CN112703211A - 用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 - Google Patents
用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112703211A CN112703211A CN201980058061.4A CN201980058061A CN112703211A CN 112703211 A CN112703211 A CN 112703211A CN 201980058061 A CN201980058061 A CN 201980058061A CN 112703211 A CN112703211 A CN 112703211A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mole
- electrode material
- group
- binder
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims description 32
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims description 32
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 title abstract description 7
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 title abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 13
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 50
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 90
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 62
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 61
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 claims description 56
- 239000001648 tannin Substances 0.000 claims description 56
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 claims description 56
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 claims description 53
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 claims description 52
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 claims description 43
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 35
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 22
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 21
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 20
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 20
- -1 poly (methylvinyl Chemical group 0.000 claims description 17
- 229920001218 Pullulan Polymers 0.000 claims description 16
- 239000004373 Pullulan Substances 0.000 claims description 16
- 235000019423 pullulan Nutrition 0.000 claims description 16
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims description 15
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 15
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 claims description 14
- 239000002492 water-soluble polymer binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 125000000954 2-hydroxyethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])O[H] 0.000 claims description 11
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 11
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 11
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 11
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 10
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 10
- 229920001446 poly(acrylic acid-co-maleic acid) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 9
- 229920005603 alternating copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 8
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 6
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 6
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 6
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 6
- 150000005206 1,2-dihydroxybenzenes Chemical class 0.000 claims description 5
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 claims description 5
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims description 5
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 5
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 5
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 5
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 claims description 4
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 4
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 claims description 4
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 claims description 4
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical group [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 20
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 10
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 8
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 8
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 238000006138 lithiation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical group FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 2
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 2
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N ethoxymethoxyethane Chemical compound CCOCOCC KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 2
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920006299 self-healing polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N trimethyl orthoformate Chemical compound COC(OC)OC PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IPOHWNJLUUURGY-UHFFFAOYSA-N (2,2,2-trifluoroacetyl)peroxyboronic acid Chemical compound OB(O)OOC(=O)C(F)(F)F IPOHWNJLUUURGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethoxyethane Chemical compound COC(C)OC SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 2-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCCS1(=O)=O PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 description 1
- 206010006580 Bundle branch block left Diseases 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910005321 Li15Si4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015013 LiAsF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000005910 alkyl carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- LAKYXBYUROTWBI-UHFFFAOYSA-N bis(benzylsulfanyl)methanethione Chemical compound C=1C=CC=CC=1CSC(=S)SCC1=CC=CC=C1 LAKYXBYUROTWBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012661 block copolymerization Methods 0.000 description 1
