CN1286907C - 聚合物溶胶电解质和使用它的锂电池 - Google Patents

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Abstract

一种包括成溶胶聚合物和电解溶液的聚合物溶胶电解质，电解溶液由锂盐和有机溶剂组成。与采用液体型电解溶液的情况相比，采用该聚合物溶胶电解质可克服诸如膨胀或泄漏之类的问题。另外该聚合物溶胶电解质比聚合物凝胶电解质具有更好的离子传导性。此外，当根据本发明的锂电池在4.2V或更高的电压下过度充电时，存在于聚合物溶胶电解质中的电化学可聚合材料进行聚合，从而防止热量逸出，这省略了单独的保护回路，导致减少生产成本。

Description

聚合物溶胶电解质和使用它的锂电池
相关申请的交叉参考
本申请要求2001年8月17日提交韩国知识产权局的韩国申请2001-49594的优先权，其公开内容在此引为参考。
发明领域
本发明涉及一种聚合物溶胶电解质和一种使用它的锂电池，更具体地说，涉及一种具有改进的可靠性和安全性的聚合物溶胶电解质和使用它的锂电池。
技术背景
随着近年来小型化电子设备的发展，不断需要用来为这些设备提供能量的小型、重量轻的电池。尽管小型、重量轻的电池，如锂电池已经在原电池领域内投入使用，但这些不可重复充电的原电池因其不能重复使用而在应用上受到限制。
一直常规开发并使用的二次电池包括Pb蓄电池、Ni-Cd蓄电池或Ni-MH蓄电池。但是，这些电池要实现小型化是相当困难的。因此，可以小型化并能够以高容量充电和放电的锂离子电池近年来在商业上广泛地用于以电力为能源的便携式设备以及电信设备，例如小尺寸的数码相机、手提电话、笔记本式个人电脑等。锂离子电池含有碳化合物作为阳极活性材料，能够保留或释放锂离子，以及锂迁移金属氧化物，如LiCoO2、LiNO2、LiMn2O4、或LiFeO2，作为阴极活性材料。
但是，当锂离子电池过度充电时，过量的锂离子从阴极释放并迁移到阳极，以致阴极和阳极变得热不稳定。当阴极和阳极热不稳定时，一种有机溶剂，特别是电解溶液中一种基于碳酸酯的有机溶剂，在5V或更高的电压下开始分解。电解溶液的分解导致热量逸出，以致电池可能燃烧、膨胀或破裂。为了解决这些问题，已经提出了这样的方法，它包括向电解溶液中加入过载的聚合添加剂，然后通过向电解溶液中加入可聚合材料来进行电池的内部聚合。这些方法的实施例公开于日本专利申请平2000-58114，美国专利6033797，以及日本专利申请平10-241731。
尽管希望用上述传统方法来保护过度充电条件下的电池，但考虑到循环或持久性特性，可能会发生破坏电池的可靠性。
发明概述
为了解决以上和其它问题，本发明的一个目的是提供一种具有改进的可靠性和安全性的聚合物溶胶电解质。
本发明的另一个目的是提供一种锂电池，它通过使用该聚合物溶胶电解质而使过度充电期间具有改进的可靠性和安全性。
本发明的其它目的和优点将会在以下描述部分中给出，由以下描述将会显而易见，或可以由本发明的实施来领会。
通过提供一种包含下列物质的聚合物溶胶电解质来实现本发明的上述和其它目的：一种成溶胶聚合物；和一种包括锂盐及有机溶剂的电解溶液。
本发明的上述和其它目的还可以通过提供一种锂电池来实现，该电池包括一个阴极，一个阳极，和一种插入该阴极和阳极之间的聚合物溶胶电解质，并含有一种成溶胶聚合物以及一种包括锂盐及有机溶剂的电解溶液。
根据本发明的一个方面，该聚合物溶胶电解质进一步包括一种电化学可聚合的材料，该材料在4.2到6V聚合。
根据本发明的另一个方面，该电化学可聚合材料是至少一种选自下列的化合物：3，4-亚甲基二氧乙酰苯、1，4-苯并二-6-基甲基酮、邻三联苯、邻苄基联苯、对苄基联苯、二苯并呋喃、氢化的邻三联苯和联苯。还有，该电化学可聚合材料的含量范围是0.1～10重量份，基于100重量份根据本发明的聚合物溶胶电解质。
根据本发明的另一个方面，电解溶液的含量范围是50～99.9重量份，基于100重量份聚合物溶胶电解质。
根据本发明的又另一个方面，该可热聚合的材料包括环氧树脂和胺化合物、丙烯酰基树脂和氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物。
根据本发明的又另一个方面，环氧树脂包括表氯醇-聚乙二醇环氧树脂，并且胺化合物包括至少一种选自下列的化合物：二乙基三胺、六甲基二胺和具有两个或多个胺基的单体。
根据本发明的又另一个方面，氨基甲酸乙酯树脂前体包括1，6-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，1，4-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，并且丙烯酰基树脂为至少一种选自下列的树脂：聚二丙烯酸乙二醇酯和聚二甲基丙烯酸乙二醇酯。
