高度分枝结构”是通过以马来酰亚胺为结构基质(architecturematrix)，而巴比妥酸亲核加成到马来酰亚胺的碳碳双键上，使马来酰亚胺的碳碳双键可开双边或单侧，进而进行分枝化(branching)及序化(ordering)的聚合反应而形成的结构。
另外一提的是，在本实施方式中，马来酰亚胺与巴比妥酸间亦会进行麦克加成反应(Michael addition reaction)。
另外，在本实施方式中，使马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯进行反应的方法例如包括：将马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯溶于溶剂中，并在80℃至130℃的温度下进行反应0.5小时至10小时。详细而言，在本实施方式中，马来酰亚胺与巴比妥酸的摩尔比介于1:1至4:1之间，较佳介于2:1至3:2之间。在本实施方式中，以马来酰亚胺与巴比妥酸的总重量为100重量份计，马来酰亚胺的使用量为70.8重量份至90.6重量份，巴比妥酸的使用量为29.2重量份至9.4重量份，及三硫碳酸二苯甲酯的使用量为1重量份至10重量份。若三硫碳酸二苯甲酯的使用量低于1重量份，则不会产生RAFT聚合反应；若三硫碳酸二苯甲酯的使用量高于10重量份，则RAFT聚合反应的反应速率不会因此而上升。另外，在本实施方式中，溶剂可为有机溶剂，例如(但不限于)N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrollidone，NMP)、γ-丁基内酯(γ-butylrolactone，GBL)或丙烯基碳酸酯(propylenecarbonate，PC)。上述溶剂可单独使用或混合使用。
值得说明的是，寡聚物添加剂可应用于锂电池的阴极材料中。进一步而言，寡聚物添加剂因具良好热反应性故会于阴极材料表面上形成一保护层，该保护层可有效阻绝高温环境对阴极结构的破坏，其原因如下：如上所述，寡聚物添加剂具有高度分枝结构，故能与一般阴极材料中的金属氧化物形成稳定的有机高分子分布在其表面上，以及由于寡聚物添加剂具有高热反应性、高热稳定性及刚硬的化学结构，可促使所形成的保护层亦具有高热稳定性。如此一来，在高温环境下，阴极材料包括寡聚物添加剂的锂电池仍可具有良好的电容量、电池效率与安全性，并能够改善电池的循环寿命。
另外，如前文所述，通过使用三硫碳酸二苯甲酯可使得寡聚物添加剂的反应速率、转化率及结构等获得调控，藉此提高了寡聚物添加剂的储存性及应用价值。
本发明的另一实施方式提出一种锂电池，其包括任一种前述实施方式中的寡聚物添加剂。以下，将参照图1进行详细说明。
图1是依照本发明一实施方式的锂电池的剖面示意图。
请参照图1，锂电池100包括阳极102、阴极104、隔离膜106、电解液108以及封装结构112。
在本实施方式中，阳极102包括阳极金属箔102a及阳极材料102b，其中阳极材料102b通过涂布或是溅镀而配置于阳极金属箔102a上。阳极金属箔102a例如是铜箔、铝箔、镍箔或高导电性不锈钢箔。阳极材料102b例如是碳化物或金属锂。上述作为阳极材料102b的碳化物例如是、碳粉体、石墨、碳纤维、纳米碳管、石墨烯或上述的混合物搭配组合。然而，在其他实施方式中，阳极102也可仅包括阳极材料102b。
阴极104与阳极102分离配置。阴极104包括阴极金属箔104a及阴极材料104b，其中阴极材料104b通过涂布而配置于阴极金属箔104a上。阴极金属箔104a例如是铜箔、铝箔、镍箔或高导电性不锈钢箔。阴极材料104b包括任一种前述实施方式中的寡聚物添加剂，以及锂与过渡金属混合氧化物(lithium mixed transition metal oxide)，其中以阴极材料104b的总重为100重量份计，寡聚物添加剂的含量为0.5重量份至5重量份，较佳为1重量份至3重量份，以及锂过渡金属混合氧化物的含量例如为80重量份至95重量份。若寡聚物添加剂的含量低于0.5重量份，则电池安全特性不明显；若寡聚物添加剂的含量高于5重量份，则电池循环寿命不佳。所述锂与过渡金属混合氧化物例如是LiMnO2、LiMn2O4、LiCoO2、Li2Cr2O7、Li2CrO4、LiNiO2、LiFeO2、LiNixCo1-xO2、LiFePO4、LiMn0.5Ni0.5O2、LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2、LiMc0.5Mn1.5O4或其组合，且0<x<1，Mc为二价金属。
另外，在一实施方式中，锂电池100可还包括高分子黏着剂(polymer binder)，且高分子黏着剂与阳极102和/或阴极104反应，以增加电极的机械性质。详细而言，阳极材料102b可藉由高分子黏着剂黏着于阳极金属箔102a上，以及阴极材料104b可藉由高分子黏着剂黏着于阴极金属箔104a上。高分子黏着剂例如是聚二氟乙烯(PVDF)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、聚酰胺、三聚氰胺树脂或上述的组合物。
隔离膜106设置于阳极102与阴极104之间，且隔离膜106、阳极102及阴极104定义出容置区域110。隔离膜106的材料例如是绝缘材料，而绝缘材料可为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或上述材料的多层复合结构如PE/PP/PE。