- 238000006664 bond formation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002837 carbocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical group OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000012986 chain transfer agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004862 dioxolanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000003709 fluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical group OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- PZJOJINCQAQMCH-UHFFFAOYSA-N lithium 2-(trifluoromethyl)-1H-imidazole-4,5-dicarbonitrile Chemical compound [Li+].FC(F)(F)c1nc(C#N)c([nH]1)C#N PZJOJINCQAQMCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSFLBLPKMFBUKI-UHFFFAOYSA-M lithium 4,5-dicyanotriazole-4-carboxylate Chemical compound C(#N)C1(N=NN=C1C#N)C(=O)[O-].[Li+] BSFLBLPKMFBUKI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DEUISMFZZMAAOJ-UHFFFAOYSA-N lithium dihydrogen borate oxalic acid Chemical compound B([O-])(O)O.C(C(=O)O)(=O)O.C(C(=O)O)(=O)O.[Li+] DEUISMFZZMAAOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007734 materials engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 125000004402 polyphenol group Chemical group 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012712 reversible addition−fragmentation chain-transfer polymerization Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N trilithium borate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]B([O-])[O-] RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F216/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
- C08F216/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an alcohol radical
- C08F216/04—Acyclic compounds
- C08F216/06—Polyvinyl alcohol ; Vinyl alcohol
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
- C08L33/062—Copolymers with monomers not covered by C08L33/06
- C08L33/066—Copolymers with monomers not covered by C08L33/06 containing -OH groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F216/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
- C08F216/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an alcohol radical
- C08F216/04—Acyclic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/20—Esters of polyhydric alcohols or phenols, e.g. 2-hydroxyethyl (meth)acrylate or glycerol mono-(meth)acrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F293/00—Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule
- C08F293/005—Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule using free radical "living" or "controlled" polymerisation, e.g. using a complexing agent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F297/00—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer
- C08F297/02—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type
- C08F297/026—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type polymerising acrylic acid, methacrylic acid or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/075—Macromolecular gels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/13—Phenols; Phenolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L29/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L29/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
- C08L29/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L29/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L29/10—Homopolymers or copolymers of unsaturated ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
- C08L3/12—Amylose; Amylopectin; Degradation products thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L5/00—Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
- C08L5/04—Alginic acid; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L53/00—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L71/02—Polyalkylene oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
- H01M4/602—Polymers
- H01M4/604—Polymers containing aliphatic main chain polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2438/00—Living radical polymerisation
- C08F2438/03—Use of a di- or tri-thiocarbonylthio compound, e.g. di- or tri-thioester, di- or tri-thiocarbamate, or a xanthate as chain transfer agent, e.g . Reversible Addition Fragmentation chain Transfer [RAFT] or Macromolecular Design via Interchange of Xanthates [MADIX]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2303/00—Characterised by the use of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
- C08J2303/12—Amylose; Amylopectin; Degradation products thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
- C08J2305/04—Alginic acid; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
- C08J2305/06—Pectin; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
- C08J2329/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
- C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
- C08J2329/10—Homopolymers or copolymers of unsaturated ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
- C08J2333/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
- C08J2333/14—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur, or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2339/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen; Derivatives of such polymers
- C08J2339/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing heterocyclic rings having nitrogen as ring member
- C08J2339/06—Homopolymers or copolymers of N-vinyl-pyrrolidones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2353/00—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/15—Heterocyclic compounds having oxygen in the ring
- C08K5/151—Heterocyclic compounds having oxygen in the ring having one oxygen atom in the ring
- C08K5/1545—Six-membered rings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
Abstract
描述了聚合物、聚合物粘合剂、水凝胶聚合物粘合剂、包含它们的水凝胶聚合物粘合剂组合物、包含它们的电极材料、其制备方法及其在电化学电池中如在硅基电化学电池中的用途。
Description
相关申请
本申请要求2018年9月7日提交的美国临时申请No.62/728,531在适用法律下的优先权，通过引用将其关于所有目的的内容全部结合到本文中。
技术领域
技术领域一般性地涉及聚合物、聚合物粘合剂、包含它们的水凝胶聚合物粘合剂组合物、包含它们的电极材料、其制备方法及其在电化学电池中的用途。
背景