本发明的上述和其它目的还可以通过提供一种制备锂电池的方法来实现，该方法包括：将微孔聚烯烃制成的隔片插入阴极和阳极之间，以形成电极组件；将该电极组件放置在电池壳内；向放置了电极组件的电池壳内注入作为成溶胶聚合物前体的可热聚合材料和电解溶液的混合物，以形成得到的产品；然后加热所得产品来形成一种成溶胶聚合物，并随后形成一种包含成溶胶聚合物和电解溶液的聚合物电解质，然后紧固密封所得产品。
本发明的上述和其它目的还可以通过提供一种制备锂电池的方法来实现，该方法包括：用一种聚合物电解质组合物涂布阴极和阳极的至少一个表面，该组合物包含一种作为成溶胶聚合物前体的可热聚合材料和一种由锂盐及有机溶剂组成的电解溶液；然后加热这些物质以制备聚合物溶胶电解质；将聚合物溶胶电解质插入阴极和阳极之间以制备电极组件，然后将该电极组件放置在电池壳内；随后紧固密封已放置了电极组件的电池组件。
根据本发明的另一个方面，在或介于40～100℃之间进行加热以形成聚合物溶胶电解质。
根据本发明的又另一个方面，制备锂电池的方法进一步包括加入一种在最大工作电压或更高电压(即4.2～6V)聚合的电化学可聚合材料。
附图简述
通过详细描述具体实施方案并参考附图，本发明的以上和其它目的以及优点将会变得更加明显和更加容易理解，在附图中：
图1是根据本发明的实施方案的实施例1，表示锂二次电池的放电特性取决于放电电流强度的图。
图2和3是根据本发明的实施方案的实施例7，表示在锂二次电池处于过度充电的状态下，温度和电压的变化以及温度和电流的变化的图；以及
图4表示根据本发明一个实施方案的锂电池。
具体实施方案的详细描述
现在将详细描述本发明的具体实施方案，其例子描述于附图和具体实施例中，其中类似参考号码是指全文类似的方面。以下描述的具体实施方案是为了参照附图解释本发明。
本发明涉及一种含有成溶胶聚合物和电解溶液的聚合物溶胶电解质，方法是向通常用于锂电池的电解溶液中加入一种可热聚合的材料，或进一步向可热聚合的材料中加入一种在4.5～6V进行电化学聚合的材料。本文所用术语“溶胶”是指一种由胶体颗粒分散在液体中形成的、具有流动性的悬浮体。
如上所述，在溶胶型电解质的情况下，当电池过度充电时，提高了锂电池的可靠性，并且通过电化学可聚合材料的聚合而确保了其安全性。
成溶胶聚合物是一种能够通过将其浸渍在电解溶液中而形成溶胶的聚合物，并优选重均分子量为500～100000。成溶胶聚合物在电解溶液的较高浸渍浓度下变成凝胶态。成溶胶聚合物在电解溶液的较低浸渍浓度下变成溶胶态(即，成溶胶聚合物的用量为2重量份或更少，基于10重量份电解溶液)，并且可以通过将环氧树脂和胺化合物，或丙烯酰基树脂，或氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物聚合而得到。
现在将描述根据本发明一个具体实施方案的一种制备聚合物溶胶电解质的方法。
首先，将一种作为成溶胶聚合物前体的可热聚合材料和一种包含锂盐及有机溶剂的电解液混合，以形成一种聚合物电解质组合物。可以在超过电池最大工作电压时聚合的一种电化学可聚合材料可以进一步加入到组合物中。
随后，用所得到的聚合物电解质组合物涂布支持膜并加热，然后从支持膜上揭下所得薄膜，由此制成聚合物溶胶电解质。可以使用的支持膜包括任何可以支持聚合物电解质的膜，例如聚对苯二甲酸乙二酯基体，聚酯薄膜或玻璃基体。
热聚合的加热温度优选在20-90℃范围内，如果聚合温度低于20℃，则聚合反应不会发生。如果聚合温度高于90℃，则电池性能遭到破坏。
可以使用的可热聚合材料包括环氧树脂和胺化合物，丙烯酰基树脂或氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物。
环氧树脂的例子包括由以下式1代表的表氯醇-聚乙二醇环氧树脂。与环氧树脂反应的胺化合物包括由式2代表的二乙基三胺和六甲基二胺。当环氧树脂的环氧基团被胺化合物的胺基攻击从而导致环氧基团的开环时，环氧树脂和胺化合物聚合，产生相应的成溶胶聚合物。
式1
Figure C0212985200141
其中n是2-20的一个整数，并且优选2-10。
式2
Figure C0212985200142
丙烯酰基树脂的例子包括聚二丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)，和聚二甲基丙烯酸乙二醇酯。如果这些丙烯酰基树脂在一种催化剂如偶氮二异丁腈(AIBN)的存在下聚合，则丙烯酰基树脂中不饱和基团之间会发生反应，产生相应的成溶胶聚合物。