在本实施方式中，电解液108设置于容置区域110中，且电解液108包括有机溶剂、锂盐以及添加剂，其中有机溶剂的添加量占电解液108的55wt％至90wt％，锂盐的添加量占电解液108的10wt％至35wt％，以及添加剂的添加量则占电解液108的0.05wt％至10wt％。然而，在其他实施方式中，电解液108也可不添加添加剂。
有机溶剂例如是γ-丁基内酯、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯(diethyl carbonate，DEC)、乙酸丙酯(propyl acetate，PA)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)、碳酸甲乙酯(ethylmethyl carbonate，EMC)或上述的组合。
锂盐例如是LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、LiAlCl4、LiGaCl4、LiNO3、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2CF3)2、LiSCN、LiO3SCF2CF3、LiC6F5SO3、LiO2CCF3、LiSO3F、LiB(C6H5)4、LiCF3SO3或上述的组合。
添加剂例如包括单马来酰亚胺、聚马来酰亚胺、双马来酰亚胺、聚双马来酰亚胺、双马来酰亚胺与单马来酰亚胺的共聚物、碳酸亚乙烯酯(vinylene carbonate，VC)或其混合物。单马来酰亚胺例如是选自由N-苯基马来酰亚胺、N-(邻甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(间甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(对甲基苯基)-马来酰亚胺、N-环己烷基马来酰亚胺、马来酰亚胺基酚、马来酰亚胺基苯并环丁烯、含磷马来酰亚胺、磷酸基马来酰亚胺、氧硅烷基马来酰亚胺、N-(四氢吡喃基-氧基苯基)马来酰亚胺、及2,6-二甲苯基马来酰亚胺所组成的族群。双马来酰亚胺可具有如上述式1所表示的结构。
封装结构112则用以包覆阳极102、阴极104及电解液108。封装结构112的材料例如是铝箔。
特别说明的是，锂电池100的阴极材料104b包括寡聚物添加剂以及锂与过渡金属混合氧化物，故如前文所述，具有高度分枝结构、高热反应性的寡聚物添加剂能够和锂与过渡金属混合氧化物形成稳定的有机高分子，而在锂与过渡金属混合氧化物的表面形成一保护层，并且由于寡聚物添加剂具有高热稳定性及刚硬的化学结构，可促使所形成的保护层亦具有高热稳定性。如此一来，在高温环境下，阴极材料104b包括寡聚物添加剂的锂电池100仍可具有良好的电容量、安全性与电池效率，并能够改善电池的循环寿命。
此外，锂电池100中的具有保护层的阴极104可以通过在现有的电池制程中于阴极材料中添加寡聚物添加剂来形成，因此在不需要改变任何电池设计、电极材料与电解液的情形下，便能够有效维持锂电池100在高温下的电容量、电池效率及充放电循环寿命。
〈实验〉
下文将参照实验范例，更具体地描述本发明。虽然描述了以下实验，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应根据下文所述的实验对本发明作出限制性地解释。
实验1
以下，参照图2至图4来详细说明本发明的寡聚物添加剂的特性。图2显示实施例1至实施例4的寡聚物添加剂的转化率及反应速率的关系曲线图。图3显示实施例5至实施例8的寡聚物添加剂的转化率及反应速率的关系曲线图。图4显示比较例1至比较例4的寡聚物添加剂的转化率及反应速率的关系曲线图。
<实施例1>
将84.8重量份(1g，0.0028mole)的马来酰亚胺、15.2重量份(0.179g，0.0014mole)的巴比妥酸以及10重量份(0.1179g)的三硫碳酸二苯甲酯加入10g的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并在温度373K下混合搅拌反应1小时，以制备实施例1的寡聚物添加剂，其中马来酰亚胺的结构式如式1-1所示，以及巴比妥酸的结构式如式2-1所示。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图2中。
<实施例2>
按照与实施例1相似的制备程序来制备实施例2的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在实施例2中，反应温度为383K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图2中。
<实施例3>
按照与实施例1相似的制备程序来制备实施例3的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在实施例3中，反应温度为393K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图2中。
<实施例4>
按照与实施例1相似的制备程序来制备实施例4的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在实施例4中，反应温度为403K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图2中。
<实施例5>
将84.8重量份(1g，0.0028mole)的马来酰亚胺、15.2重量份(0.179g，0.0014mole)的巴比妥酸以及5重量份(0.059g)的三硫碳酸二苯甲酯加入10g的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并在温度373K下混合搅拌反应1小时，以制备实施例5的寡聚物添加剂，其中马来酰亚胺的结构式如上述式1-1所示，以及巴比妥酸的结构式如上述式2-1所示。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图3中。