因为它在形成Li15Si4时～4200mAh/g的高理论比容量，硅为用于未来可充电电池的最有希望的负极材料之一。容量比常规石墨负极(～372mAh/g)大约10倍(参见Liu，Y.等人，Accounts of chemical research 2017，50.12，2895-2905；和Hays，K.A.等人，Journalof Power Sources 2018，384，136-144)。然而，硅负极在锂化时经历严重的体积膨胀；由此达到大于其初始体积的300％并导致不可挽回的故障、粉碎和/或破裂，因此导致快速的容量衰减和显著的循环寿命降低。
已提出了几个路线以克服与使用常规Si基负极有关的容量和稳定性问题。例如，使用一氧化硅和/或其低氧化物(即SiOx)被确定为减轻体积膨胀和增强循环性能的解决方法之一。然而，容量随着氧含量的提高而明显降低。许多解决方法涉及将硅与碳材料和/或聚合物粘合剂混合以包含硅。例如，将Si或SiOx与石墨或石墨烯混合以形成Si-石墨或Si-石墨烯复合电极被提议为适应体积变化，同时保持有吸引力的容量的解决方法(参见Hays，K.A.等人，Supra；Guerfi，A.等人，Journal of Power Sources 2011，196.13，5667-5673；和Loveridge，M.J.等人，Scientific Reports 2016，6，37787)。
聚(二氟乙烯)(PVdF)为商业电池，尤其是包含石墨作为负极的电池中最常用的粘合剂之一。然而，PVdF不适于Si基负极(参见Hays，K.A.等人，Supra；Guerfi，A.等人，Supra；和Yoo，M.等人，Polymer 2003，44.15，4197-4204)。使用几种粘合剂吸收锂化期间的体积变化；例如，藻酸盐(纤维素的多糖衍生物)(参见Kovalenko，I.等人，Science 2011，334.6052，75-79)、聚(丙烯酸)(PAA)(参见Hays，K.A.等人，Supra；和Komaba，S.等人，Journal of Physical Chemistry C 2011，115.27，13487-13495)和聚酰亚胺(PI)(参见Guerfi，A.等人，Supra)已部分地成功应用。
发现带有极性基团的聚合物对增强机械附着力以及因此防止电极劣化是有用的(参见Kierzek，K.，Journal of Materials Engineering and Performance 2016，25.6，2326-2330；和Ryou，M.H.等人，Advanced materials 2013，25.11，1571-1576)。例如，PAA可中和Si表面以防止副反应。Si表面上的羟基也可例如通过酯化反应借助共价键形成而中和(Zhao，H.等人，Nano Letters 2014，14.11，6704-6710)。
另一解决方法为用例如自修复聚合物或水凝胶涂覆Si基材料。例如，使用自修复聚合物涂料，裂纹和损害可自发地修复。自修复聚合物粘合剂已经成功地应用于制备具有低载荷活性材料的Si负极(Wang，C.等人，Nature Chemistry 2013，5，1042)。载荷的降低容许在负极体积膨胀中锂化(约1mg/cm2)。合适的Si基负极还通过导电水凝胶就地聚合形成粘合在Si表面上的保形涂层而得到。然而，这类材料中的载荷仍是非常低的(Wu，H.等人，Nature Communications 2013，4，1943)。
因此，需要改进硅基电池的容量和/或稳定性，即使在硅负极锂化时存在明显的体积膨胀。
概述
根据一个方面，本技术涉及一种聚合物，其包含来自式I和II的化合物的聚合的单体单元：
其中：
R1每次出现时独立地选自-OH和含OH基团，例如任选取代的C1-6烷基-OH或-CO2C1-6烷基-OH；且
R2和R3每次出现时各自独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基。
在一个实施方案中，聚合物为式III的共聚物：
其中：
R1、R2和R3如本文中所定义；且
n和m为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约250000克/摩尔。
在另一实施方案中，如本文所定义的共聚物为交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。
根据另一方面，本技术涉及一种电极材料，其包含如本文所定义的聚合物。在一个实施方案中，电极材料进一步包含电化学活性材料和包含该聚合物的粘合剂。
根据另一方面，本技术涉及一种电极材料，其包含如本文所定义的聚合物、电化学活性材料、任选粘合剂和任选多酚。在一个实施方案中，电极材料包含粘合剂，所述粘合剂包含如本文所定义的聚合物。
根据另一方面，本技术涉及一种电极材料，其包含电化学活性材料、支链淀粉、任选粘合剂和任选多酚。在一个实施方案中，电极材料包含粘合剂，所述粘合剂包含支链淀粉。在另一实施方案中，粘合剂进一步包含多酚。
根据另一方面，本技术涉及一种电极材料，其包含电化学活性材料和粘合剂，所述粘合剂包含支链淀粉。在一个实施方案中，粘合剂进一步包含多酚。
根据另一方面，本技术涉及一种电极材料，其包含电化学活性材料和水凝胶粘合剂，所述水凝胶粘合剂包含水溶性聚合物粘合剂和多酚。
在一个实施方案中，电化学活性材料为硅基电化学活性材料。例如，硅基电化学活性材料选自硅、一氧化硅(SiO)、低氧化硅(SiOx)及其组合。例如，硅基电化学活性材料为低氧化硅(SiOx)，其中x为0<x<2。
在另一实施方案中，硅基电化学活性材料进一步包含石墨或石墨烯。
在另一实施方案中，多酚选自单宁、儿茶酚和木质素。例如，其中多酚为多酚大分子。例如，多酚大分子为单宁酸。
在另一实施方案中，水溶性聚合物粘合剂包含选自羧基、羰基、醚基团、胺基团、酰胺基团和羟基的官能团。在一个实例中，水溶性聚合物粘合剂为均聚物。作为选择，水溶性聚合物粘合剂为共聚物。例如，共聚物为交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。
在另一实施方案中，水溶性聚合物粘合剂包含式V的单体单元：
其中：
R4每次出现时独立地选自-CO2H、-OH、任选取代的-CO2C1-6烷基、任选取代的C5-6杂环烷基、任选取代的-OC1-6烷基和含OH官能团如任选取代的-C1-6烷基-OH或-CO2C1-6烷基-OH；
R5每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；
R6每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；且o为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约240000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约240000克/摩尔，包括界限。
在另一实施方案中，水溶性聚合物粘合剂选自聚(乙烯醇)(PVOH)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)、聚(乙烯醇-co-丙烯酸)、聚(丙烯酸-co-马来酸)(PAAMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚(甲基乙烯醚-alt-马来酸)(PVMEMA)、明胶和多糖。
根据另一方面，本技术涉及用于电极材料中的粘合剂组合物，所述组合物包含多酚和水溶性聚合物。
在一个实施方案中，多酚选自单宁、儿茶酚和木质素。例如，多酚为单宁酸。
在另一实施方案中，水溶性聚合物包含选自羧基、羰基、醚基团、胺基团、酰胺基团和羟基的官能团。在一个实例中，水溶性聚合物为均聚物。作为选择，水溶性聚合物为共聚物。例如，共聚物为交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。
在另一实施方案中，水溶性聚合物包含式V的单体单元：
其中：
R4每次出现时独立地选自-CO2H、-OH、任选取代的-CO2C1-6烷基、任选取代的C5-6杂环烷基、任选取代的-OC1-6烷基和任选取代的-CO2C1-6烷基-OH；
R5每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；
R6每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；且o为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约240000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约240000克/摩尔，包括界限。
在另一实施方案中，水溶性聚合物选自聚(乙烯醇)(PVOH)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)、聚(乙烯醇-co-丙烯酸)、聚(丙烯酸-co-马来酸)(PAAMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚(甲基乙烯醚-alt-马来酸)(PVMEMA)、明胶和多糖。
根据另一方面，本技术涉及一种电极材料，其包含如本文所定义的粘合剂组合物和电化学活性材料。
根据另一方面，本技术涉及在集电器上的如本文所定义的电极材料。
在一个实施方案中，电极为负极。作为选择，电极为正极。
根据另一方面，本技术涉及一种电化学电池，其包含负极、正极和电解质，其中负极或正极中的至少一个如本文所定义。
根据另一方面，本技术涉及一种电池组(battery)，其包含至少一个如本文所定义的电化学电池。
附图简述
图1显示如实施例4中所述的电池1在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图2显示如实施例4中所述的电池2在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图3显示如实施例4中所述的电池3在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图4显示表示如实施例4中所述的电池1(白色圆圈线)和电池2(黑色圆圈线)的容量保持率(％)相对于循环次数的图。
图5显示如实施例4中所述的电池4在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图6显示如实施例4中所述的电池5在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图7显示如实施例4中所述的电池6的四个充电放电循环，第一次循环在25℃的温度下在0.05C下进行(实线)，第二次循环在25℃的温度下在0.1C下进行(虚线)，第三次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点划线)，且第四次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点线)。
图8显示如实施例4中所述的电池7的四个充电放电循环，第一次循环在25℃的温度下在0.05C下进行(实线)，第二次循环在25℃的温度下在0.1C下进行(虚线)，第三次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点划线)，且第四次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点线)。
图9显示如实施例4中所述的电池8在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图10显示如实施例4中所述的电池9在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图11显示如实施例4中所述的电池10的四个充电放电循环，第一次循环在25℃的温度下在0.05C下进行(实线)，第二次循环在25℃的温度下在0.1C下进行(虚线)，第三次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点划线)，且第四次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点线)。
图12显示表示如实施例4中所述的电池4(白色三角线)、电池5(黑色三角线)、电池8(白色圆圈线)和电池9(黑色圆圈线)的容量保持率(％)相对于循环次数的图。
图13显示表示如实施例4中所述的电池4(白色三角线)、电池5(黑色三角线)、电池8(白色圆圈线)和电池9(黑色圆圈线)的容量(mAh/g)相对于循环次数的图。
图14显示表示如实施例4中所述的电池7(黑色三角线)、电池4(白色三角线)、电池1(白色方块线)和电池2(黑色方块线)的容量保持率(％)相对于循环次数的图。
图15显示表示如实施例4中所述的电池1(白色方块线)、电池2(黑色方块线)、电池4(白色三角线)和电池7(黑色三角线)的容量(mAh/g)相对于循环次数的图。
图16显示表示如实施例4中所述的电池10(黑色圆圈线)和电池6(黑色三角线)的容量保持率(％)相对于循环次数的图。