氨基甲酸乙酯树脂前体的例子是1，6-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物或1，4-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，并通过在一种Sn催化剂的存在下聚合来产生氨基甲酸乙酯树脂，随后氨基甲酸乙酯树脂中的不饱和基团之间相互反应，从而产生相应的成溶胶聚合物。
本发明中所使用的可热聚合材料是一种氨基甲酸乙酯树脂前体，而非氨基甲酸乙酯树脂，这是由于使用氨基甲酸乙酯树脂会增加含有它的组合物的粘度，使组合物难以注入到电池中。
可热聚合材料的总含量优选在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物电解质。如果可热聚合材料的总含量不在以上范围内，则难以得到溶胶型聚合物电解质。
形成本发明聚合物电解质组合物的电化学可聚合材料是一种防止过度充电的添加剂，并且在4.5～6V时聚合，如环路伏特计法所证实的那样。
该电化学可聚合材料的例子包括至少一种选自下列的化合物：由以下式3代表的3，4-亚甲基二氧乙酰苯、由以下式4代表的1，4-苯并二-6-基甲基酮、邻三联苯、邻苄基联苯、对苄基联苯、二苯并呋喃、氢化的邻三联苯和联苯。电化学可聚合材料的含量优选在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物电解质。如果电化学可聚合材料的含量大于10重量份，则电池安全性的改进效果微不足道。如果电化学可聚合材料的含量小于0.1重量份，则电池性能会下降。
式3
Figure C0212985200151
式4
Figure C0212985200152
在本发明中，电解溶液的含量优选在50～99.9重量份的范围内，基于100重量份聚合物电解质。在此范围内聚合物电解质具有良好的离子传导性。
本发明的电解溶液由一种锂盐和一种有机溶剂组成，且其浓度优选在0.2～1.5M的范围内。可以使用的锂盐的例子包括至少一种选自下列的化合物：高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)和双(三氟甲磺酰胺)锂(LiN(CF3SO2)2)。可以使用的有机溶剂的例子包括至少一种选自下列的化合物：碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)、和氟化苯(FB)。
为了促进可热聚合材料的聚合，热聚合引发剂和/或聚合催化剂可以进一步加入到本发明的聚合物电解质组合物中。热聚合引发剂的例子有AIBN，聚合催化剂的例子有二乙酸二丁基锡。
从聚合反应性的角度考虑，热聚合引发剂和/或聚合催化剂的含量优选在1～10重量份的范围内，基于100重量份可热聚合材料。
现在将描述根据本发明一个具体实施方案的一种制备锂聚合物电池的方法。
首先，由生产锂电池的通用方法制备一个阴极和一个阳极。在此，一种锂金属复合氧化物，一种过渡金属化合物或一种硫化合物被用作阴极活性材料，而金属锂、一种含碳材料或石墨被用作阳极活性材料。
具有网络结构并由微孔烯烃制成的一个隔片插入制备好的阴极和阳极之间，随后缠绕或堆叠所得构件，形成一个电池组件。
随后，形成的电池组件放置在电池壳内。接着将一种聚合物电解质组合物注入到已放置有电池组件的电池壳中，以使该聚合物电解质组合物浸入具有网络结构的隔片中，该聚合物电解质组合物包含一种可热聚合的材料和一种电解溶液，或者包含一种可热聚合的材料和一种电解溶液及一种电化学可聚合材料。优选在减压下进行聚合物电解质组合物的注入。
所得构件紧固地密封并在40～100℃加热以聚合，由此得到了聚合物溶胶电解质和使用它的锂电池。
此外，可以按照下述方法生产一种锂电池。用一种聚合物电解质组合物涂布阴极和阳极的至少一个表面，该组合物包含一种作为成溶胶聚合物前体的可热聚合材料和一种由锂盐及有机溶剂组成的电解溶液；然后加热这些物质以制备聚合物溶胶电解质；随后，将聚合物溶胶电解质插入其间的阴极和阳极放置在电池壳内，紧固密封，由此得到锂电池。
由上述这些方法制备的锂电池都含有溶胶型聚合物电解质，与含有凝胶型聚合物电解质的锂电池相比具有很好的可靠性。在聚合物电解质的电解溶液含有电化学可聚合材料的情况下，当由于充电，电池的电压范围变为4.5～6V时，可以通过电化学可聚合材料的聚合来确保电池的安全性。
如图4所示，根据本发明一个具体实施方案的锂-硫电池包括壳1，它含有一个正电极3(即阴极)，一个负电极4(即阳极)，和一个插入到正电极3与负电极4之间的隔片2。溶胶型聚合物电解溶液置于正电极3与负电极4之间。
根据本发明一个具体实施方案的锂电池包括，但并不具体限于，锂原电池和各种各样的锂二次电池，例如锂离子聚合物电池和锂离子电池。
现在将通过以下实施例描述本发明，但并非限制。
实施例1