<实施例6>
按照与实施例5相似的制备程序来制备实施例6的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在实施例6中，反应温度为383K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图3中。
<实施例7>
按照与实施例5相似的制备程序来制备实施例7的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在实施例7中，反应温度为393K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图3中。
<实施例8>
按照与实施例5相似的制备程序来制备实施例8的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在实施例8中，反应温度为403K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图3中。
<比较例1>
将84.8重量份(1g，0.0028mole)的马来酰亚胺以及15.2重量份(0.179g，0.0014mole)的巴比妥酸加入10g的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并在温度373K下混合搅拌反应1小时，以制备比较例1的寡聚物添加剂，其中马来酰亚胺的结构式如上述式1-1所示，以及巴比妥酸的结构式如上述式2-1所示。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图4中。
<比较例2>
按照与比较例1相似的制备程序来制备比较例2的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在比较例2中，反应温度为383K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图4中。
<比较例3>
按照与比较例1相似的制备程序来制备比较例3的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在比较例3中，反应温度为393K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图4中。
<比较例4>
按照与比较例1相似的制备程序来制备比较例4的寡聚物添加剂，而差异仅在于：在比较例4中，反应温度为403K且反应时间为1小时。
另外，在反应的过程中，每3分钟取样一次，并使用计算机分析软件MatLab计算每一样品的寡聚物添加剂的转化率及反应速率，结果示于图4中。
由图2至图4可知，制备过程中未使用三硫碳酸二苯甲酯的寡聚物添加剂，其反应速率随反应温度上升而在短时间内剧烈增加；反之，制备过程中使用三硫碳酸二苯甲酯的寡聚物添加剂，其在不同的反应温度下，反应速率皆可被适度调控在维持一定程度。此结果表示，通过使用马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯来制备寡聚物添加剂，寡聚物添加剂的反应速率、转化率及结构等能够获得调控。
实验2
以下，参照图5和图6来详细说明本发明的寡聚物添加剂的特性。图5是实施例9的寡聚物添加剂的凝胶渗透层析(Gel Permeation Chromatography，GPC)图。图6是比较例5的寡聚物添加剂的GPC图。其中，测量仪器为凝胶渗透层析仪(由Waters公司制造，型号为ACQUITY APCTM)。
<实施例9>
将84.8重量份(1g，0.0028mole)的马来酰亚胺、15.2重量份(0.179g，0.0014mole)的巴比妥酸以及10重量份(0.1179g)的三硫碳酸二苯甲酯加入10g的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并在温度130℃下混合搅拌反应1小时，以制备实施例9的寡聚物添加剂，其中马来酰亚胺的结构式如上述式1-1所示，以及巴比妥酸的结构式如上述式2-1所示。
另外，在反应时间分别为1小时及4小时15分钟时取样10mg，并使用凝胶渗透层析仪测定每一样品的凝胶渗透层析图，结果示于图5中。
<比较例5>
将84.8重量份(1g，0.0028mole)的马来酰亚胺以及15.2重量份(0.179g，0.0014mole)的巴比妥酸加入10g的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并在温度130℃下混合搅拌反应1小时，以制备比较例5的寡聚物添加剂，其中马来酰亚胺的结构式如上述式1-1所示，以及巴比妥酸的结构式如上述式2-1所示。
另外，在反应时间分别为1小时及1小时50分钟时取样10mg，并使用凝胶渗透层析仪测定每一样品的凝胶渗透层析图，结果示于图6中。
由图5和图6可知，制备过程中未使用三硫碳酸二苯甲酯的比较例5的寡聚物添加剂，其聚合反应在反应时间约为1小时的时候就已接近完成；反之，制备过程中使用三硫碳酸二苯甲酯的实施例9的寡聚物添加剂，其聚合反应在反应时间为1小时的时候几乎皆尚未开始，而直至反应时间约为4小时的时候才趋于完成。此结果表示，通过使用马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯来制备寡聚物添加剂，寡聚物添加剂的反应速率、转化率及结构等能够获得调控。