图17显示电池11在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图18显示电池12在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图19显示电池13在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图20显示电池14在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图21显示电池15在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
图22显示电池16在25℃的温度下的三个充电放电循环，第一次循环在0.05C下进行(实线)，第二次循环在0.05C下进行(虚线)，且第三次循环在0.1C下进行(点线)。
详述
以下详述和实施例为说明性的，并且不应当理解为进一步限制本发明的范围。
在涉及本技术时，本文所用所有技术和科学术语和表述具有与本领域技术人员通常理解的那些相同的定义。然而，为了清楚起见，下面提供了本文中使用的一些术语和表述的定义。
当术语“大约”或者其相等术语“约”用于本文中时，它意指大约或者在范围内或者左右。当术语“大约”或“约”与数值相关使用时，它修饰它；例如，在其标称值以上或以下10％变化。该术语还可以考虑例如由于设备限制而导致的四舍五入或实验测量中随机误差的概率。
为了更清楚起见，如本文所用表述“衍生自……的单体单元”和等同表述是指由可聚合单体在其聚合以后产生的聚合物重复单元。
本文所述化学结构根据常规标准画出。另外，当画出的原子，例如碳原子似乎包括不完全价时，则该价假定由一个或多个氢原子满足，即使它们未必明确地画出。
如本文所用，术语“烷基”指具有1-6个碳原子的饱和烃，包括线性或支化烷基。烷基的实例包括而不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、叔丁基、仲丁基、异丁基等。当烷基位于两个官能团之间时，则术语烷基还包括亚烷基，例如亚甲基、亚乙基、亚丙基等。术语“C1-Cn烷基”指具有1至所述“n”个碳原子的烷基。
术语“杂环烷基”和等同表述指具有5-6个环成员的在单环体系中包含饱和或部分不饱和(非芳族)碳环的基团，其中一个或多个环成员为取代或未取代杂原子(例如N、O、S、P)或者包含这类杂原子的基团(例如NH、NRx(其中Rx为烷基、酰基、芳基、杂芳基或环烷基)、PO2、SO、SO2等)。在可能的情况下，杂环烷基可以是C-连接的或杂原子连接的(例如通过氮原子)。
根据第一方面，本技术涉及一种聚合物，其包含来自式I和II的化合物的聚合的单元单元：
其中：
R1每次出现时独立地选自-OH和含OH基团，例如任选取代的C1-6烷基-OH或-CO2C1-6烷基-OH；且
R2和R3每次出现时各自独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基。
例如，聚合物为式III的共聚物：
其中R1、R2和R3如本文中所定义；且n和m为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约250000克/摩尔。例如，约10000克/摩尔至约200000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约200000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约150000克/摩尔，或者约50000克/摩尔至约150000克/摩尔，或者约75000克/摩尔至约125000克/摩尔(包括界限)的数均分子量。
在一些实施方案中，式III的共聚物可以为例如交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。例如，共聚物为无规共聚物或嵌段共聚物。
在一些实施方案中，式I的单体单元选自乙烯醇、甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)及其衍生物。
在一些实施方案中，式II的单体单元选自丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MA)和/或其衍生物。
根据有意义的变化方案，聚合物为包含衍生自乙烯醇和衍生自AA的单体单元的共聚物。根据有意义的另一变化方案，共聚物包含衍生自HEMA和衍生自AA的单体单元。
例如，聚合物为式III(a)或III(b)的共聚物：
其中m和n如本文中所定义。
单体的聚合可通过任何已知的程序和引发方法，例如通过自由基聚合实现。
自由基引发剂可以为任何合适的聚合引发剂，例如偶氮化合物(例如偶氮二异丁腈(AIBN))。聚合可进一步通过光解、热处理和任何其它合适的方式引发。例如引发剂为AIBN。
如果共聚物为嵌段共聚物，则合成可通过可逆加成-断裂链转移聚合(或RAFT)实现。
根据另一方面，本技术涉及包含如本文所定义的聚合物的电极材料。在一些实施方案中，电极材料包含电化学活性材料并且进一步任选包含粘合剂。在一些实施方案中，电极材料进一步包含多酚。例如，粘合剂包含如本文所定义的聚合物和/或多酚。应当理解当认为粘合剂包含聚合物时，它还包括聚合物用作粘合剂的可能性。
根据另一方面，本技术涉及包含电化学活性材料和支链淀粉的电极材料。在一些实施方案中，电极材料进一步任选包含粘合剂。在一些实施方案中，电极材料进一步包含多酚。例如，所述粘合剂包含支链淀粉和/或多酚。
根据另一方面，本技术涉及包含多酚和水溶性聚合物的粘合剂组合物。
根据另一方面，本技术涉及包含电化学活性材料和水凝胶粘合剂的电极材料，所述水凝胶粘合剂包含水溶性聚合物粘合剂和多酚。
在一些实施方案中，电化学活性材料为硅基电化学活性材料。例如，硅基电化学活性材料可包含硅或一氧化硅(SiO)，或者硅氧化物，或者低氧化硅(SiOx)，或者其组合。例如，硅基电化学活性材料包含SiOx，且x为0<x<2，或者0.1<x<1.9，或者0.1<x<1.8，或者0.1<x<1.7，或者0.1<x<1.6，或者0.1<x<1.5，或者0.1<x<1.4，或者0.1<x<1.3，或者0.1<x<1.2，或者0.1<x<1.1，或者0.1<x<1.0(包括界限)。例如，x为0.1，或者0.2，或者0.3，或者0.4，或者0.5、0.6，或者0.7，或者0.8。还可以考虑SiOx电化学活性材料中较高浓度的氧原子，因为它可以减少锂化时的体积膨胀，但也可能导致一些容量损失。
在一些实施方案中，电化学活性材料进一步包含碳材料，例如碳、石墨和石墨烯。例如，石墨为天然或人造石墨，例如用作负极材料的人造石墨(例如SCMGTM)。例如，电化学活性材料为硅碳复合材料，或者硅石墨复合材料或硅石墨烯复合材料。在一个有意义的变化方案中，电化学活性材料为SiOx石墨复合材料。在一些实施方案中，SiOx石墨复合材料包含在SiOx和石墨的总重量中至多约100重量％，或者至多约95重量％，或者至多约90重量％，或者至多约75重量％、至多约50重量％，或者约5重量％至约100重量％，或者约5重量％至约95重量％，或者约5重量％至约90重量％，或者约5重量％至约90重量％，或者约5重量％至约85重量％，或者约5重量％至约80重量％，或者约5重量％至约75重量％，或者约5重量％至约70重量％，或者约5重量％至约65重量％，或者约5重量％至约60重量％，或者约5重量％至约55重量％，或者约5重量％至约50重量％，或者约5重量％至约45重量％、约5重量％至约40重量％，或者约5重量％至约35重量％，或者约5重量％至约30重量％，或者约5重量％至约25重量％，或者约5重量％至约20重量％，或者约5重量％至约15重量％，或者约5重量％至约10重量％(包括界限)的SiOx。当用另一碳材料代替石墨时，也可进一步适用相同的浓度。
在一些实施方案中，电化学活性材料可进一步包含涂料。例如，电化学活性材料可包含碳涂料。作为选择，涂料也可包含至少一种如本文所述聚合物、支链淀粉和如本文中所定义的水溶性聚合物，并且进一步包含多酚。作为选择，涂料可包含如本文中所定义的水凝胶粘合剂。
在一些实施方案中，多酚可以为用于水凝胶形成的胶凝剂。多酚可以为大分子，包括与多个多酚基团(例如二羟苯基、三羟苯基及其衍生物)连接的糖或类糖部分或者可以为聚合物。例如，多酚可以能够通过氢键合在多个结合点将聚合物或大分子胶凝，有效地将聚合物链络合成三维(3D)网络。
如本文所述的水凝胶粘合剂主要通过水溶性聚合物粘合剂与多酚之间的H键合形成，其充当强相互作用或物理交联点，由此形成3D络合物。
多酚的非限定性实例包括单宁、木质素、儿茶酚和单宁酸(TA)。例如，多酚为多酚大分子。在一个有意义的变化方案中，多酚大分子为单宁，例如TA。TA为包含围绕单糖(葡萄糖)的10个没食子酸基团等价物的天然多酚(参见式IV)。例如，TA的25个苯酚羟基和10个酯基团提供多个结合点以与具有例如羟基的各种水溶性聚合物粘合剂链形成氢键，以形成TA基水凝胶粘合剂。
在一个实施方案中，水溶性聚合物粘合剂可包含羧基、羰基、醚基团、胺基团、酰胺基团或羟基以与多酚形成氢键。水溶性聚合物粘合剂的非限定性实例包括聚(乙烯醇)(PVOH)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)、聚(乙烯醇-co-丙烯酸)、聚(甲基乙烯醚-alt-马来酸)(PVMEMA)、聚(丙烯酸-co-马来酸)(PAAMA)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)、多糖、支链淀粉、藻酸盐、明胶及其衍生物。在另一实施方案中，水溶性聚合物包含不稳定氢原子，例如在氧或氮原子上，例如OH或CO2H基团。例如，水溶性聚合物粘合剂为PVOH、支链淀粉或PAA。
例如，水溶性聚合物粘合剂包含式V的聚合物：
其中：
R4每次出现时独立地选自-CO2H、-OH、任选取代的-CO2C1-6烷基、任选取代的C5-6杂环烷基、任选取代的-OC1-6烷基和含OH官能团，例如任选取代的-C1-6烷基-OH或-CO2C1-6烷基-OH；
R5每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；
R6每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；且o为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约250000克/摩尔(包括界限)。
例如，水溶性聚合物粘合剂包含式V(a)、V(b)或V(c)的聚合物：
在一些实施方案中，水溶性聚合物粘合剂为均聚物。作为选择，水溶性聚合物粘合剂为共聚物。例如，如果聚合物为共聚物，则共聚物可例如为交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。在一个变化方案中，共聚物为无规共聚物。在另一变化方案中，共聚物为嵌段共聚物。
作为选择，水溶性聚合物粘合剂包含式VI(a)、VI(b)或VI(c)的聚合物：
其中p和q为独立选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约250000克/摩尔(包括界限)。
作为选择，水溶性聚合物粘合剂包含多糖。例如，水溶性聚合物粘合剂包含式VII的聚合物：
其中r为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约250000克/摩尔(包括界限)。在一些实例中，多糖还可进一步包括其衍生物，例如羧甲基取代的多糖如羧甲基纤维素。
在一些实施方案中，水溶性聚合物粘合剂具有约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约250000克/摩尔(包括界限)的数均分子量。
在一些实施方案中，水凝胶粘合剂包含至多约10重量％的多酚。例如，水凝胶粘合剂包含在水凝胶粘合剂总重量(总重量包括水，其可在电极形成以后除去)中约1重量％至约10重量％，或者约1重量％至约9重量％，或者约1重量％至约8重量％，或者约1重量％至约7重量％，或者约1重量％至约6重量％、1重量％至约5重量％，或者约1重量％至约4重量％，或者约1重量％至约3重量％，或者约1重量％至约2重量％的多酚。例如，水凝胶粘合剂包含在水凝胶粘合剂总重量中约2重量％的多酚。
在一些实施方案中，水凝胶粘合剂包含相对于多酚和聚合物的总重量为约1重量％至约30重量％，或者约5重量％至约25重量％，或者约10重量％至约25重量％，或者约10重量％至约20重量％，或者约15重量％至约20重量％，或者约15重量％至约17重量％的多酚。例如，水凝胶粘合剂包含约10:2的聚合物:多酚重量比。
在一些实施方案中，水凝胶粘合剂包含至多约20重量％水溶性聚合物粘合剂。例如，水凝胶粘合剂包含在水凝胶粘合剂总重量(总重量包括水，其可在电极形成以后除去)中约1重量％至约15重量％，或者约5重量％至约15重量％，或者约7重量％至约15重量％，或者约8重量％至约15重量％，或者约9重量％至约15重量％，或者约9重量％至约13重量％，或者约9重量％至约12重量％，或者约9重量％至约11重量％(包括界限)的水溶性聚合物粘合剂。例如，水凝胶粘合剂包含约10重量％的水溶性聚合物粘合剂。
在一些实施方案中，水凝胶粘合剂包含水。例如，水凝胶粘合剂在任选干燥步骤以前包含至少约60重量％水。例如，水凝胶粘合剂在任选干燥步骤以前包含约60重量％至约98重量％，或者约60重量％至约98重量％，或者约64重量％至约98重量％，或者约70重量％至约98重量％，或者约75重量％至约98重量％，或者约80重量％至约98重量％，或者约80重量％至约95重量％，或者约82重量％至约95重量％，或者约83重量％至约94重量％，或者约84重量％至约93重量％，或者约85重量％至约92重量％，或者约86重量％至约91重量％，或者约87重量％至约90重量％(包括界限)的水。例如，水凝胶粘合剂在任选干燥步骤以前包含约88重量％的水。