94克LiCoO2、3克Super P导电碳(购于MMM CARBON公司，比利时)、3克聚偏氟乙烯(PVDF)溶解在500克N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，以生产阴极活性材料组合物。随后，用该阴极活性材料组合物涂布铝箔，然后干燥以制备阴极。
89.8克mezocarbon纤维(购于PETCOA公司)、0.2克草酸和10克PVDF溶解在500克NMP中，以生产阳极活性材料组合物。随后，用该阳极活性材料组合物涂布铜箔，然后干燥以制备阳极。
一种宽度大约5.35厘米、厚度大约18微米的聚乙烯隔片(购于ASAHI公司)插入阴极和阳极之间。所得构件放置在电池壳中，随后，得到的聚合物电解质组合物注入到电池壳中。
该聚合物电解质组合物是这样制备的：将2.5克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和2.5克二乙基三乙胺、3克3，4-亚甲基二氧乙酰苯和100克电解溶液混合。在此，以体积比30∶55∶5∶10混合的EC/EMC/PC/FB电解溶液被用作电解溶液。随后，所得产品紧固密封并在80℃加热3小时以硬化，由此得到聚合物溶胶电解质和锂聚合物电池。
实施例2
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺来制备聚合物电解质组合物。
实施例3
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用1.5克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1.5克二乙基三乙胺来制备聚合物电解质组合物。
实施例4
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用1克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和2克二乙基三乙胺来制备聚合物电解质组合物。
实施例5
按照下述方法制备一种聚合物电解质组合物：将0.1克1，6-二异氰酸根合己烷、0.1克聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)和0.005克AIBN与2.9克电解溶液混合，该电解溶液是EC/EMC/DEC以体积比3∶3∶4混合的1.15M LiPF6。随后在80℃聚合进行3小时，由此得到一种锂聚合物电池。
实施例6
按照下述方法制备一种聚合物电解质组合物：将0.1克重均分子量为400的聚乙二醇和0.05克二乙酸二丁基锡与2.9克水性溶液混合，该溶液是EC/EMC/DEC以体积比3∶3∶4混合的1.15M LiPF6。随后在80℃聚合进行2小时，由此得到一种锂二次电池。
实施例7
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用邻三联苯代替3，4-亚甲基二氧乙酰苯来制备聚合物电解质组合物。
实施例8
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用1，4-苯并二-6-基甲基酮代替3，4-亚甲基二氧乙酰苯来制备聚合物电解质组合物。
实施例9
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用对苄基联苯代替3，4-亚甲基二氧乙酰苯来制备聚合物电解质组合物。
实施例10
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用二苯并呋喃代替3，4-亚甲基二氧乙酰苯来制备聚合物电解质组合物。
实施例11
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用氢化的邻三联苯代替3，4-亚甲基二氧乙酰苯来制备聚合物电解质组合物。
实施例12
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用联苯代替3，4-亚甲基二氧乙酰苯来制备聚合物电解质组合物。
实施例13
按照与实施例1相同的方式制备锂二次电池，除了使用邻苄基联苯代替3，4-亚甲基二氧乙酰苯来制备聚合物电解质组合物。
在根据实施例1～13的锂二次电池中，按照下列方式测试了取决于放电电流强度的充电/放电特性。每个电池的标称容量大约是800mAh，在电压恒定的条件下以0.5C的恒定电流进行充电3小时，在4.2V断开。以恒定电流0.2C、0.5C、1C和2C分别进行放电，并在2.75V断开。
测试结果表明根据实施例1～13的锂二次电池的充电/放电特性非常好。图1表明根据实施例1的锂二次电池的充电/放电特性。参考图1，它证实根据实施例1的锂二次电池甚至在2C的高强度状态下仍然具有良好的放电特性。