实验3
针对实施例9及比较例5的寡聚物添加剂，使用热重分析仪(由TA公司制造，型号为Q500)来进行热性质分析，且测量结果示于图7中。由图7可知，与制备过程中未使用三硫碳酸二苯甲酯的比较例5的寡聚物添加剂相比，在300℃以下，制备过程中使用三硫碳酸二苯甲酯的实施例9的寡聚物添加剂具有较佳的热稳定性。此结果表示，通过使用马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯来制备寡聚物添加剂，寡聚物添加剂能够具良好的热稳定性。
实验4
以下，藉由实施例10及比较例6来详细说明本发明的锂电池的特性。
<实施例10>
阳极的制备
将金属锂剪裁至适当形状后直接置入，即形成阳极。
阴极的制备
将90重量份的钴酸锂氧化物、5重量份的聚二氟乙烯、及5重量份的乙炔黑(导电粉)均匀混合于N-甲基吡咯酮溶剂中。之后，将0.5重量份的实施例9的寡聚物添加剂加入上述混合溶液中，以形成阴极材料。接着，将所述阴极材料涂布于铝箔后，进行干燥、压缩并剪裁以形成阴极。
电解液的制备
将LiPF6溶于碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)的混合液(体积比EC/PC/DEC＝3/2/5)中，以制备浓度为1M的电解液，其中所述混合液作为电解液中的有机溶剂、LiPF6作为电解液中的锂盐。
锂电池的制作
以聚丙烯作为隔离膜将阳极及阴极隔开并定义容置区域之后，于阳极及阴极之间的容置区域内加入上述电解液。最后，以封装结构封住上述结构，而完成实施例10的锂电池的制作。
<比较例6>
按照与实施例10相同的制造程序制作比较例6的锂电池，其差异之处仅在于：在比较例6的锂电池中，阴极材料包括比较例5的寡聚物添加剂；而在实施例10的锂电池中，阴极材料包括实施例9的寡聚物添加剂。
接着，对实施例10及比较例6的锂电池进行充电放电性能测试，而其量测结果示于图8中。
使用恒电位仪(由Biologic公司制造，型号为VMP3)，将实施例10及比较例6的锂电池在室温(30℃)的环境下，以固定电流/电压进行充电放电。首先，以0.2C的固定电流将电池充电至4.2V，直到电流小于或等于0.01C。接着，以固定电流0.2C将电池放电至截止电压(3V)。图8显示本发明的实施例10及比较例6的锂电池在室温下的充放电曲线关系图。
由图8中可知，比较例6的锂电池的放电电容量以219mAh/g略低于实施例10的锂电池的放电电容量222mAh/g。也就是说，相较于比较例6的锂电池，在室温下，实施例10的阴极具有寡聚物添加剂的锂电池具有较高的放电电容量。
虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求界定范围为准。
Claims (7)
1.一种锂电池，其特征在于，包括：
阳极；
阴极，与所述阳极分离配置，且所述阴极包括寡聚物添加剂，所述寡聚物添加剂由马来酰亚胺、巴比妥酸与三硫碳酸二苯甲酯进行反应而得；
隔离膜，设置于所述阳极与所述阴极之间，且所述隔离膜、所述阳极及所述阴极定义出容置区域；
电解液，设置于该容置区域中；以及
封装结构，包覆所述阳极、所述阴极及所述电解液。
2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、锂盐以及添加剂。
3.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述添加剂包括单马来酰亚胺、聚马来酰亚胺、双马来酰亚胺、聚双马来酰亚胺、双马来酰亚胺与单马来酰亚胺的共聚物、碳酸亚乙烯酯或其混合物。
4.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述马来酰亚胺与所述巴比妥酸的摩尔比介于1:1至4:1之间。
5.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，以所述马来酰亚胺与所述巴比妥酸的总重量为100重量份计，所述马来酰亚胺的使用量为70.8重量份至90.6重量份，所述巴比妥酸的使用量为29.2重量份至9.4重量份，及所述三硫碳酸二苯甲酯的使用量为1重量份至10重量份。
6.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述马来酰亚胺包括单马来酰亚胺或双马来酰亚胺，其中所述单马来酰亚胺选自由N-苯基马来酰亚胺、N-(邻甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(间甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(对甲基苯基)-马来酰亚胺、N-环己烷基马来酰亚胺、马来酰亚胺基酚、马来酰亚胺基苯并环丁烯、含磷马来酰亚胺、磷酸基马来酰亚胺、氧硅烷基马来酰亚胺、N-(四氢吡喃基-氧基苯基)马来酰亚胺、及2,6-二甲苯基马来酰亚胺所组成的族群，以及所述双马来酰亚胺具有式1所表示的结构：
其中R1包括：
7.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述巴比妥酸具有式2所表示的结构：
其中R2与R3各自独立地选自由-H、-CH3、-C2H5、-C6H5、-CH(CH3)2、-CH2CH(CH3)2、-CH2CH2CH(CH3)2、及所组成的族群。
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