在一些实施方案中，水凝胶为生物基水凝胶。例如，水凝胶粘合剂显示例如改进的机械性能、改进的挠性、改进的弹性、改进的可拉伸性、改进的自修复性能、改进的粘合性能和/或改进的形状记忆性能。例如，水凝胶粘合剂可显示出改进的拉伸强度和/或伸长率和/或弹性模量。此外，水凝胶粘合剂可以容易地商业化，因为鉴于不涉及复杂的合成程序，大量水凝胶粘合剂可以容易地制备。在这类生物基水凝胶中，聚合物为例如支链淀粉或明胶。在一个有意义的变化方案中，水凝胶包含直链淀粉。
在一些实施方案中，如本文所述电极材料可进一步包含导电材料。电极材料还可任选包含其它组分或添加剂，例如盐、无机颗粒、玻璃或陶瓷颗粒等。
导电材料的非限定性实例包括炭黑(例如KetjenTM black)、乙炔黑(例如Shawinigan black和DenkaTM black)、石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米纤维(例如气相生长碳纤维(VGCF))、碳纳米管(CNT)及其组合。例如导电材料为KetjenTM black和VGCF的组合。
根据另一方面，本技术涉及一种电极，其包含在集电器上的如本文所定义的电极材料。例如，电极为负极或正极。在一个有意义的变化方案中，电极为负极。
根据另一方面，本技术涉及包含负极、正极和电解质的电化学电池，其中负极或正极中的至少一个如本文所定义。例如负极如本文所定义。
在一些实施方案中，电解质可以为包含在溶剂中的盐的液体电解质，或者包含在溶剂中的盐的凝胶电解质，其可进一步包含溶剂化聚合物，或者包含在溶剂化聚合物中的盐的固体聚合物电解质。在一个有意义的变化方案中，盐为锂盐。
锂盐的非限定性实例包括六氟磷酸锂(LiPF6)、双(三氟甲烷磺酰)酰亚胺锂(LiTFSI)、双(氟磺酰)酰亚胺锂(LiFSI)、2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂(LiTDI)、4,5-二氰基-1,2,3-三唑锂(LiDCTA)、双(五氟乙基磺酰)酰亚胺锂(LiBETI)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双(草酸)硼酸锂(LiBOB)、硝酸锂(LiNO3)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、氟化锂(LiF)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiSO3CF3)(LiTf)、氟烷基磷酸锂Li[PF3(CF2CF3)3](LiFAP)、四(三氟乙酰氧基)硼酸锂Li[B(OCOCF3)4](LiTFAB)、双(1,2-苯二醇基(2-)-O,O')硼酸锂[B(C6O2)2](LBBB)及其组合。根据一个有意义的变化方案，锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)。
例如，溶剂为非水溶剂。非水溶剂的非限定性实例包括环状碳酸酯，例如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)和碳酸亚乙烯酯(VC)；无环碳酸酯，例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙基甲酯(EMC)和碳酸二丙酯(DPC)；内酯，例如γ-丁内酯(γ-BL)和γ-戊内酯(γ-VL)；链醚，例如1,2-二甲氧基乙烷(DME)、1,2-二乙氧基乙烷(DEE)、乙氧基甲氧基乙烷(EME)、三甲氧基甲烷和乙基乙二醇二甲醚；环醚，例如四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环和二氧戊环衍生物；和其它溶剂，例如二甲亚砜、甲酰胺、乙酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、丙腈、硝基甲烷、磷酸三酯、环丁砜、甲基环丁砜、碳酸亚丙酯衍生物及其混合物。根据一个有意义的变化方案，溶剂为烷基碳酸酯(无环或环状)或者两种或更多种碳酸酯的混合物，例如EC/EMC/DEC(4:3:3)。
在一些实施方案中，电解质还可包含至少一种电解质添加剂，例如以形成稳定的固体电解质界面(SEI)和/或改进硅基电化学活性材料的循环性能。在一个有意义的变化方案中，电解质添加剂为氟代碳酸亚乙酯(FEC)。
在一些实施方案中，如本文所定义的电化学电池具有改进的电化学性能(例如改进的循环性能)。
根据另一方面，本技术涉及包含至少一个如本文所定义的电化学电池的电池组。例如，所述电池组选自锂电池组、锂硫电池组、锂离子电池组、钠电池组和镁电池组。在一个有意义的变化方案中，所述电池组为锂离子电池组。
实施例
以下非限定性实例为说明性实施方案并且不应当解释为进一步限制本发明的范围。参考附图将更好地理解这些实施例。
实施例1：聚合物合成
a)AA和HEMA的无规共聚
无规共聚物根据如方案1所述的共聚方法制备：
其中n和m如本文中所定义。
根据方案1的方法，首先使HEMA通过碱性氧化铝(氧化铝，Al2O3)，并将AA在减压下蒸馏。为进行该共聚，将7.2g HEMA、4.0g AA和100mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)引入圆底烧瓶中。然后将容液用氮气鼓泡30分钟以除去氧气。然后加入偶氮二异丁腈(AIBN，48mg)并将溶液在氮气下加热至70℃，保持至少12小时。然后通过在10体积的甲苯或二乙醚中沉淀将聚合物提纯，分离并在真空下干燥12小时。
b)AA和HEMA的嵌段共聚
嵌段共聚物通过如方案2中所述的两步RAFT共聚方法制备：
其中n和m如本文中所定义。
PAA嵌段的形成
第一步骤包括通过RAFT聚合将AA聚合以形成包含AA单体单元的第一嵌段。在该第一步骤中，将10.0g AA、38.5mg三硫代碳酸S,S-二苄基酯(RAFT CTA)和100mL二
烷引入圆底烧瓶中。然后将溶液在室温下搅拌并用氮气鼓泡30分钟以除去氧气。加入77.0mgAIBN，并将溶液在氮气下加热至85℃的温度，保持至少3小时。
然后通过在10体积的甲苯中沉淀将聚合物提纯，并在真空下在80℃下干燥12小时。该程序的第一步骤中得到的标准产量为约7.6g。
聚(HEMA)嵌段的形成和共聚
第二步骤包括形成包含HEMA单体单元的第二嵌段。在该第二步骤中，将6.0g先前聚合物(PAA-RAFT)、13.0g HEMA和250mL DMF加入圆底烧瓶中。将溶液在室温下搅拌并用氮气鼓泡30分钟以除去氧气。然后将75mg AIBN加入反应混合物中，并将溶液在氮气下加热至65℃的温度，保持至少12小时。然后通过在10体积的二乙醚和己烷(3:1)中沉淀将聚合物提纯，并在真空下干燥12小时。
实施例2：水溶性聚合物-TA水凝胶粘合剂制备
a)PVOH-TA水凝胶粘合剂制备
该实施例阐述TA和PVOH水凝胶粘合剂的制备。粘合剂水溶液通过将10重量％的来自Millipore SigmaTM的PVOH(M.W.～27000克/摩尔)和2重量％的TA溶于60℃的温度下的水中而制备。然后将混合物冷却至室温，由此有效地在TA与PVOH之间产生强H键合并在PVOH链之间产生较弱的H键合，并形成PVOH-TA水凝胶。
b)无规聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)-TA水凝胶粘合剂制备
该实施例阐述TA和实施例1(a)的共聚物水凝胶粘合剂的制备。粘合剂水溶液通过将12重量％的实施例1(a)的共聚物和4重量％的TA溶于60℃的温度下的含水乙醇混合物(20重量％)中而制备，乙醇在加入TA以前加入。然后将混合物冷却至室温，由此有效地在TA与实施例1(a)的共聚物之间产生强H键合并在实施例1(a)的共聚物链之间产生较弱的H键合，并形成水凝胶。
c)嵌段聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)-TA水凝胶粘合剂制备
该实施例阐述TA和实施例1(b)的共聚物水凝胶粘合剂的制备。粘合剂水溶液通过将12重量％的实施例1(b)的共聚物和4重量％的TA溶于60℃的温度下的含水乙醇混合物(20重量％)中而制备，乙醇在加入TA以前加入。将混合物冷却至室温，由此有效地在TA与实施例1(b)的共聚物之间产生强H键合并在实施例1(b)的共聚物链之间产生较弱的H键合，并形成水凝胶。
d)PAA-TA水凝胶粘合剂制备
该实施例阐述TA和PAA水凝胶粘合剂的制备。粘合剂水溶液通过将10重量％的来自Acros OrganicsTM的PAA(25重量％水溶液；M.W.～240000克/摩尔)和5重量％的TA溶于60℃的温度下的水中而制备。然后将混合物冷却至室温，由此有效地在TA与PAA之间产生强H键合并在PAA链之间产生较弱的H键合，并形成PAA-TA水凝胶。
包含10重量％PAA和2重量％TA的水凝胶粘合剂组合物以及包含10重量％PAA和1重量％TA的水凝胶粘合剂组合物也使用实施例1(d)中所述的方法制备。
e)PVP-TA水凝胶粘合剂制备
该实施例阐述TA和PVP水凝胶的制备。粘合剂水溶液通过将10重量％的来自Millipore SigmaTM的PVP(M.W.～29 000克/摩尔)和1重量％的TA溶于60℃的温度下的水中而制备。然后将混合物冷却至室温，由此有效地在TA与PVP之间产生强H键合并在PVP链之间产生较弱的H键合，并形成PVP–TA水凝胶。
f)支链淀粉-TA水凝胶粘合剂制备
该实施例阐述TA和支链淀粉水凝胶粘合剂的制备。粘合剂水溶液通过将7重量％支链淀粉和1重量％TA溶于60℃的温度下的水中而制备。然后将混合物冷却至室温，由此有效地在TA与支链淀粉之间产生强H键合并在支链淀粉链之间产生较弱的H键合，并形成支链淀粉–TA水凝胶。
实施例3：具有水凝胶粘合剂的SiOx-石墨电极
根据实施例2的程序制备的水凝胶粘合剂用于不同的电池中，所述电池各自包含在铜集电器上的SiOx-石墨电极和锂金属对电极。各SiOx-石墨电极中所用的石墨为来自Showa Denko的SCMGTM。制备具有不同的SiOx:石墨比的电极(约5重量％、约10重量％、约25重量％至约50重量％)。
SiOx-石墨电极材料通过将固体(即SiOx、SCMGTM和导电材料)以2000rpm混合30秒而制备。然后将PVOH-TA粘合剂水溶液(来自实施例2(a))加入不同的固体混合物中。然后将不同的混合物以2000rpm混合3次，每次1分钟。然后将水以三份加入不同的混合物中以得到具有合适粘度的不同淤浆。在每次添加水以后，将淤浆以2000rpm混合1分钟。然后使用刮刀方法将所得淤浆各自浇铸在铜集电器上并在80℃的温度下干燥15分钟。
表1.对于50重量％比(50:50的SiOx:Gr)，电极材料重量浓度
| 材料 | 浓度，重量％ | 组成，重量％ | 重量，g |
| SCMG<sup>TM</sup> | 100 | 46.5 | 5.00 |
| SiO<sub>x</sub> | 100 | 46.5 | 5.00 |
| Ketjen<sup>TM</sup> black | 100 | 1.0 | 0.11 |
| VGCF | 100 | 1.0 | 0.11 |
| PVOH-TA* | 12 | 5.0 | 4.48 |
| 水 | 100 | 0 | 5.00 |
*来自实施例2(a)的PVOH-TA粘合剂水溶液
表2.对于25重量％比(25:75的SiOx:Gr)，电极材料重量浓度
| 材料 | 浓度，重量％ | 组成，重量％ | 重量，g |
| SCMG<sup>TM</sup> | 100 | 69.7 | 12.00 |
| SiO<sub>x</sub> | 100 | 23.3 | 4.00 |
| Ketjen<sup>TM</sup> black | 100 | 1.0 | 0.17 |
| VGCF | 100 | 1.0 | 0.17 |
| PVOH-TA* | 12 | 5.0 | 7.17 |
| 水 | 100 | 0 | 5.00 |
*来自实施例2(a)的PVOH-TA粘合剂水溶液
表3.对于10重量％比(10:90的SiOx:Gr)，电极材料重量浓度
*来自实施例2(a)的PVOH-TA粘合剂水溶液
表4.对于5重量％比(5:95的SiOx:Gr)，电极材料重量浓度
| 材料 | 浓度，重量％ | 组成，重量％ | 重量，g |
| SCMG<sup>TM</sup> | 100 | 88.3 | 12.00 |
| SiO<sub>x</sub> | 100 | 4.7 | 0.64 |
| Ketjen<sup>TM</sup> black | 100 | 1.0 | 0.14 |
| VGCF | 100 | 1.0 | 0.14 |
| PVOH-TA* | 12 | 5.0 | 7.47 |
| 水 | 100 | 0 | 2.50 |
*来自实施例2(a)的PVOH-TA粘合剂水溶液
所有电极都具有约8.0至约10.0mg/cm2的质量载荷和约1.2至约1.4g/cm3的电极体积质量密度。