随后，进行根据实施例1～4的锂二次电池的安全性测试。在此，通过在1C过度充电和2C过度充电期间进行贯穿试验来评价电池的安全性，检测泄漏、闪光、火焰、烟雾、起火、破裂或最高温度，随后，进行过测试的电池按L0-L4分级。
安全性测试结果见表1，其中术语“参照”用来指只使用液体电解溶液制备的电池。
表1
  项目   1C过度充电   2C过度充电
  样品   参照   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   参照   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  测试前的OCV(V)   4.18   4.18   4.18   4.18   4.18   4.17   4.17   4.17   4.17   4.17
  测试结果   泄漏   ○   ×   ×   ×   ×   ○   ×   ×   ×   ×
  闪光   ○   ×   ×   ×   ×   ○   ×   ×   ×   ×
  火焰   ○   ×   ×   ×   ×   ○   ×   ×   ×   ×
  烟雾   ○   ×   ×   ×   ×   ○   ×   ×   ×   ×
  起火   ○   ×   ×   ×   ×   ○   ×   ×   ×   ×
  破裂   ×   ×   ×   ×   ×   ×   ×   ×   ×   ×
  最高温度(℃)   46   56   48   47   34   98   90   89   55   87
  等级   L4   L0   L0   L0   L0   L4   L0   L0   L0   L0
  状态评价   差   良好   良好   良好   良好   差   良好   良好   良好   良好
(OCV：开路电压)
由表1证实，实施例1～4中制备的锂电池安全性良好。对实施例5-13中制备的锂二次电池也以实施例1～4中的相同方式进行安全性测试。根据测试结果，实施例5-13中制备的锂二次电池与实施例1～4中制备的电池具有基本相同的安全性水平。
图2是根据本发明的实施例7，表示在锂二次电池处于过度充电的状态下，温度和电压的变化的图。参照该图，在5V左右进行聚合以在电极板上形成一种聚合物，以致终止过度充电。结果是没有发生热量的逸出。
图3是根据本发明的实施例7，表示在锂二次电池处于过度充电的状态下，温度和电压的变化以及温度和电流的变化的图。参照该图，在锂二次电池处于过度充电的状态下，阻止了温度的升高。
如上所述，本发明具有下列优点。采用本发明的聚合物溶胶电解质可以克服诸如膨胀或泄漏之类的问题，特别是与液体型电解溶液相比。此外，该聚合物溶胶电解质比聚合物凝胶电解质具有更好的离子传导性。因此，根据本发明采用了聚合物溶胶电解质的锂电池具有改进的可靠性。
此外，当根据本发明的锂电池在4.2V或更高电压下过度充电时，存在于聚合物溶胶电解质中的电化学可聚合材料会进行聚合，从而防止热量逸出，这省略了单独的保护回路，从而减少生产成本。
尽管已经参照若干具体实施方案描述了本发明，但前述公开内容应该被解释为只是说明性的，应当理解的是本领域内技术人员可以容易地作出各种改动和修改，而不背离本发明的精神和范围。因此本发明的真实范围和精神应当由以下权利要求及其等同物来限定。

Claims (54)

1.一种聚合物溶胶电解质，包含：
一种成溶胶聚合物；和
一种由锂盐和有机溶剂组成的电解溶液，
其中所述成溶胶聚合物通过作为成溶胶聚合物前体的一种可热聚合材料的聚合得到，并且该可热聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质，所述可热聚合材料包括环氧树脂和胺化合物、丙烯酰基树脂或氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物，环氧树脂是表氯醇-聚乙二醇环氧树脂，并且胺化合物包括二乙基三胺和六甲基二胺。
2.根据权利要求1的聚合物溶胶电解质，其中氨基甲酸乙酯树脂前体包括1，6-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，1，4-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，并且丙烯酰基树脂为至少一种选自下列的树脂：聚二丙烯酸乙二醇酯和聚二甲基丙烯酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1的聚合物溶胶电解质，进一步包含一种在4.2～6V聚合的电化学可聚合材料。
4.根据权利要求3的聚合物溶胶电解质，其中该电化学可聚合材料是至少一种选自下列的化合物：3，4-亚甲基二氧乙酰苯、1，4-苯并二-6-基甲基酮、邻三联苯、邻苄基联苯、对苄基联苯、二苯并呋喃、氢化的邻三联苯和联苯。
5.根据权利要求3的聚合物溶胶电解质，其中该电化学可聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质。
6.根据权利要求3的聚合物溶胶电解质，其中电解溶液的含量在50～99.9重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质。
7.根据权利要求1的聚合物溶胶电解质，其中所述成溶胶聚合物是通过在聚合物中浸渍电解溶液形成的，并且重均分子量为500～100000。
8.一种锂电池，包含：
一个阴极；
一个阳极；和
一种插入所述阴极和所述阳极之间的聚合物溶胶电解质，含有成溶胶聚合物和由锂盐及有机溶剂组成的电解溶液，其中所述成溶胶聚合物通过作为成溶胶聚合物前体的一种可热聚合材料的聚合得到，并且该可热聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质，所述可热聚合材料包括环氧树脂和胺化合物、丙烯酰基树脂或氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物，环氧树脂是表氯醇-聚乙二醇环氧树脂，并且胺化合物包括二乙基三胺和六甲基二胺。
9.根据权利要求8的锂电池，其中氨基甲酸乙酯树脂前体包括1，6-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，1，4-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，并且丙烯酰基树脂为至少一种选自下列的树脂：聚二丙烯酸乙二醇酯和聚二甲基丙烯酸乙二醇酯。
10.根据权利要求8的锂电池，其中所述聚合物溶胶电解质进一步包含一种在最大工作电压或更高的电压下聚合的电化学可聚合材料。
11.根据权利要求10的锂电池，其中电化学可聚合材料在4.2～6V聚合。
12.根据权利要求10的锂电池，其中该电化学可聚合材料是至少一种选自下列的化合物：3，4-亚甲基二氧乙酰苯、1，4-苯并二-6-基甲基酮、邻三联苯、邻苄基联苯、对苄基联苯、二苯并呋喃、氢化的邻三联苯和联苯。
13.根据权利要求10的锂电池，其中该电化学可聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质。
14.根据权利要求8的锂电池，其中电解溶液的含量在50～99.9重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质。
15.根据权利要求8的锂电池，进一步包含一个插入所述阴极和所述阳极之间的隔片，所述隔片由微孔聚烯烃制成。
16.根据权利要求15的锂电池，其中微孔聚烯烃是聚丙烯、聚乙烯、或它们的组合。
17.一种制备锂电池的方法，包括：
将一个由微孔聚烯烃制成的隔片插入到阴极和阳极之间，形成一个电极组件；
将该电极组件放置在电池壳中；
向放置了电极组件的电池壳内注入作为成溶胶聚合物前体的可热聚合材料和电解溶液的混合物，以形成得到的产品；
加热所得产品来形成一种成溶胶聚合物，以及一种包含成溶胶聚合物和电解溶液的聚合物电解质；和
紧固密封加热后的所得产品，
其中所述成溶胶聚合物通过作为成溶胶聚合物前体的一种可热聚合材料的聚合得到，并且该可热聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质，所述可热聚合材料包括环氧树脂和胺化合物、丙烯酰基树脂或氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物，环氧树脂是表氯醇-聚乙二醇环氧树脂，并且胺化合物包括二乙基三胺和六甲基二胺。
18.根据权利要求17的方法，其中所述加热所得产品是在或介于40～100℃进行的。
19.根据权利要求17的方法，其中可热聚合材料和电解溶液的混合物还含有电化学可聚合材料，该电化学可聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质，并且电解溶液的含量在50～99.9重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质。
20.根据权利要求17的方法，其中氨基甲酸乙酯树脂前体包括1，6-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，1，4-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，并且丙烯酰基树脂为至少一种选自下列的树脂：聚二丙烯酸乙二醇酯和聚二甲基丙烯酸乙二醇酯。