制备包含在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中5重量％浓度的PVdF(M.W.～9400克/摩尔)作为粘合剂的参比电极用于对比目的。参比电极以表1-4中详述的相同重量比制备，简单地将PVOH-TA粘合剂水溶液用PVdF粘合剂替代。
实施例4：电化学性能
表5-7分别显示电化学活性材料E1-E3的重量浓度、水凝胶粘合剂B1-B6的重量浓度和电池1-15各自的电极组成。在讨论该实施例中测量的电化学性能时会提及这些。
表5.电化学活性材料重量浓度
| 电化学活性材料 | SiO<sub>x</sub> | SCMG<sup>TM</sup> |
| E1 | 50重量％ | 50重量％ |
| E2 | 25重量％ | 75重量％ |
| E3 | 10重量％ | 90重量％ |
表6.水凝胶粘合剂重量浓度
表7.电池1-15中的电极材料组成
将所有电池用标准不锈钢纽扣电池外壳、用1M LiPF6的EC/EMC/DEC(4:3:3)溶液和5％FEC作为液体电解质浸渍的聚乙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚乙烯(PE/PET/PE)基隔片、在铜集电器上的SiOx-石墨电极和锂金属对电极装配。
a)对于50重量％比，电极材料重量浓度
水溶性聚合物粘合剂选择和水凝胶粘合剂中多酚的存在的影响阐述于图1-4、17和18中。对于50重量％Si比，预期的容量为1036mAh g-1。
图1显示电池1(对比电池)的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C(点线)下进行。图1显示明显低于预期容量的容量和随着循环显著的容量损失。
图2显示电池2的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。尽管不与图1中一样显著，也可随着循环观察到小的容量损失。此外，容量明显低于预期容量。这些结果有效地证明包含支链淀粉和TA的水凝胶粘合剂可以为用于硅-石墨复合电极的合适粘合剂选择。
图3显示电池3的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。尽管不与图1中一样显著，也可随着循环观察到小的容量损失。此外，容量接近预期容量，有效地显示包含PVOH和TA的水凝胶粘合剂可以为用于硅-石墨复合电极的合适粘合剂选择。
图17显示电池11的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C(点线)下进行。电池11包含如实施例2(b)中所制备的水凝胶粘合剂，所述水凝胶粘合剂包含如实施例1(a)中制备的无规聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)共聚物和TA。类似于图1-3，在图17中观察到随着循环的容量损失。然而，与电池1相比，电池11具有明显更接近预期容量的容量。这些结果有效地显示包含无规聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)共聚物和TA的水凝胶粘合剂可以为用于硅-石墨复合电极的合适粘合剂选择。
图18显示电池12的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。电池12包含如实施例2(c)中所制备的水凝胶粘合剂，所述水凝胶粘合剂包含如实施例1(b)中制备的嵌段聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)共聚物和TA。与电池1相比，电池12也具有明显更接近预期容量的容量，有效地显示包含嵌段聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)共聚物和TA的水凝胶粘合剂也可以为用于硅-石墨复合电极的合适粘合剂选择。
图4为电池1(白色圆圈线)和电池2(黑色圆圈线)的容量保持率(％)相对于循环次数的图。图4显示在用PVdF粘合剂循环时(电池1)，容量保持率的明显损失。在用包含支链淀粉和TA的粘合剂循环时，也可观察到容量保持率损失。然而，电池2的损失明显小于电池1，有效地显示支链淀粉与TA可以为用于硅-石墨复合电极的良好粘合剂候选物。
b)对于25重量％比，电极材料重量浓度
TA和水溶性聚合物的影响进一步阐述于图5-8、19和20中。对于25重量％Si比，预期的容量为704mAh g-1。
图5显示为了对比目的而制备的不具有TA的电池4的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。图5显示明显低于预期容量的容量和随着循环明显的容量损失。
粘合剂中TA的存在的影响在图6中证明，其显示电池5的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。图6显示比电池4更高的容量。
粘合剂中TA的影响也在图7中证明，其显示出电池6的四个充电放电循环。第一次循环(实线)在25℃的温度下在0.05C下进行，第二次循环(虚线)在25℃的温度下在0.1C下进行，第三次循环(点划线)在45℃的温度下在0.2C下进行，且第四次循环(点线)在45℃的温度下在0.2C下进行。图7显示在第一次循环以后，容量损失变得较不明显。
TA的影响进一步在图8中证明，其显示电池7的四个充电放电循环。第一次循环(实线)在25℃的温度下在0.05C下进行，第二次循环(虚线)在25℃的温度下在0.1C下进行，第三次循环(点划线)在45℃的温度下在0.2C下进行，且第四次循环(点线)在45℃的温度下在0.2C下进行。图8显示在第一次循环以后，容量损失变得较不明显。还证明了温度的影响。
图19显示电池13的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C(点线)下进行。
图20显示电池14的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。c)对于10重量％比，电极材料重量浓度
TA和水溶性聚合物的影响进一步在图9-11、21和22中证明。对于10重量％Si比，预期的容量为505mAh g-1。
图9显示为了对比目的而制备的不具有TA的电池8的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环分别在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。图9显示随着循环明显的容量损失。
图10显示电池9的三个充电放电循环。第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环在25℃的温度下在0.05C、0.05C、0.1C下进行。图10显示没有随着循环的明显容量损失。有效地显示包含PVOH和TA的粘合剂可以为用于硅-石墨复合电极的合适粘合剂候选物。
图11显示电池10的四个充电放电循环。第一次循环在25℃的温度下在0.05C下进行(实线)，第二次循环在25℃的温度下在0.1C下进行(虚线)，第三次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点划线)，且第四次循环在45℃的温度下在0.2C下进行(点线)。图11显示在第一次循环以后，容量损失变得较不明显。也证明了温度的影响。
图21显示电池15的三个充电放电循环，第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。与电池13(图19)和电池11(图17)相比，电池15具有较低的容量。然而，电池15具有较低的随着循环的容量损失。
图22显示电池16的三个充电放电循环，第一次(实线)、第二次(虚线)和第三次(点线)循环在25℃的温度下在0.05C、0.05C和0.1C下进行。与电池14(图20)和电池12(图18)相比，电池16具有较低的容量。然而，电池16具有与其它两个(即电池14和12)相比改进的随着循环的容量保持率。d)PVOH容量保持率(％)相对于循环次数
TA和电化学活性材料组合物对容量保持率的影响在图12中证明。图12显示表示电池4(白色三角线)、电池5(黑色三角线)、电池8(白色圆圈线)和电池9(黑色圆圈线)的容量保持率(％)相对于循环次数的图。图12有效地证明了TA的存在正面影响随着循环的容量保持率。图12还确定电化学活性材料中较低的重量％Si产生改进的容量保持率。
e)PVOH容量(mAh/g)相对于循环次数
TA和电化学活性材料组合物对容量的影响在图13中证明。图13显示表示电池4(白色三角线)、电池5(黑色三角线)、电池8(白色圆圈线)和电池9(黑色圆圈线)的容量(mAh g-1)相对于循环次数的图。图13有效地证明粘合剂中TA的存在积极地影响容量。
f)支链淀粉-TA容量保持率(％)相对于循环次数
图14显示对于电池7(黑色三角线)、电池4(白色三角线)、电池1(白色方块线)和电池2(黑色方块线)，作为循环次数的容量保持率(％)。如所预料的，容量保持率(％)随着电化学活性材料组合物中的SiOx含量提高(重量％)而更快地降低。水凝胶粘合剂中TA的存在积极地影响容量。
g)支链淀粉-TA容量(mAh/g)相对于循环次数
对于电池1(白色方块线)、电池2(黑色方块线)、电池4(白色三角线)和电池7(黑色三角线)，作为循环次数的函数测量的容量(mAh/g)显示于图15中。这些结果证明粘合剂中TA的存在积极地影响容量。容量随着电化学活性材料组合物中的SiOx提高(重量％)而降低，这是预期的。
h)PAA-TA容量保持率(％)相对于循环次数
图16显示电池10(黑色圆圈线)和电池6(黑色三角线)的容量保持率(％)相对于循环次数。如所预期的，容量保持率(％)随着电化学活性材料组合物中的SiOx提高(重量％)而更剧烈地降低。
可不偏离本发明的范围作出对上述任何实施方案的大量改进。通过引用将本申请中提及的任何参考文件、专利或科学文献文件关于全部目的的内容结合到本文中。
Claims (70)
1.一种聚合物，其包含来自式I和II的化合物的聚合的单体单元：
其中：
R1每次出现时独立地选自-OH和含OH基团，例如任选取代的C1-6烷基-OH或-CO2C1-6烷基-OH；且
R2和R3每次出现时各自独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基。
2.根据权利要求1的聚合物，其中所述聚合物为式III的共聚物：
其中：
R1、R2和R3如权利要求1中所定义；且
n和m为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约250000克/摩尔。
3.根据权利要求2的聚合物，其中数均分子量为约10000克/摩尔至约200000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约200000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约150000克/摩尔，或者约50000克/摩尔至约150000克/摩尔，或者约75000克/摩尔至约125000克/摩尔，包括界限。
4.根据权利要求1-3中任一项的聚合物，其中聚合物为交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。
5.根据权利要求4的聚合物，其中聚合物为无规共聚物。
6.根据权利要求4的聚合物，其中聚合物为嵌段共聚物。
7.一种电极材料，其包含如权利要求1-6中任一项所定义的聚合物、电化学活性材料、任选粘合剂和任选多酚。
8.根据权利要求7的电极材料，其中粘合剂包含聚合物。
9.根据权利要求7或8的电极材料，其中粘合剂包含多酚。
10.一种电极材料，其包含电化学活性材料、支链淀粉、任选粘合剂和任选多酚。
11.根据权利要求10的电极材料，其中粘合剂包含所述支链淀粉。
12.根据权利要求10或11的电极材料，其中粘合剂包含多酚。
13.一种电极材料，其包含电化学活性材料和水凝胶粘合剂，所述水凝胶粘合剂包含水溶性聚合物粘合剂和多酚。
14.根据权利要求13的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂包含选自羧基、羰基、醚基团、胺基团、酰胺基团和羟基的官能团。
15.根据权利要求13或14的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂为均聚物。
16.根据权利要求13-15中任一项的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂为共聚物。
17.根据权利要求16的电极材料，其中共聚物为交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。
18.根据权利要求17的电极材料，其中共聚物为无规共聚物。
19.根据权利要求17的电极材料，其中共聚物为嵌段共聚物。
20.根据权利要求13-19中任一项的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂具有约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约240000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约240000克/摩尔的数均分子量，包括界限。
21.根据权利要求13-20中任一项的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂包含式V的单体单元：
其中：
R4每次出现时独立地选自-CO2H、-OH、任选取代的-CO2C1-6烷基、任选取代的C5-6杂环烷基、任选取代的-OC1-6烷基和含OH官能团，例如任选取代的-C1-6烷基-OH或-CO2C1-6烷基-OH；
R5每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；
R6每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；且
o为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约240000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约240000克/摩尔，包括界限。
22.根据权利要求13-21中任一项的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂选自聚(乙烯醇)(PVOH)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)、聚(乙烯醇-co-丙烯酸)和聚(丙烯酸-co-马来酸)(PAAMA)。
23.根据权利要求22的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂为聚(乙烯醇)(PVOH)。
24.根据权利要求22的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂为聚(丙烯酸)(PAA)。
25.根据权利要求13-21中任一项的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂选自聚氧化乙烯(PEO)、聚(甲基乙烯醚-alt-马来酸)(PVMEMA)、明胶和多糖。
26.根据权利要求25的电极材料，其中多糖选自支链淀粉和藻酸盐。
27.根据权利要求25的电极材料，其中水溶性聚合物粘合剂为支链淀粉。
28.根据权利要求13-27中任一项的电极材料，其中水凝胶粘合剂包含1重量％至5重量％的多酚。
29.根据权利要求28的电极材料，其中水凝胶粘合剂包含1重量％至3重量％的多酚。
30.根据权利要求7-29中任一项的电极材料，其中电化学活性材料为硅基电化学活性材料。
31.根据权利要求30的电极材料，其中硅基电化学活性材料选自硅、一氧化硅(SiO)、低氧化硅(SiOx)及其组合。
32.根据权利要求30或31的电极材料，其中硅基电化学活性材料为低氧化硅(SiOx)且x为0<x<2。
33.根据权利要求30-32中任一项的电极材料，其中硅基电化学活性材料进一步包含石墨或石墨烯。
34.根据权利要求33的电极材料，其中石墨为人造石墨(例如SCMG)。
35.根据权利要求33或34的电极材料，其中硅:石墨比为至多50:50重量％。
36.根据权利要求33或34的电极材料，其中硅:石墨比为5:95重量％至95:5重量％。
37.根据权利要求7-36中任一项的电极材料，其中电极材料进一步包含导电材料。
38.根据权利要求37的电极材料，其中导电材料选自炭黑、乙炔黑、石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管及其组合。
39.根据权利要求37或38的电极材料，其中导电材料为碳纤维和炭黑的组合。
40.根据权利要求38或39的电极材料，其中碳纤维为气相生长碳纤维(VGCF)。
41.根据权利要求38-40中任一项的电极材料，其中炭黑为KetjenTMblack。
42.根据权利要求7-41中任一项的电极材料，其中多酚选自单宁、儿茶酚和木质素。
43.根据权利要求7-42中任一项的电极材料，其中多酚为多酚大分子。
44.根据权利要求43的电极材料，其中多酚大分子为单宁酸。
45.一种用于电极材料中的粘合剂组合物，所述组合物包含多酚和水溶性聚合物。
46.根据权利要求45的粘合剂组合物，其中多酚选自单宁、儿茶酚和木质素。
47.根据权利要求46的粘合剂组合物，其中多酚为单宁酸。
48.根据权利要求45-47中任一项的粘合剂组合物，其中水溶性聚合物包含选自羧基、羰基、醚基团、胺基团、酰胺基团和羟基的官能团。
49.根据权利要求45-48中任一项的粘合剂组合物，其中水溶性聚合物为均聚物。
50.根据权利要求45-48中任一项的粘合剂组合物，其中水溶性聚合物为共聚物。
51.根据权利要求50的粘合剂组合物，其中共聚物为交替共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。
52.根据权利要求51的粘合剂组合物，其中共聚物为无规共聚物。
53.根据权利要求51的粘合剂组合物，其中共聚物为嵌段共聚物。
54.根据权利要求45-53中任一项的粘合剂组合物，其中水溶性聚合物包含式V的单体单元：
其中：
R4每次出现时独立地选自-CO2H、-OH、任选取代的-CO2C1-6烷基、任选取代的C5-6杂环烷基、任选取代的-OC1-6烷基和任选取代的-CO2C1-6烷基-OH；
R5每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；
R6每次出现时独立地选自氢原子和任选取代的C1-6烷基；且o为选择的整数使得数均分子量为约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约240000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约240000克/摩尔，包括界限。
55.根据权利要求54的粘合剂组合物，其中水溶性聚合物选自聚(乙烯醇)(PVOH)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯-co-丙烯酸)、聚(乙烯醇-co-丙烯酸)和聚(丙烯酸-co-马来酸)(PAAMA)。
56.根据权利要求45-53中任一项的粘合剂组合物，其中水溶性聚合物选自聚氧化乙烯(PEO)、聚(甲基乙烯醚-alt-马来酸)(PVMEMA)、明胶和多糖。
57.根据权利要求56的粘合剂组合物，其中多糖选自支链淀粉和藻酸盐。
58.根据权利要求45-57中任一项的粘合剂组合物，其中粘合剂为水凝胶粘合剂。
59.根据权利要求45-58中任一项的粘合剂组合物，其中粘合剂组合物包含1重量％至5重量％的多酚。
60.根据权利要求59的粘合剂组合物，其中粘合剂组合物包含1重量％至3重量％的多酚。
61.根据权利要求45-60中任一项的粘合剂组合物，其中水溶性聚合物具有约2000克/摩尔至约400000克/摩尔，或者约2000克/摩尔至约250000克/摩尔，或者约25000克/摩尔至约240000克/摩尔，或者约27000克/摩尔至约240000克/摩尔的数均分子量，包括界限。
62.一种电极材料，其包含权利要求45-61中任一项的粘合剂组合物和电化学活性材料。
63.一种电极，其包含在集电器上的如权利要求7-44和62中任一项定义的电极材料。
64.根据权利要求63的电极，其中电极为负极。
65.根据权利要求63的电极，其中电极为正极。
66.一种电化学电池，其包含负极、正极和电解质，其中负极或正极中的至少一个如权利要求63-65中任一项定义。
67.一种电化学电池，其包含负极、正极和电解质，其中负极如权利要求64中定义。
68.根据权利要求66或67的电化学电池，其中电解质包含溶剂和锂盐。
69.一种电池组，其包含至少一个如权利要求66-68中任一项定义的电化学电池。
70.根据权利要求69的电池组，其中所述电池组为锂离子电池组。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310730344.7A CN116598507A (zh) | 2018-09-07 | 2019-09-06 | 用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862728531P | 2018-09-07 | 2018-09-07 | |
| US62/728,531 | 2018-09-07 | ||
| PCT/CA2019/051253 WO2020047674A1 (en) | 2018-09-07 | 2019-09-06 | Polymer binders for silicon or silicon-graphite composite electrodes and their use in electrochemical cells |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310730344.7A Division CN116598507A (zh) | 2018-09-07 | 2019-09-06 | 用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112703211A true CN112703211A (zh) | 2021-04-23 |
| CN112703211B CN112703211B (zh) | 2023-06-20 |
Family
ID=69722610
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980058061.4A Active CN112703211B (zh) | 2018-09-07 | 2019-09-06 | 用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 |
| CN202310730344.7A Pending CN116598507A (zh) | 2018-09-07 | 2019-09-06 | 用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310730344.7A Pending CN116598507A (zh) | 2018-09-07 | 2019-09-06 | 用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210355257A1 (zh) |
| EP (1) | EP3847200A4 (zh) |
| JP (2) | JP7444859B2 (zh) |
| KR (1) | KR20210057059A (zh) |
| CN (2) | CN112703211B (zh) |
| CA (1) | CA3110119A1 (zh) |
| WO (1) | WO2020047674A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220021771A (ko) | 2020-08-14 | 2022-02-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전극 슬러리 조성물, 이의 제조방법 및 이의 용도 |
| CN112216526A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-12 | 贵港益乐科技发展有限公司 | 一种生物质基多孔碳气凝胶的超级电容器电极材料及其制法 |
| CN112920354B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-10-28 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 嵌段聚合物和锂化及其制备方法和应用 |
| KR20230020665A (ko) | 2021-08-04 | 2023-02-13 | 주식회사 엘지화학 | 음극 슬러리 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR102518382B1 (ko) * | 2021-10-19 | 2023-04-06 | 주식회사 베터리얼 | 탄소나노튜브 분산액, 이의 제조방법, 이를 포함하는 전극 슬러리 조성물, 이를 포함하는 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
| CN114316119B (zh) * | 2021-12-09 | 2023-04-07 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种粘结剂及包括该粘结剂的电池 |
| KR20230152455A (ko) | 2022-04-27 | 2023-11-03 | 에스케이온 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7470744B2 (en) * | 2006-04-12 | 2008-12-30 | Baker Hughes Incorporated | Copolymers useful as demulsifiers and clarifiers |
| CN101563412A (zh) * | 2006-12-19 | 2009-10-21 | 陶氏环球技术公司 | 用于改进涂料组合物的促粘添加剂和方法 |