21.根据权利要求17的方法，其中所述注入到电池壳中进一步包括加入一种在最大工作电压或更高电压下聚合的电化学可聚合材料。
22.根据权利要求21的方法，其中电化学可聚合材料在4.2～6V聚合。
23.根据权利要求21的方法，其中该电化学可聚合材料是至少一种选自下列的化合物：3，4-亚甲基二氧乙酰苯、1，4-苯并二-6-基甲基酮、邻三联苯、邻苄基联苯、对苄基联苯、二苯并呋喃、氢化的邻三联苯和联苯。
24.根据权利要求21的方法，其中该电化学可聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质。
25.根据权利要求17的方法，其中阴极的制备步骤包括：
94克LiCoO2、3克Super P导电碳、3克聚偏氟乙烯溶解在500克N-甲基吡咯烷酮中，以生产阴极活性材料组合物；
用该阴极活性材料组合物涂布铝箔；和
干燥涂布后的铝箔。
26.根据权利要求25的方法，其中阳极的制备步骤包括：
89.8克中间相炭纤维、0.2克草酸和10克聚偏氟乙烯溶解在500克N-甲基吡咯烷酮中，以生产阳极活性材料组合物；
用该阳极活性材料组合物涂布铜箔；和
干燥涂布后的铜箔。
27.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2.5克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和2.5克二乙基三乙胺、3克3，4-亚甲基二氧乙酰苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
28.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克3，4-亚甲基二氧乙酰苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
29.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将1.5克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1.5克二乙基三乙胺、3克3，4-亚甲基二氧乙酰苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
30.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将1克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和2克二乙基三乙胺、3克3，4-亚甲基二氧乙酰苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
31.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将0.1克1，6-二异氰酸根合己烷、0.1克聚二甲基丙烯酸乙二醇酯和0.005克AIBN与2.9克电解溶液混合，该电解溶液是碳酸亚乙酯/碳酸乙基甲基酯/碳酸二乙酯以体积比3∶3∶4混合的1.15M LiPF6；和
在80℃聚合3小时。
32.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将0.1克重均分子量为400的聚乙二醇和0.05克二乙酸二丁基锡与2.9克水性溶液混合，该溶液是碳酸亚乙酯/碳酸乙基甲基酯/碳酸二乙酯以体积比3∶3∶4混合的1.15M LiPF6；和
在80℃聚合2小时。
33.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克邻三联苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
34.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克1，4-苯并二-6-基甲基酮和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
35.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克对苄基联苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
36.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克二苯并呋喃和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
37.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克氢化的邻三联苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
38.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克联苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
39.根据权利要求17的方法，其中制备聚合物电解质的步骤包括：
将2克表氯醇-聚乙二醇环氧树脂和1克二乙基三乙胺、3克邻苄基联苯和100克电解溶液混合；和
紧固密封并在80℃加热混合物3小时以硬化。
40.一种制备锂电池的方法，包括：
用一种聚合物电解质组合物涂布阴极和阳极之一的至少一个表面，该组合物包含一种作为成溶胶聚合物前体的可热聚合材料和一种由锂盐及有机溶剂组成的电解溶液；然后加热涂布后的阴极和阳极之一以制备聚合物溶胶电解质；
将聚合物溶胶电解质插入阴极和阳极之间以形成一个电极组件；和
将该电极组件放置在电池壳内，随后紧固密封已放置了电极组件的电池壳，
其中所述成溶胶聚合物通过作为成溶胶聚合物前体的一种可热聚合材料的聚合得到，并且该可热聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质，所述可热聚合材料包括环氧树脂和胺化合物、丙烯酰基树脂或氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物，环氧树脂是表氨醇-聚乙二醇环氧树脂，并且胺化合物包括二乙基三胺和六甲基二胺。
41.根据权利要求40的方法，其中所述加热涂布后的阴极和阳极之一是在或介于40～100℃进行的。
42.根据权利要求40的方法，进一步包括加入一种在最大工作电压或更高电压下聚合的电化学可聚合材料。
43.根据权利要求42的方法，其中电化学可聚合材料在4.2～6V聚合。
44.一种制备聚合物溶胶电解质的方法，包括：
将一种可热聚合的材料和一种包含锂盐与有机溶剂的电解质混合，以形成聚合物电解质组合物；
用所述聚合物电解质组合物涂布支持膜；
加热所述支持膜；以及
从支持膜上剥下所得薄膜以得到聚合物溶胶电解质，
其中通过作为成溶胶聚合物前体的一种可热聚合材料的聚合得到成溶胶聚合物，并且该可热聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物溶胶电解质，所述可热聚合材料包括环氧树脂和胺化合物、丙烯酰基树脂或氨基甲酸乙酯树脂前体的混合物，环氧树脂是表氯醇-聚乙二醇环氧树脂，并且胺化合物包括二乙基三胺和六甲基二胺。
45.根据权利要求44的方法，其中支持膜包括聚对苯二甲酸乙二酯基体，聚酯薄膜或玻璃基体。
46.根据权利要求44的方法，其中热聚合的加热温度在20～90℃的范围内。
47.根据权利要求44的方法，其中环氧树脂包含下式代表的表氯醇-聚乙二醇环氧树脂：
Figure C021298520008C1
其中n是2～20的一个整数。
48.根据权利要求47的方法，其中n是2～10的一个整数。
49.根据权利要求44的方法，其中丙烯酰基树脂包括聚二丙烯酸乙二醇酯或聚二甲基丙烯酸乙二醇酯。
50.根据权利要求44的方法，其中氨基甲酸乙酯树脂前体包括1，6-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物或1，4-二异氰酸根合己烷和聚乙二醇的混合物，并通过在一种锡催化剂的存在下聚合来产生氨基甲酸乙酯树脂，随后氨基甲酸乙酯树脂中的不饱和基团之间相互反应，从而产生相应的成溶胶聚合物。
51.根据权利要求44的方法，其中可热聚合材料的总量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物电解质。
52.根据权利要求44的方法，其中聚合物电解质组合物还含有电化学可聚合材料，该电化学可聚合材料包含至少一种选自下列的化合物：
由下式代表的3，4-亚甲基二氧乙酰苯、
Figure C021298520008C2
由下式代表的1，4-苯并二-6-基甲基酮、
Figure C021298520009C1
邻三联苯、邻苄基联苯、对苄基联苯、二苯并呋喃、氢化的邻三联苯或联苯。
53.根据权利要求52的方法，其中该电化学可聚合材料的含量在0.1～10重量份的范围内，基于100重量份聚合物电解质。
54.根据权利要求53的方法，其中电解溶液的含量在50～99.9重量份的范围内，基于100重量份聚合物电解质。
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