| US20120088155A1 (en) * | 2010-05-03 | 2012-04-12 | Gleb Yushin | Alginate-containing compositions for use in battery applications |
| US20130280606A1 (en) * | 2010-12-28 | 2013-10-24 | Zeon Corporation | Electrode binder composition for nonaqueous electrolyte battery, electrode for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery |
| JP2014235857A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 固体酸化物形燃料電池用グリーンシート |
| CN105789587A (zh) * | 2008-07-28 | 2016-07-20 | 魁北克电力公司 | 复合电极材料 |
| CN106233514A (zh) * | 2014-04-21 | 2016-12-14 | 和光纯药工业株式会社 | 锂电池用粘结剂 |
| US20170065495A1 (en) * | 2014-02-18 | 2017-03-09 | 3M Innovative Properties Company | Adhesive bonding composition and use thereof |
| CN106716693A (zh) * | 2014-09-04 | 2017-05-24 | 瓦克化学股份公司 | 作为用于锂离子电池的粘合剂体系的聚合物组合物 |
| US20180034031A1 (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Lithium-air battery separators and related compositions |
| CN108155383A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 中山大学 | 一种锂硫电池用粘结剂及其制备方法和锂硫电池正极 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6503975B1 (en) | 2000-03-29 | 2003-01-07 | E. I Du Pont De Nemours And Company | Surfactant free aqueous emulsions |
| JP6855681B2 (ja) | 2015-03-13 | 2021-04-07 | 日本ゼオン株式会社 | リチウムイオン二次電池電極用バインダー組成物、リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用電極およびリチウムイオン二次電池 |
-
2019
- 2019-09-06 EP EP19858275.1A patent/EP3847200A4/en active Pending
- 2019-09-06 KR KR1020217008973A patent/KR20210057059A/ko active Search and Examination
- 2019-09-06 CN CN201980058061.4A patent/CN112703211B/zh active Active
- 2019-09-06 CA CA3110119A patent/CA3110119A1/en active Pending
- 2019-09-06 WO PCT/CA2019/051253 patent/WO2020047674A1/en unknown
- 2019-09-06 CN CN202310730344.7A patent/CN116598507A/zh active Pending
- 2019-09-06 US US17/274,257 patent/US20210355257A1/en active Pending
- 2019-09-06 JP JP2021512486A patent/JP7444859B2/ja active Active
-
2024
- 2024-02-22 JP JP2024025386A patent/JP2024051020A/ja active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7470744B2 (en) * | 2006-04-12 | 2008-12-30 | Baker Hughes Incorporated | Copolymers useful as demulsifiers and clarifiers |
| CN101563412A (zh) * | 2006-12-19 | 2009-10-21 | 陶氏环球技术公司 | 用于改进涂料组合物的促粘添加剂和方法 |
| CN105789587A (zh) * | 2008-07-28 | 2016-07-20 | 魁北克电力公司 | 复合电极材料 |
| US20120088155A1 (en) * | 2010-05-03 | 2012-04-12 | Gleb Yushin | Alginate-containing compositions for use in battery applications |
| US20130280606A1 (en) * | 2010-12-28 | 2013-10-24 | Zeon Corporation | Electrode binder composition for nonaqueous electrolyte battery, electrode for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery |
| JP2014235857A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 固体酸化物形燃料電池用グリーンシート |
| US20170065495A1 (en) * | 2014-02-18 | 2017-03-09 | 3M Innovative Properties Company | Adhesive bonding composition and use thereof |
| CN106233514A (zh) * | 2014-04-21 | 2016-12-14 | 和光纯药工业株式会社 | 锂电池用粘结剂 |
| CN106716693A (zh) * | 2014-09-04 | 2017-05-24 | 瓦克化学股份公司 | 作为用于锂离子电池的粘合剂体系的聚合物组合物 |
| US20180034031A1 (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Lithium-air battery separators and related compositions |
| CN108155383A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 中山大学 | 一种锂硫电池用粘结剂及其制备方法和锂硫电池正极 |
Non-Patent Citations (11)
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210057059A (ko) | 2021-05-20 |
| CN116598507A (zh) | 2023-08-15 |
| JP2024051020A (ja) | 2024-04-10 |
| EP3847200A4 (en) | 2022-05-25 |
| JP7444859B2 (ja) | 2024-03-06 |
| CN112703211B (zh) | 2023-06-20 |
| JP2021536523A (ja) | 2021-12-27 |
| CA3110119A1 (en) | 2020-03-12 |
| US20210355257A1 (en) | 2021-11-18 |
| WO2020047674A1 (en) | 2020-03-12 |
| EP3847200A1 (en) | 2021-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112703211B (zh) | 用于硅或硅-石墨复合电极的聚合物粘合剂及其在电化学电池中的用途 | |
| KR101698764B1 (ko) | 리튬 전지의 전극용 바인더, 이를 포함한 바인더 조성물 및 이를 채용한 리튬 전지 | |
| JP6860782B2 (ja) | 非水系電解液用添加剤、該添加剤を用いる非水系電解液、及び非水系電解液二次電池 | |
| US20160268633A1 (en) | Copolymers with a polyacrylic acid backbone as performance enhancers for lithium-ion cells | |
| US20150303477A1 (en) | Use of Conductive Polymers in Battery Electrodes | |
| KR20180063077A (ko) | 비수계 이차 전지 전극용 바인더 조성물, 비수계 이차 전지 전극용 슬러리 조성물, 비수계 이차 전지용 전극, 및 비수계 이차 전지 | |
| JP6528497B2 (ja) | リチウムイオン二次電池シリコン系負極用バインダー組成物およびリチウムイオン二次電池シリコン系負極用スラリー組成物 | |
| KR20140017845A (ko) | 이차전지 전극용 바인더 및 이를 포함하는 이차전지용 전극 | |
| JP5187720B2 (ja) | リチウムイオンポリマー電池 | |
| JP2021512461A (ja) | ゲルポリマー電解質用組成物及びこれから形成されたゲルポリマー電解質を含むリチウム二次電池 | |
| KR20160138961A (ko) | 이차전지전극용 바인더 조성물, 이차전지전극용 슬러리 조성물, 이차전지용 전극, 및 이차전지 | |
| JP2022536290A (ja) | リチウムイオン電池用のその場重合されたポリマー電解質 | |
| KR101617668B1 (ko) | 리튬 이온 전지용 바인더 | |
| CN111801822A (zh) | 非水系二次电池电极用粘结剂组合物、非水系二次电池电极用导电材料糊组合物、非水系二次电池电极用浆料组合物、非水系二次电池用电极以及非水系二次电池 | |
| KR20190022528A (ko) | 비수계 이차 전지 전극용 바인더 조성물, 비수계 이차 전지 전극용 슬러리 조성물, 비수계 이차 전지용 전극 및 비수계 이차 전지 | |
| KR102002129B1 (ko) | 다공성 카본-코팅된 그래파이트 및 이를 음극 활물질로 포함하는 리튬 이차전지 | |
| KR20230113733A (ko) | 비수계 리튬 이온 이차 전지 전극용 바인더 조성물 및 그 제조 방법, 비수계 리튬 이온 이차 전지 전극용 바인더 용액, 비수계 리튬 이온 이차 전지 전극용 슬러리 조성물, 비수계 리튬 이온 이차 전지용 전극, 그리고 비수계 리튬 이온 이차 전지 | |
| WO2022000275A1 (zh) | 用于电解质的交联剂、包含其的电解质组合物及锂离子电池 | |
| KR102488679B1 (ko) | 리튬이온 이차전지용 수계 바인더, 그를 포함하는 리튬이온 이차전지용 음극, 상기 음극을 포함하는 리튬이온 이차전지, 및 상기 바인더에 포함되는 공중합체의 중합방법 | |
| KR20160047237A (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 바인더 및 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차 전지 | |
| KR20220142496A (ko) | 고 전압 리튬 배터리를 위한 원위치 중합된 하이브리드 중합체 전해질 | |
| CN112789751A (zh) | 聚合物添加剂及其在电极材料和电化学电池中的用途 | |
| KR102567344B1 (ko) | 덱스트린 기반 이중 네트워크 고분자 겔 전해질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치 | |
| JP2008192593A (ja) | リチウムポリマー電池 | |
| WO2024024628A1 (ja) | 電池構成材料及び電極の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |