KR20160143577A - 리튬-황 셀용 캐소드 물질 - Google Patents

리튬-황 셀용 캐소드 물질 Download PDF

Info

Publication number
KR20160143577A
KR20160143577A KR1020160069837A KR20160069837A KR20160143577A KR 20160143577 A KR20160143577 A KR 20160143577A KR 1020160069837 A KR1020160069837 A KR 1020160069837A KR 20160069837 A KR20160069837 A KR 20160069837A KR 20160143577 A KR20160143577 A KR 20160143577A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
groups
polymer
lithium
sulfur
Prior art date
Application number
KR1020160069837A
Other languages
English (en)
Inventor
얀 파노우스
외르크 틸렌
베른트 슈만
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20160143577A publication Critical patent/KR20160143577A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • 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
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • 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
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • 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
    • Y02E60/122—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 황 함유 캐소드 활성 물질 및 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함하는, 알칼리 금속-황 셀(1)용 캐소드 물질(10)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 캐소드 물질을 포함하는 셀 및 배터리에 관한 것이다.

Description

리튬-황 셀용 캐소드 물질{CATHODE MATERIAL FOR LITHIUM-SULFUR CELL}
본 발명은, 알칼리 금속-황 셀(cell)용, 특히 리튬-황 셀용 캐소드 물질, 및 상응하는 셀 및 배터리에 관한 것이다.
리튬 이온 어큐물레이터로서도 지칭되는 리튬 이온 배터리는 오늘날 다수의 제품에서 에너지 저장 장치로서 이용된다. 상대적으로 더 높은 에너지 밀도를 갖는 배터리를 제조하기 위해, 리튬-황 배터리 기술에 대한 연구가 이루어지고 있다.
종래의 리튬-황 셀은 원소 황을 포함하며, 황의 용해성 보장을 위해 특히 에테르 기반 전해질 용매를 포함한다.
본 발명의 주제는, 특히 황을 함유하는 적어도 하나의 캐소드 활성 물질과 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함하는, 전기화학 셀을 위한, 예컨대 알칼리 금속 셀을 위한, 예컨대 리튬 셀 및/또는 나트륨 셀을 위한, 특히 리튬 셀을 위한, 예컨대 알칼리 금속-황 셀을 위한, 예컨대 리튬-황 셀 및/또는 나트륨-황 셀을 위한, 특히 리튬-황 셀을 위한 캐소드 물질이다.
알칼리 금속 셀은, 특히, 자신의 전기화학 반응에 알칼리 이온이 관여하는, 예를 들면, 예컨대 리튬 셀의 경우 리튬 이온, 또는 예컨대 나트륨 셀의 경우에는 나트륨 이온이 관여하는 전기화학 셀, 예컨대 배터리 셀 또는 어큐물레이터 셀을 의미할 수 있다. 예컨대 알칼리 금속 셀은 리튬 셀 및/또는 나트륨 셀일 수 있다.
알칼리 금속-황 셀은, 특히 자신의 전기화학 반응에 알칼리 이온과 황이 관여하는, 예를 들면, 예컨대 리튬 셀의 경우 리튬 이온, 또는 예컨대 나트륨 셀의 경우에는 나트륨 이온과 황이 관여하는 전기화학 셀, 예컨대 배터리 셀 또는 어큐물레이터 셀을 의미할 수 있다. 예컨대 알칼리 금속-황 셀은 리튬-황 셀 및/또는 나트륨-황 셀일 수 있다.
설파이드는, 예컨대 음으로 하전된 황, 특히 적어도 하나의 설파이드 음이온(S2-) 및/또는 디설파이드 음이온(S2 2-) 및/또는 폴리설파이드 음이온을 포함하는 화학 화합물을 의미할 수 있다.
적어도 하나의 금속 설파이드는 예컨대 특히 원소 주기율표의 제3, 제4 및/또는 제5 주족(main group)의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다. 특히 적어도 하나의 금속 설파이드는 적어도 하나의 전이금속 설파이드를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다. 적어도 하나의 금속 설파이드는, 특히 캐소드 물질을 형성하여 적용할 셀의 전기화학 반응의 범위에서 특히 전기화학적 활성 물질일 수 있다. 적어도 하나의 금속 설파이드는 특히 적어도 하나의 금속, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 전이 금속 및/또는 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 특히 적어도 하나의 금속 설파이드는 적어도 하나의 금속(Mt), 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 전이 금속 및/또는 금속을 포함할 수 있고, 상기 금속(Mt)은, 셀의 애노드 활성 물질 또는 알칼리 금속, 예컨대 리튬보다 더 양성이거나 더 높은 표준 전극 전위, 예컨대 ≥ 1V만큼 더 양성이거나 더 높은 표준 전극 전위(Mt0/Mtx +)를 가질 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는 적어도 하나의 금속(Mt), 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 전이 금속 및/또는 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있으며, 상기 금속(Mt)은, 특히 표준 수소 전극(NHE)에 대해 ≥ -2V의 표준 전극 전위(Mt0/Mtx +)(≥ -2V)를 갖는다. 예컨대 니오븀은 -1.099V의 표준 전극 전위(Nb0/Nb3 +)를 가지며 그에 따라 표준 수소 전극(NHE)에 대해 -3.0401V의 리튬의 표준 전극 전위(Li0/Li+)에 비해 리튬 애노드보다 1,9411V만큼 더 양성이거나 더 높은 전위를 가질 수 있다. 예컨대 MoS3 및/또는 MoS2의 형태인 몰리브덴은 예컨대 리튬 애노드보다 최대 2,804V까지 더 양성인 전위를 가질 수 있다.
이 경우, 적어도 하나의 금속 설파이드는 예컨대 적어도 하나의 설파이드 음이온(S2-) 및/또는 디설파이드 음이온(S2 2-) 및/또는 적어도 하나의 상대적으로 더 높은 설파이드 및/또는 적어도 하나의 폴리설파이드 음이온 및/또는 화학량론보다 희박한 황 함량, 예컨대 금속과 직접 화합되지 않는 황 및/또는 결합되지 않은 황 및/또는 비하전된 황 및/또는 산화수(oxidation number)가 0인 황, 예컨대 금속 설파이드의 결정 구조 내에 결합된 황을 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 금속 설파이드는 예를 들면 예컨대 구리(II) 설파이드(CuS)와 같은 반도체일 수 있다.
셀의 방전 동안, 바람직한 방식으로, 적어도 하나의 금속 설파이드의 적어도 하나의 금속은 원소 형태 또는 금속 형태로 환원될 수 있다. 그러므로 특히 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 하전된 상태에서 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함할 수 있다. 방전된 상태에서는 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 특히 금속 형태로 적어도 하나의 금속 설파이드의 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 방전 동안 서브설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속으로 적어도 하나의 금속 설파이드의 환원을 통해, 바람직한 방식으로, 한편으로 적어도 하나의 금속 설파이드의 적어도 하나의 금속은 캐소드 물질의 용량에, 그리고 그에 따라 셀의 성능에 기여할 수 있다. 다른 한편으로는 그와 동시에 적어도 하나의 금속 설파이드의 적어도 하나의 금속의 형성된 금속 형태는 캐소드 물질의 개선된 전기 전도도와 그에 따른 셀의 성능에 기여할 수 있다. 적어도 하나의 금속 설파이드의 적어도 하나의 금속의 산화된 상태에서, 적어도 하나의 금속 설파이드는 경우에 따라 반도체 특성들을 통한 전기 전도도를 증가시킬 수 있다.
이 경우, 특히 적어도 하나의 금속 설파이드의 적어도 하나의 금속의 환원 동안 적어도 하나의 금속 설파이드로부터 유리되는 황과 경우에 따라 그 결과로 형성되는 설파이드 음이온(들)(S2-) 및/또는 폴리설파이드들은 애노드 물질 이온들 또는 알칼리 금속 이온들, 예컨대 리튬 이온들과 반응할 수 있고/있거나 결합될 수 있으며, 그리고 예컨대 리튬 설파이드(Li2S), 리튬 디설파이드 및/또는 리튬 폴리설파이드(들)를 형성할 수 있으며, 그럼으로써 설파이드들만 형성되고 부가 반응들은 방지될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 금속 설파이드, 및/또는 이 적어도 하나의 금속 설파이드의 적어도 하나의 금속은 바람직한 방식으로 예컨대 방전 및/또는 충전 동안 전기화학 반응을 촉매로 촉진할 수 있다.
적어도 하나의 금속 설파이드가, 특히 캐소드 물질을 형성하여 적용할 셀의 전기화학 반응의 범위에서, 전기화학적 활성 물질인 전기화학적 활성 황, 예컨대 적어도 하나의 디설파이드 음이온(S2 2-) 및/또는 적어도 하나의 폴리설파이드 음이온 및/또는 화학량론보다 희박한 황 함량, 예컨대 금속과 직접 화합되지 않은 황 및/또는 결합되지 않은 황 및/또는 비하전된 황 및/또는 산화수가 0인 황, 예컨대 금속 설파이드의 결정 구조 내에 결합된 황을 포함할 수 있는 점에 한해, 바람직한 방식으로, 추가로 적어도 하나의 금속 설파이드의 전기화학적 활성 황 역시도 캐소드 물질 또는 셀의 용량에 기여할 수 있다.
적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 특히 황을 함유할 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 황 복합체 및/또는 원소 황 및/또는 황 화합물을 포함할 수 있고, 예컨대 함유하거나 또는 이들로 형성될 수 있다.
한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 황-탄소 복합체를 포함하거나, 또는 그 자체이다. 황-탄소 복합체는 특히 황 및 탄소를 포함하는 복합체를 의미할 수 있다. 특히 황-탄소 복합체의 경우, 황이 탄소에 예컨대 공유 및/또는 이온 결합되고, 특히 공유 결합되고/되거나 탄소 내에 매립될 수 있다. 복합체의 탄소에, 또는 그 내에 그 자체로서 이온 전도성도 아니고 전기 전도성도 아닌 황의 결합 또는 매립을 통해, 바람직한 방식으로 (예컨대 단순한 혼합물들에 비해) 황의 개선된 전기 및/또는 이온 접촉이 달성될 수 있다. 또한, 바람직한 방식으로, 셀의 방전(환원) 동안 발생하는 (폴리)설파이드들(Sx 2-)은 더 적합하게 캐소드 내에 체류되고 이런 방식으로 황 활용 및 주기 안정성은 개선될 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은, 예컨대 황 내에 공유 결합되는, 특히 탄소에 공유 결합되는 방식으로, 황-탄소 복합체를 포함할 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 황-중합체 및/또는 황-탄소 개질 복합체를 포함할 수 있다. 황-중합체 복합체는 특히 황과 적어도 하나의 중합체를 포함하거나 또는 이들로 형성되는 복합체를 의미할 수 있다. 황-탄소 개질 복합체는, 특히 황과 탄소 개질물, 다시 말하면 원소 탄소 또는 산화수가 0인 탄소, 예컨대 탄소 나노튜브들 및/또는 중공 카본 볼(hollow carbon ball)들 및/또는 그래핀 및/또는 흑연 및/또는 수트(soot)를 포함하는 복합체를 의미할 수 있다. 경우에 따라서, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 황-중합체 복합체 및/또는 황-탄소 개질 복합체일 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 황-중합체 복합체를 포함할 수 있다. 예컨대 황-중합체 복합체는 (특히 황과 더불어) 특히 전기 전도성인 (적어도 하나의) 중합체, 예컨대 폴리아크릴니트릴, 특히 환화된 폴리아크릴니트릴(cPAN) 및/또는 폴리피롤 및/또는 폴리티오펜 및/또는 폴리페닐렌, 예컨대 특히 환화된 폴리아크릴니트릴 및/또는 폴리파라페닐렌을 포함할 수 있거나 또는 이들로 형성될 수 있다. 이 경우, 특히, 황은 특히 전기 전도성인 중합체에 예컨대 공유 및/또는 이온 결합되고, 특히 공유 결합되고/되거나, 그 매트릭스 내에 매립될 수 있다. 환화된 폴리아크릴니트릴(cPAN)은 특히 서로 연결되는, 특히 융합된 환들, 특히 6원 환들로 이루어진 구조, 및/또는 3개의 탄소 원자와 하나의 질소 원자를 포함하는 반복 단위를 가질 수 있으며, 예컨대 인접한 환들은 적어도 2개의 공통 탄소 원자를 포함한다. 황-중합체 복합체를 통해, (황-탄소 개질 복합체에 비해) 바람직한 방식으로, 황의 개선된 결합 및/또는 훨씬 더 미세하게 분포된 매립뿐만 아니라 개선된 기계적 특성들도 달성될 수 있으며, 그럼으로써 전기 및/또는 이온 접촉뿐만 아니라 황 활용과 그에 따른 에너지 밀도도 개선될 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질 또는 황-중합체 복합체는, 예컨대 부분적으로 또는 완전하게, 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다.
추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체를 포함한다. 이 경우, 복합체의 중합체에서 그 자체로서 이온 전도성도 아니고 전기 전도성도 아닌 황의 결합을 통해, 바람직한 방식으로 폴리설파이드 형성은 억제될 수 있고, 특히 황의 (예컨대 단순한 혼합물들에 비해) 개선된 전기 및/또는 이온 접촉 역시도 달성되고, 황은 훨씬 더 적합하게 캐소드 내에 체류되며, 그리고 이런 방식으로 황 활용, 환 안정성 및 에너지 밀도는 추가로 개선될 수 있다. 이 경우, 예컨대 중합체는 전기 전도성이 있거나 또는 전기 전도될 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은, 예컨대 폴리아크릴니트릴(PAN), 특히 환화된 폴리아크릴니트릴(cPAN) 및/또는 폴리피롤 및/또는 폴리티오펜 및/또는 폴리페닐렌을 기반으로 하는, 특히 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 폴리아크릴니트릴(PAN)을 기반으로 하는 중합체 또는 황-폴리아크릴니트릴 복합체, 특히 SPAN을 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다. 이 경우, 특히 황-중합체 복합체는 황-폴리아크릴니트릴 복합체, 예컨대 SPAN일 수 있다. 특히 중합체는 셀의 충전된 상태에서 공유 결합된 황을 포함할 수 있다. 중합체에 결합된, 특히 공유 결합된 황의 부분 환원을 통해, 및/또는 방전 동안, 알칼리 금속 이온(Li+), 예컨대 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온은 황에 결합되며, 특히 이온 결합될 수 있다. 방전 동안에, 중합체에서 황의 공유 결합은 특히 적어도 부분적으로 분리될 수 있다.
한 구현예의 범위에서, 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체는 중합체, 예컨대 폴리아크릴니트릴 및/또는 폴리피롤 및/또는 폴리티오펜 및/또는 폴리페닐렌, 특히 폴리아크릴니트릴의 황화 반응(sulfidation)을 통해 제조된다. 황화 반응은, 특히 유기 화합물, 예컨대 중합체와, 황 함유 화합물, 예컨대 원소 황, 및/또는 황 함유 화합물의 화학 반응을 의미할 수 있다. 특히 황화 반응을 통해 황과 유기 화합물 예컨대 중합체 간의 공유 결합이 형성될 수 있다. 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유하는 중합체는 황화 반응되고 환화되며 예컨대 탈수소화된 폴리아크릴니트릴, 예컨대 SPAN을 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다. 황화 반응되고 환화되며 예컨대 탈수소화된 폴리아크릴니트릴, 예컨대 SPAN은 특이 서로 연결된, 특히 융합된 환들, 특히 6원 환들로 이루어진 구조, 및/또는 3개의 탄소 원자 및 하나의 질소 원자를 포함하는 반복 단위를 가질 수 있으며, 예컨대 인접한 환들은 적어도 2개의 공통 탄소 원자를 포함한다.
특별한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 적어도 부분적으로, 또는 완전히, 특히 완전히 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 폴리아크릴니트릴, 예컨대 SPAN을 포함한다. 이 경우, 황-중합체 복합체는 특히 황-폴리아크릴니트릴 복합체, 예컨대 SPAN일 수 있다. SPAN은 특히 폴리아크릴니트릴(PAN), 특히 환화된 폴리아크릴니트릴(cPAN)을 기반으로 하면서 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 복합체 또는 중합체를 의미할 수 있으며, 특히 이 복합체 또는 중합체는 황이 존재하는 상태에서 폴리아크릴니트릴의 열 변형 및/또는 화학 반응을 통해 수득될 수 있다. 이 경우, 특히 니트릴 그룹들은, 특히 이 니트릴 그룹들이 특히 공유 결합된 황과 반응하여 서로 부착된 질소 함유 환들, 특히 6원 환들을 형성하는, 공액화된 π-시스템과 반응하여 중합체를 형성할 수 있다. 예컨대 SPAN은 특히 ≥ 300℃의 온도, ≥ 300℃ 내지 ≤ 600℃의 온도로 초과량의 원소 황을 함유한 폴리아크릴니트릴(PAN)을 가열하는 것을 통해 제조될 수 있다. 이 경우, 황은 특히 한편으로 폴리아크릴니트릴(PAN)을 환화하면서 황화수소(H2S)를 형성하며, 그리고 다른 한편으로는 (예컨대 공유 S-C 결합을 형성하면서) 환화될 매트릭스 내에 미세하게 분포되는 방식으로 결합될 수 있으며, 예컨대 공유 유황 쇄들을 포함한 환화된 폴리아크릴니트릴 구조가 형성된다. SPAN은 문헌[참조: Chem. Mater., 2011, 23, 5024 and J. Mater. Chem., 2012, 22, 23240, J. Elektrochem. Soc., 2013, 160(8) A1170, 및 WO 2013/182360 A1]에서 기재된다.
그 대안, 또는 그에 추가로, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은, (특히 황과 더불어) (적어도) 탄소 개질물, 예컨대 탄소 튜브들, 예컨대 탄소 나노튜브들 및/또는 중공 카본 볼들 및/또는 그래핀 및/또는 흑연 및/또는 수트를 예컨대 탄소 입자 및/또는 탄소 섬유의 형태로 포함하거나 또는 이들로 형성되는 황-탄소 개질 복합체를 포함할 수 있다. 이 경우, 특히 황은 탄소 개질물의 매트릭스 내에, 예컨대 탄소 튜브들 및/또는 중공 카본 볼들 내에 매립될 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 (예컨대 단순한 혼합물들에 비해) 개선된 전기 및/또는 이온 접촉뿐만 아니라 황 활용 역시도 달성될 수 있다. 경우에 따라, 탄소 개질물은 특히 폴리설파이드 배향성 화합물로, 예컨대 탄화티탄 및/또는 폴리에틸렌글리콜 및/또는 폴리에틸렌 옥사이드 및/또는 하기에서 설명되는 중합체 전해질로 표면 개질될 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로, 폴리설파이드들의 이격 확산이 저지될 수 있고 폴리설파이드들은 상대적으로 더 적합하게 캐소드 매트릭스 내에서 유지될 수 있다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은, (특히 황과 더불어) 적어도 하나의 특히 전기 전도성 금속 화합물, 예컨대 적어도 하나의 특히 전기 전도성 금속 옥사이드, 예컨대 주석 및/또는 인듐 및/또는 탄탈룸 및/또는 니오븀의 옥사이드, 예컨대 주석 도핑된 인듐 옥사이드 및/또는 탄탈룸, 니오븀 및/또는 불소로 도핑된 주석 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 특히 전기 전도성 금속 카바이드, 예컨대 탄화티탄을 예컨대 와이어 및/또는 섬유 및/또는 그물망의 형태로 포함하거나 또는 이들로 형성되는 황-금속화합 복합체를 포함할 수 있다. 이 경우, 예컨대 황은 금속 화합물의 매트릭스 내에, 예컨대 섬유들 및/또는 와이어들 및/또는 그물망 내에, 및/또는 그 사이에 매립될 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 마찬가지로 (단순한 혼합물에 비해) 개선된 전기 및/또는 이온 접촉뿐만 아니라 황 활용 역시도 달성될 수 있다.
한 실시형태의 범위에서, 캐소드 물질은 (그 밖에도) 특히 리튬 이온 전도성이거나 리튬 이온 전도력이 있는 적어도 하나의 중합체 전해질 및/또는 적어도 하나의 무기 이온 전도체, 특히 리튬 이온 전도체를 포함한다.
적어도 하나의 중합체 전해질 및/또는 적어도 하나의 무기 이온 전도체를 통해, 바람직한 방식으로, 캐소드 활성 물질의 이온 전도율 및 이온 결합과 그에 따른 이온 접촉이 개선될 수 있다. 그 결과, 다시금 바람직한 방식으로, 셀의 캐소드, 다시 말하면 양극 전극 내에서 알칼리 금속의 이온에 대한 증가된 이온 전도, 특히 증가된 리튬 이온 전도가 달성될 수 있으며, 이는 바람직한 방식으로 고전류 셀 또는 고전류 배터리 내에서 캐소드 물질을 이용하는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 유형의 셀 또는 배터리에서, 캐소드 내로 액상 전해질의 유입이 배제될 수 있고, 특히 셀은 고체 셀로서 제공될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 중합체 전해질은 바람직한 방식으로 (이온 전도율 및 그에 따른 이온 접촉의 개선에 추가로) 결합제로서 이용될 수 있다.
중합체 전해질은 특히 이온 전도력이 있거나 이온 전도성인, 예컨대 리튬 이온 전도력이 있거나 리튬 이온 전도성인 중합체를 의미할 수 있다. 그러므로 예컨대 이온 전도력이 있거나 이온 전도성인, 예컨대 리튬 이온 전도력이 있거나 리튬 이온 전도성인 중합체는 중합체 전해질로서도 지칭될 수 있다. 중합체 전해질은 캐소드 물질 내에서의 이용 동안 특히 캐소드 전해질 또는 양극 전해질로서도 지칭될 수 있다. 예컨대 중합체 전해질은 리튬 이온 전도력이 있거나 리튬 이온 전도성이고/이거나 나트륨 이온 전도력이 있거나 나트륨 이온 전도성이며, 특히 리튬 이온 전도력이 있거나 리튬 이온 전도성일 수 있다. 이온 전도성, 예컨대 리튬 이온 전도성 전해질 또는 중합체는 특히 고유 이온 전도성, 예컨대 리튬 이온 전도성이고/이거나 리튬 이온을 포함하는 전해질 또는 중합체를 의미할 수 있다. 이온 전도력이 있는, 예컨대 리튬 이온 전도력이 있는 전해질 또는 중합체는, 특히 자체에는 전도할 이온, 예컨대 리튬 이온이 없을 수 있지만, 그러나 전도할 이온, 예컨대 리튬 이온을 배위하고/하거나 용매화하도록, 또는 전도할 이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온의 짝이온(counter ion)을 배위하도록 구성되거나 또는 전도할 이온, 예컨대 리튬 이온의 첨가하에 이온 전도성이 되는, 예컨대 리튬 이온 전도성이 되는 전해질 또는 중합체를 의미할 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드는, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질 내에, 및/또는 특히 이온 및/또는 전기 전도력이 있거나 전도성인 중합체 내에, 예컨대 적어도 하나의 중합체 전해질 내에, 및/또는 기타 이온 전도체 내에, 예컨대 적어도 하나의 무기 이온 전도체 내에 함유될 수 있고, 예컨대 결합되고/되거나 매립될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드는 캐소드 활성 물질과 조합되어 이용될 수 있다.
추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드는 특히 황-탄소 복합체 내에, 예컨대 황-중합체 복합체 내에, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN 내에 함유되며, 예컨대 결합되고/되거나 매립된다. 따라서, 바람직한 방식으로, 예컨대 방전 및/또는 충전 동안, 개선된 전기 전도율 및/또는 촉매 촉진성 전기화학 반응을 갖는 특히 공통의 전기화학적 활성 상(phase)이 달성될 수 있다.
그러므로 예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은, 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체와, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 특히 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함할 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로, 황의 일측 부분이 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN의 내 및/또는 상에 결합되며 황의 타측 부분은 금속 설파이드의 내 및/또는 상에 결합되어 있는 캐소드 물질이 제공될 수 있다.
특히 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 특히 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN, 및 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드는 (공통의) 전기화학적 활성 상을 형성할 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 중합체 전해질 및/또는 적어도 하나의 무기 이온 전도체는, 예컨대 전기화학적 활성 상과 더불어 존재할 수 있는 이온 전도성 상을 형성할 수 있다.
한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN은, 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드와 섞이고/섞이거나 혼합된다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드는, 예컨대 분말, 특히 미세 분쇄된 분말의 형태로, 예컨대 황화 반응을 통해 황-탄소 복합체, 예컨대 SPAN을 형성하는 중합체 전구체 및/또는 중합체, 예컨대 폴리아크릴니트릴 내에 혼입될 수 있다. 이 경우, 예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 및 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드는 균일하게 분포되는 방식으로 존재할 수 있다. 이 경우, 바람직한 방식으로, 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 특히 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN뿐만 아니라, 그 내에 함유된 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 전이금속 설파이드는 적어도 하나의 중합체 전해질 및/또는 적어도 하나의 무기 이온 전도체에 그 경계면에서 균일하게 접촉할 수 있다.
또 다른 대안이거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN은, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드에 의해 에워싸인다. 예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN은, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드로 코팅될 수 있다. 따라서, 바람직한 방식으로, 표면 전도율이 개선될 수 있고, 경우에 따라서 폴리설파이드들의 이격 확산은 저지될 수 있다.
한 추가 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드는, (모두 합하여) 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 및 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드의 중량과 관련하여, 모두 합하여 ≥ 5중량% 내지 ≤ 90중량%, 예컨대 ≥ 25중량% 내지 ≤ 50중량%이다.
예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드는, 예를 들면 황이 모두 금속 원자에 결합되고 예컨대 금속 원자당 하나의 황 원자를 갖는 철(II) 설파이드(FeS) 및/또는 구리(II) 설파이드(CuS)와 같은 단순한 금속 설파이드, 및/또는 상대적으로 더 복잡한 구조를 갖는 금속 설파이드, 예컨대 금속 원자당 하나보다 많은 황 원자가 결합되는 금속 설파이드, 예컨대 구리 디설파이드(CuS2) 및/또는 패트러나이트(VS4, V4+(S2 2-)2), 그리고 경우에 따라 황이 부분적으로 금속과 직접 연결되는 것이 아니라, 예컨대 결정 구조 내에 혼입될 수 있는 금속 설파이드, 예컨대 화학량론보다 희박한 황 함량을 함유한 금속 설파이드, 및/또는 황 원자보다 더 많은 금속 원자가 함유되어 있는 금속 설파이드, 예컨대 구리(I) 설파이드(Cu2S), 및/또는 Ni9S8 및/또는 Ni3S2와 같이 화학량론보다 희박한 금속 함량을 함유한 금속 설파이드를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다.
한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드는, 특히 캐소드 물질을 형성하여 적용할 셀의 전기화학 반응의 범위에서 전기화학적 활성 물질인 전기화학적 활성 황을 포함한다. 이 경우, 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드는, 예컨대 금속과 직접 연결되지 않은 황 및/또는 결합되지 않은 황 및/또는 비하전된 황 및/또는 산화수가 0인 황, 예컨대 금속 설파이드의 결정 구조 내에 결합된 황을 함유하는 적어도 하나의 디설파이드 음이온(S2 2-) 및/또는 적어도 하나의 폴리설파이드 음이온 및/또는 화학량론보다 희박한 황 함량을 함유할 수 있다. 따라서, 바람직한 방식으로, 추가로 적어도 하나의 금속 설파이드의 전기화학적 활성 황 역시도 캐소드 물질 또는 셀의 용량에 기여할 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드는, 금속 원자당 하나보다 많은 황 원자를 포함한다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드는, 금속 디설파이드 및/또는 상대적으로 더 높은 금속 설파이드, 예컨대 금속 트리설파이드 및/또는 금속 테트라설파이드 및/또는 금속 펜타설파이드, 및/또는 화학량론보다 희박한 황 함량, 예컨대 금속 설파이드의 결정 구조 내에 결합된 황을 함유한 금속 설파이드를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다. 따라서, 바람직한 방식으로, 적어도 하나의 금속 설파이드를 통해 추가 황이 전기화학 반응을 위해, 및/또는 촉매 작용을 위해 제공될 수 있다.
추가 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드는, 황 원자당 하나보다 많은 금속 원자 및/또는 화학량론보다 희박한 금속 함량을 함유한다. 따라서 바람직한 방식으로, 상대적으로 더 높은 전기 전도율 및/또는 촉매 촉진이 달성될 수 있다.
한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드는 적어도 하나의 전이금속 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드는, 전기화학적 활성 황을 함유한 전기 금속 설파이드 및/또는 금속 원자당 하나보다 많은 황 원자를 함유한 전이금속 설파이드 및/또는 황 원자당 하나보다 많은 금속 원자를 함유한 전이금속 설파이드 및/또는 화학량론보다 희박한 금속 함량을 함유한 전이금속 설파이드를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다. 그러므로 전이금속 설파이드를 통해, 바람직한 방식으로, 전기화학적 활성 황에 의한 캐소드 물질 또는 셀의 용량이 증가될 수 있고/있거나 전기화학 반응을 위한, 및/또는 촉매 작용을 위한 추가 황 및/또는 전기 전도율이 증가될 수 있다.
또 다른 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드는 특히 금속 원자당 하나보다 많은 황 원자를 함유하는, 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 금속 설파이드, 및/또는 황 원자당 하나보다 많은 금속 원자를 함유하는, 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 금속 설파이드, 및/또는 화학량론보다 희박한 금속 함량을 함유한 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 금속 설파이드를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다. 그러므로 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 금속 설파이드를 통해, 바람직한 방식으로 특히 전기 전도율이 증가될 수 있고/있거나 촉매 촉진이 달성될 수 있다.
추가 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드는, 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다.
추가 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드 또는 전이금속 설파이드는, 철, 구리, 코발트, 니켈, 바나듐, 니오븀, 탄탈룸, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 망간 및/또는 티타늄의 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다.
한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 철 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는 철 디설파이드 또는 예컨대 광물, 황철석 및/또는 백철석(FeS2), 특히 Fe2 +S2 2-의 원자가 화학식을 갖는 백철석, 및/또는 철(II) 설파이드(FeS)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 구리 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 구리 디설파이드(CuS2) 및/또는 특히 비화학량론적인 구리 설파이드, 특히 화학량론보다 희박한 금속 함량을 함유한 구리 설파이드, 예컨대 Cu9S8 및/또는 Cu7S4, 및/또는 구리(II) 설파이드(CuS) 및/또는 구리(I) 설파이드(Cu2S)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 코발트 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는 코발트 디설파이드, 또는 예컨대 광물, 카티어라이트(CoS2), 특히 Co2 +S2 2-의 원자가 화학식을 갖는 카티어라이트, 및/또는 특히 비화학량론적인 코발트 설파이드, 특히 화학량론보다 희박한 황 함량을 함유한 코발트 설파이드, 예컨대 Co3S4, 및/또는 화학량론보다 희박한 금속 함량을 함유한 코발트 설파이드, 예컨대 Co9S8, 및/또는 코발트 모노설파이드(CoS)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 니켈 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 니켈 디설파이드 또는 예컨대 광물, 베사이트(vesite)(NiS2) 및/또는 특히 비화학량론적인 니켈 설파이드, 특히 화학량론보다 희박한 금속 함량을 함유한 니켈 설파이드, 예컨대 Ni9S8 및/또는 Ni3S2, 및/또는 니켈(II)설파이드(NiS)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 바나듐 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 바나듐 디설파이드(VS2), 및/또는 상대적으로 더 높은 바나듐 설파이드, 예컨대 바나듐 트리설파이드(VS3) 및/또는 바나듐 테트라설파이드, 또는 예컨대 광물, 파트로나이트(VS4), 예컨대 V4+(S2 2-)2의 원자가 화학식을 갖는 파트로나이트, 예컨대 4가 양성 바나듐 및 2배의 음으로 하전된 2개의 S2 2- 이온을 함유하는 파트로나이트, 및/또는 바나듐 모노설파이드(VS), 및/또는 바나듐(III) 설파이드(V2S3), 및/또는 바나듐(IV)설파이드(VS2), 및/또는 바나듐(V) 설파이드(V2S5)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 니오븀 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 니오븀 디설파이드(NbS2), 및/또는 상대적으로 더 높은 니오븀 설파이드, 예컨대 니오븀 트리설파이드(NbS3), 및/또는 니오븀 테트라설파이드(NbS4), 및/또는 니오븀 펜타설파이드(NbS5), 및/또는 니오븀(III) 설파이드(Nb2S3), 및/또는 니오븀(V) 설파이드(Nb2S5)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 탄탈룸 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 탄탈룸 디설파이드(TaS2), 및/또는 상대적으로 더 높은 탄탈룸 설파이드, 예컨대 탄탈룸 트리설파이드(TaS3), 및/또는 탄탈룸 테트라설파이드(TaS4), 및/또는 탄탈룸 펜타설파이드(TaS5), 및/또는 탄탈룸(III) 설파이드(Ta2S3), 및/또는 탄탈룸(V) 설파이드(Ta2S5)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는, (적어도 하나의) 크롬 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는 크롬 트리설파이드(CrS3) 및/또는 크롬(III) 설파이드(Cr2S3)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 몰리브덴 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 몰리브덴 디설파이드(MoS2), 및/또는 상대적으로 더 높은 몰리브덴 설파이드, 예컨대 몰리브덴 트리설파이드(MoS3), 및/또는 몰리브덴 테트라설파이드(MoS4)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 텅스텐 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 텅스텐 디설파이드(WS2), 및/또는 상대적으로 더 높은 텅스텐 설파이드, 예컨대 텅스텐 펜타설파이드(WS5), 및/또는 텅스텐 테트라설파이드(WS4), 및/또는 텅스텐 트리설파이드(WS3)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 아연 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는 아연(II) 설파이드(ZnS)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 망간 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는 망간(II) 설파이드(MnS), 및/또는 망간(III) 설파이드(Mn2S3)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는 (적어도 하나의) 티타늄 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는 티타늄(IV) 설파이드(TiS2)를 함유하거나 또는 그 자체일 수 있다.
추가 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는, 혼합 금속 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다.
이 경우, 예컨대 혼합 금속 설파이드는 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 니오븀, 탄탈룸, 몰리브덴 및 텅스텐으로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 2개의 금속을 포함할 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, 화학식 AB3S6 및/또는 A2BS4 및/또는 A4B6S8의 혼합 금속 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있고, A는 니켈(Ni) 및/또는 구리(Cu) 및/또는 철(Fe) 및/또는 망간(Mn) 및/또는 코발트(Co)를 나타내며, B는 바나듐(V) 및/또는 니오븀(Nb) 및/또는 탄탈룸(Ta) 및/또는 몰리브덴(Mo) 및/또는 텅스텐(W)을 나타낸다. 예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드는, A는 니켈(Ni) 및/또는 구리(Cu) 및/또는 철(Fe) 및/또는 망간(Mn) 및/또는 코발트(Co)를 나타내고 B는 바나듐(V) 및/또는 니오븀(Nb) 및/또는 탄탈룸(Ta)을 나타내는 조건으로 화학식 AB3S6을 갖는 혼합 금속 설파이드, 및/또는 A는 구리(Cu) 및/또는 니켈(Ni) 및/또는 철(Fe)을 나타내고 B는 몰리브덴(Mo) 및/또는 텅스텐(W)을 나타내는 조건으로 화학식 A2BS4 및/또는 A4B6S8을 갖는 혼합 금속 설파이드, 예컨대 Cu2MoS4 및/또는 Cu4Mo6S8을 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 전이금속 설파이드는, FeS, FeS2, CuS, Cu2S, CuS2, Cu9S8, Cu7S4, CoS, CoS2, Co3S4, Co9S8, NiS, NiS2, Ni9S8, Ni3S2, VS, VS2, V2S3, V2S5, VS4, NbS2, NbS3, NbS4, NbS5, NB2S3, Nb2S5, TaS2, TaS3, TaS4, TaS5, Ta2S3, Ta2S5, Cr2S3, CrS3, MoS2, MoS3, MoS4, WS2, WS3, WS4, WS5, MnS, Mn2S3, TiS2, NiNb3S6, Cu2MoS4 및/또는 Cu4Mo6S8로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다. 특히 적어도 하나의 금속 설파이드는, FeS2, CuS2, CoS2, Co3S4, NiS2, VS2, VS4, NbS2, NbS3, NbS4, NbS5, TaS2, TaS3, TaS4, TaS5, CrS3, MoS2, MoS3, MoS4, WS2, WS3, WS4, WS5로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 전이금속 설파이드는, 철의 설파이드, 예컨대 철(II) 설파이드(FeS) 및/또는 철 디설파이드(FeS2), 및/또는 구리, 예컨대 구리(II) 설파이드(CuS) 및/또는 구리 디설파이드(CuS2), 및/또는 크롬, 예컨대 크롬(III) 설파이드(Cr2S3), 및/또는 바나듐, 예컨대 바나듐(III) 설파이드(V2S3) 및/또는 바나듐(V) 설파이드(V2S5) 및/또는 파트로나이트(VS4), 및/또는 몰리브덴, 예컨대 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 및/또는 몰리브덴(VI) 설파이드(MoS3)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
추가 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 금속 설파이드는, 인듐, 갈륨, 알루미늄, 주석, 게르마늄, 안티몬 및/또는 비스무트의 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이다. 특히 적어도 하나의 금속 설파이드, 또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 금속 설파이드는 인듐 및/또는 주석 및/또는 안티몬의 설파이드를 포함할 수 있거나 또는 그 자체일 수 있다.
추가 실시형태의 범위에서, 캐소드 물질은, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 예컨대 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체와, 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 전이 금속 및/또는 적어도 하나의 금속을 포함하는, 특히 함유하거나 또는 경우에 따라 이들로 형성되는 입자들을 포함한다. 특히 캐소드 물질은, 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN과, 적어도 하나의 금속, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 전이 금속 및/또는 적어도 하나의 금속을 포함하는, 특히 함유하거나 또는 경우에 따라 이들로 형성되는 입자들을 포함할 수 있다. 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 전이 금속 및/또는 적어도 하나의 금속은 입자들의 내부에 매립되고/되거나 결합될 수 있다.
추가 실시형태의 범위에서, 캐소드 물질은, 그 밖에도, 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물을 포함한다. 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물은 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드는 주석 및/또는 인듐 및/또는 탄탈룸 및/또는 니오븀의 옥사이드, 특히 도핑된 옥사이드, 예컨대 주석 도핑된 인듐 옥사이드, 및/또는 탄탈룸, 니오븀 및/또는 불소로 도핑된 주석 옥사이드를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드는 예컨대 티타늄의 카바이드, 예컨대 탄화티탄(TiC)을 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 전기 전도율을 증가시킬 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 캐소드 물질은, 그 밖에도, 원소 황을 포함한다. 따라서 경우에 따라 용량은 증가될 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 캐소드 물질은, 그 밖에도, 원소 탄소, 예컨대 탄소 나노입자 및/또는 탄소 나노섬유 및/또는 탄소 나노튜브를 포함한다. 따라서 바람직한 방식으로 전기 전도율은 증가될 수 있다.
추가 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물, 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드 및/또는 원소 황 및/또는 원소 탄소는, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질 내에, 특히 황-탄소 복합체 내에, 예컨대 황-중합체 복합체 내에, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN 내에, 그리고 또는 입자들 내에 함유되며, 예컨대 결합되고/되거나 매립된다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 특히 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 예컨대 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 SPAN일 수 있고/있거나 입자들은 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물, 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드, 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드, 및/또는 원소 탄소에 의해 에워싸일 수 있고, 예컨대 이들로 코팅될 수 있다.
캐소드 물질, 특히 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 예컨대 황-탄소 복합체, 특히 황-중합체 복합체 및/또는 입자들은, 특히 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물, 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드가 예컨대 분말, 특히 미세 분쇄된 분말의 형태로 중합체 및/또는 중합체 전구체, 예컨대 폴리아크릴니트릴 내에 혼입되고 중합체는 황화 반응되는 방법을 통해 제조될 수 있다.
그러므로 추가 대상은, 전기화학 셀을 위한, 예컨대 알칼리 금속 셀을 위한, 예컨대 리튬 셀 및/또는 나트륨 셀을 위한, 특히 리튬 셀을 위한, 예컨대 알칼리 금속-황 셀을 위한, 예컨대 리튬-황 셀들 및/또는 나트륨-황 셀들을 위한, 특히 리튬-황 셀을 위한 캐소드 물질, 특히 캐소드 활성 물질, 특히 본 발명에 따른 캐소드 물질 또는 캐소드 활성 물질을 제조하기 위한 방법에 있어서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물, 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드, 및/또는 원소 탄소 및/또는 원소 황, 특히 적어도 하나의 금속 설파이드, 예컨대 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 적어도 하나의 금속 설파이드, 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물, 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드는 예컨대 분말, 특히 미세 분쇄된 분말의 형태로, 적어도 하나의 중합체 내에, 및/또는 적어도 하나의 중합체 전구체, 예컨대 폴리아크릴니트릴 내에 혼입되며, 그리고 적어도 하나의 중합체 및/또는 적어도 하나의 중합체 전구체는 특히 혼입 후에 황화 반응되는, 상기 방법이다.
황화 반응은, 특히 황 함유 화합물, 예컨대 원소 황, 및/또는 유기 화합물, 예컨대 폴리아크릴니트릴과 같은 중합체를 함유한 황 함유 화합물의 화학 반응을 의미할 수 있다. 특히 황화 반응을 통해, 황과 유기 화합물, 예컨대 중합체 간에 공유 결합이 형성될 수 있다.
본원의 방법을 통해, 바람직한 방식으로, 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체가 형성될 수 있다. 따라서, 바람직한 방식으로, 증가된 전기 전도율을 갖는 복합체가 제공될 수 있다. 금속 설파이드들, 금속 옥사이드들, 금속 카바이드들 및 원소 탄소는 황화 반응의 조건들하에서 저향력이 있을 수 있다. 그러나 금속 설파이드들은 경우에 따라 황과의 반응에 관여할 수 있으며, 이런 반응은 또 다른 양태에서 예컨대 특정한 에너지 밀도 및/또는 용량 및/또는 촉매 촉진과 관련하여 심지어 바람직할 수 있다.
이 경우, 적어도 하나의 중합체, 고유 전기 전도성 중합체, 특히 폴리아닐린(PAni) 및/또는 적어도 하나의 중합체 전구체, 특히 폴리아크릴니트릴(PAN)은, 고유 전기 전도성 중합체, 특히 환화되고 특히 탈수소화된 폴리아크릴니트릴(cPAN) 및/또는 폴리아닐린(PAni)을 형성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 캐소드 활성 물질 섬유들은 바람직한 방식으로 추가로 전기 전도성으로 형성될 수 있다.
중합체 전구체는 예컨대 황화 반응 전에, 동안, 또는 후에, 상응하는 중합체로 변환될 수 있다. 그러나 특히 중합체 전구체는 황화 반응 동안 상응하는 중합체로 변환될 수 있다. 예컨대 황화 반응 동안 폴리아크릴니트릴(PAN)은 황화 반응되고 환화되며 특히 탈수소화된 폴리아크릴니트릴(SPAN)로 변환될 수 있다.
황화 반응은, 예컨대 원소 황 및/또는 황 함유 화합물을 통해, 특히 유기 화합물에, 특히 적어도 하나의 중합체에, 및/또는 적어도 하나의 중합체 전구체에 황을 공유 결합하도록 구성되는 황 함유 화합물을 통해 수행될 수 있다. 특히 황화 반응은 원소 황을 통해 수행될 수 있다. 예컨대 황화 반응은, 예컨대 ≥ 300℃의 온도로 적어도 하나의 중합체 및/또는 적어도 하나의 중합체 전구체를 가열하면서 수행될 수 있다. 예컨대 황화 반응은 ≥ 300℃ 내지 ≤ 600℃, 특히 ≥400℃ 내지 ≤ 500℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 특히 황화 반응은, ≥ 300℃의 온도로, 예컨대 ≥ 300℃ 내지 ≤ 600℃, 특히 ≥400℃ 내지 ≤ 500℃ 범위의 온도로 원소 황이 존재하는 상태에서 적어도 하나의 중합체 및/또는 적어도 하나의 중합체 전구체를 가열하는 것을 통해 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 유형의 방법을 통해 제조된 캐소드 물질, 예컨대 캐소드 활성 물질, 또는 상기 유형의 방법을 통해 제조된 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체에도 관한 것이다.
그 밖에도, 입자들은 적어도 하나의 중합체 전해질 및/또는 적어도 하나의 무기 이온 전도체, 특히 리튬 이온 전도체를 포함하며, 특히 함유할 수 있다. 따라서, 바람직한 방식으로, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질의 이온 접촉은 개선될 수 있다. 따라서, 또한, 바람직한 방식으로, 캐소드 물질 결합제로서 이용되는 중합체 전해질의 양이 대폭 감소되거나 또는 심지어는 캐소드 물질 결합제로서 이용되는 중합체 전해질이 생략될 수 있다.
그러므로 추가 구현예의 범위에서, 입자들은 직접 서로 연결되고, 예컨대 압착되고/되거나 캐소드 물질에는 캐소드 물질 결합제로서 이용되는 중합체 전해질이 존재하지 않는다.
그러나 또 다른 구현예의 범위에서, 입자들은 캐소드 물질 결합제로서 이용되는 중합체 전해질 및/또는 무기 이온 전도체 내에 결합되어 있다. 이 경우, 특히 입자, 그리고 캐소드 물질 결합제로서 이용되는 중합체 전해질 및/또는 무기 이온 전도체의 적어도 하나의 중합체 전해질 및/또는 무기 이온 전도체는 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
특별한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은 전기 전도력이 있을 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로, 캐소드 활성 물질의 전기 결합 역시도 계속하여 개선될 수 있다.
적어도 하나의 무기 이온 전도체는 특히 결정 이온 전도체일 수 있다.
추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 무기 이온 전도체는, 설파이드 이온 전도체, 특히 리튬-아기로다이트(argyrodite) 및/또는 설파이드 유리, 및/또는 석류석 유형의 구조를 갖는 이온 전도체, 특히 리튬 이온 전도체, 예컨대 리튬-티타네이트 및/또는 리튬-지르코네이트, 예컨대 리튬-란타늄-지르코늄-석류석, 및/또는 LISICON 유형 및/또는 NASICON 유형의 이온 전도체, 특히 리튬 이온 전도체, 및/또는 리튬 포스포러스 옥시나이트라이드(LIPON)를 포함하거나 또는 그 자체이다.
LISICON 유형(LISICON; Lithium Superionic Conductor; 리튬 초이온 전도체) 및/또는 NASICON 유형의 이온 전도체는, 예컨대 M은 Si 및/또는 Ge 및/또는 P를 나타내고 M'는 P 및/또는 Al 및/또는 Zn 및/또는 Ga 및/또는 Sb를 나타내는 조건으로 화학식 Li4 - xM1 - xM'xS4(티오-LISICON 유형)를 갖는 이온 전도체, 예컨대 0.5 ≤ x ≤ 0.85, 예컨대 x = 0.75인 Li4 - xGe1 - xPxS4 및/또는 Li4 - xSi1 - xPxS4이고/이거나 A는 Li 및/또는 Na를 나타내고 B는 Ti 및/또는 Al 및/또는 Zr 및/또는 Ge 및/또는 Hf를 나타내는 조건으로 화학식 AB2(PO4)3을 갖는 이온 전도체, 예컨대 리튬-알루미늄-티타늄-포스페이트(LATP), 예컨대 Li1 + xAlxTi2 -x(PO4)3, 유도가능한 이온 전도체일 수 있다.
석류석 유형의 결정 구조를 갖는 이온 전도체는 특히 자신의 결정 구조가 석류석의 화학식으로부터 유도될 수 있는 이온 전도체를 의미할 수 있다. 석류석의 화학식은 예컨대 A3B2[QO4]3이며, A, B 및 Q는 결정 격자 내 상이한 위치들을 나타내고 하나 또는 복수의 다양한 이온 또는 원소에 의해 점유될 수 있다. 이 경우, 예컨대 A는 12면체 위치를 나타내고, B는 8면체 위치를 나타내며, Q는 4면체 위치를 나타낸다.
예컨대 적어도 하나의 무기 이온 전도체는 설파이드 이온 전도체, 특히 리튬 이온을 위한 설파이드 이온 전도체를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 설파이드 이온 전도체는 바람직한 방식으로 높은 전달수(transfer number) 및 전도율뿐만 아니라 낮은 접촉 저항을 가질 수 있다. 그러므로 설파이드 이온 전도체를 통해 바람직한 방식으로 황 함유 캐소드 활성 물질의 이온 접촉은 개선될 수 있고, 낮은 분극 과전압이 달성될 수 있다. 이 경우, 높은 전달수를 통해, 추가로 바람직한 방식으로 (특히 충전/방전 동안 표면 전류 밀도가 높은 경우) 설파이드 이온 전도체를 구비한 셀의 낮은 분극 전압과 그에 따른 높은 성능이 달성될 수 있다. 그 밖에도, 설파이드 이온 전도체는 바람직한 방식으로 거의 황을 용해하지 않고 거의 폴리설파이드를 용해하지 않는다. 이는, 다시금, 셀의 방전(환원) 동안 발생하여, 셔틀 메커니즘으로서도 지칭되는 사항으로, 경우에 따라 여타의 경우 애노드, 예컨대 리튬 애노드로 이동하여 이 애노드에서 환원되며 그에 따라 전기화학 반응에서 추출될 수도 있는 (폴리-)설파이드(Sx 2-)가 더 적합하게 캐소드 내에 체류되고 이런 방식으로 황 활용 및 주기 안정성이 개선될 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 황 함유 캐소드 물질들은 바람직한 방식으로 설파이드 이온 전도체들과 화학적으로 호환될 수 있으며, 그럼으로써 캐소드 물질의 저하는 최소화되고 이런 방식으로 셀의 유효수명은 연장될 수 있다. 또한, 설파이드 이온 전도체들은 바람직하게는 간단한 방식으로 제조될 수 있다.
설파이드 이온 전도체들은, 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 황-중합체 복합체와 조합되어 특히 바람직하게 이용될 수 있는데, 그 이유는, 설파이드 이온 전도체들은 거의 황 및 폴리설파이드 용해성을 나타내지 않으며, 그리고 이런 방식으로 경우에 따라 저분자 에테르 화합물들의 경우, 및/또는 순수 폴리에틸렌 옥사이드와 같은 종래의 단쇄 폴리에테르들의 경우 발생할 수도 있는 사항으로 황 및 폴리설파이드들의 용해 그리고 복합체의 중합체로부터 황 및 폴리설파이드의 이격 확산은 저지될 수 있기 때문이다.
적어도 하나의 설파이드 이온 전도체는 예컨대 화학식 (Li2S)x:(P2S5)y:Dz를 기반으로 하며, Dz는 하나 또는 복수의 첨가제, 예컨대 LiCl 및/또는 LiBr 및/또는 LiI 및/또는 LiF 및/또는 Li2Se 및/또는 Li2O 및/또는 P2Se5 및/또는 P2O5 및/또는 Li3PO4, 및/또는 게르마늄, 붕소, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘, 비소 및/또는 니오븀의 하나 또는 복수의 설파이드를 나타낸다. 이 경우, x, y 및 z는 특히 성분 비율을 나타낼 수 있다. 설파이드 이온 전도체들은 예컨대 개별 성분인 Li2S 및 P2S5뿐만 아니라 경우에 따라서는 D로 합성될 수 있다. 이 경우, 합성은 경우에 따라 보호 가스 환경에서 실행될 수 있다.
한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 설파이드 이온 전도체는 리튬-아기로다이트 및/또는 설파이드 유리를 포함하거나 또는 그 자체이다. 이런 이온 전도체들은 특히 바람직한 것으로서 증명되었는데, 그 이유는 상기 이온 전도체들은 물질의 내부에서 결정립계에서, 그리고 추가 성분들, 예컨대 캐소드 활성 물질에 대해 높은 이온 전도율 및 낮은 접촉 저항을 가질 수 있기 때문이다. 따라서, 바람직한 방식으로, 캐소드 물질을 구비한 셀의 장시간 안정성 및 성능이 추가로 개선될 수 있다.
리튬-아기로다이트는 특히 화학식 Ag8GeS6을 갖는 아기로다이트 광물로부터 유도되는 화합물을 의미할 수 있고, 은(Ag)은 리튬(Li)으로 대체되며, 그리고 특히 게르마늄(Ge) 및/또는 황(S)은 또 다른 원소, 예컨대 제3, 제4, 제5, 제6 및/또는 제7 주족의 원소를 통해 대체될 수 있다.
리튬-아기로다이트에 대한 예시의 화합물은 하기와 같다.
- 하기 화학식을 갖는 화합물:
Li7PCh6
상기 화학식에서, Ch는 황(S) 및/또는 산소(O) 및/또는 셀레늄(Se)을 나타내고, 예컨대 황(S) 및/또는 셀레늄(Se)을 나타내고, 특히 황(S)을 나타낸다.
- 하기 화학식을 갖는 화합물:
Li6PCh5X
상기 화학식에서, Ch는 황(S) 및/또는 산소(O) 및/또는 셀레늄(Se)을 나타내고, 예컨대 황(S) 및/또는 산소(O)를 나타내고, 특히 황(S)을 나타내며, 그리고 X는 염소(Cl) 및/또는 브롬(Br) 및/또는 요오드(I) 및/또는 불소(F)를 나타내며, 예컨대 X는 염소(Cl) 및/또는 브롬(Br) 및/또는 요오드(I)를 나타낸다.
- 하기 화학식을 갖는 화합물:
Li7 - δBCh6 - δXδ
상기 화학식에서, Ch는 황(S) 및/또는 산소(O) 및/또는 셀레늄(Se)을, 예컨대 황(S) 및/또는 셀레늄(Se)을, 특히 황(S)을 나타내고, B는 인(P) 및/또는 비소(As)를 나타내고, X는 염소(Cl) 및/또는 브롬(Br) 및/또는 요오드(I) 및/또는 불소(F)를 나타내며, 예컨대 X는 염소(Cl) 및/또는 브롬(Br) 및/또는 요오드(I)를 나타내며, 그리고 0 ≤δ≤ 1이다.
예컨대 적어도 하나의 설파이드 이온 전도체는 화학식 Li7PS6, Li7PSe6, Li6PS5Cl, Li6PS5Br, Li6PS5I, Li7 - δPS6 - δClδ, Li7 - δPS6 - δBrδ, Li7 - δPS6 - δIδ, Li7 - δPSe6 -δClδ, Li7 - δPSe6 - δBrδ, Li7 - δPSe6 - δIδ, Li7 - δAsS6 - δBrδ, Li7 - δAsS6 - δIδ, Li6AsS5I, Li6AsSe5I, Li6PO5Cl, Li6PO5Br 및/또는 Li6PO5I를 갖는 적어도 하나의 리튬-아기로다이트를 포함할 수 있다. 리튬-아기로다이트는 예컨대 인쇄물들, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 755~758; Z. Anorg. Allg. Chem., 2010, 636, 1920~1924; Chem. Eur. J., 2010, 16, 2198~2206; Chem. Eur. J., 2010, 16, 5138~5147; Chem. Eur. J., 2010, 16, 8347~8354; Solid State Ionics, 2012, 221, 1~5; Z. Anorg. Allg. Chem., 2011, 637, 1287~1294; 및 Solid State ionics, 2013, 243, 45~48에 기재되어 있다.
특히 리튬-아기로다이트는, 예컨대 Ch가 황(S)을 나타내는 경우, 설파이드 리튬-아기로다이트일 수 있다.
리튬-아기로다이트는 특히 기계-화학 반응 공정을 통해 제조될 수 있으며, 예컨대 리튬-할로게나이드, 예컨대 LiCl, LiBr 및/또는 LiI, 및/또는 리튬-칼코게나이드, 예컨대 Li2S 및/또는 Li2Se 및/또는 Li2O, 및/또는 제5 주족의 칼코게나이드, 예컨대 P2S5, P2Se5, Li3PO4와 같은 출발 물질들은 특히 화학량론적 양으로 서로 분쇄된다. 이는 예컨대 볼 분쇄기, 특히 고에너지 볼 분쇄기에서 예컨대 600rpm의 회전수로 수행될 수 있다. 특히 분쇄는 보호 가스 분위기에서 수행될 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 설파이드 이온 전도체는 화학식 Li10GeP2S12, Li2S-(GeS2)-P2S5 및/또는 Li2S-P2S5를 갖는 적어도 하나의 설파이드 유리를 포함할 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 설파이드 이온 전도체는 게르마늄 함유 설파이드 유리, 예컨대 Li10GeP2S12 및/또는 Li2S-(GeS2)-P2S5, 특히 Li10GeP2S12를 포함할 수 있다.
상기 실시형태의 특별한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 설파이드 이온 전도체는 리튬-아기로다이트를 포함하거나 또는 그 자체이다. 리튬-아기로다이트는, 바람직한 방식으로, 물질의 내부에서 결정립계들에서, 그리고 성분들, 예컨대 캐소드 활성 물질에 대해 특히 낮은 접촉 저항을 특징으로 한다. 따라서 바람직한 방식으로 결정립계면들 상에서, 그리고 그 내부에서 특히 우수한 이온 전도가 달성될 수 있다. 바람직한 방식으로, 리튬-아기로다이트는 소결 공정 없이도 결정립들 간에 낮은 접촉 저항을 가질 수 있다. 이는 바람직한 방식으로 캐소드 물질 및 셀의 제조를 간소화하는 것을 가능하게 한다.
적어도 하나의 중합체 전해질과 적어도 하나의 무기 이온 전도체를 조합할 경우, 적어도 하나의 무기 이온 전도체, 예컨대 설파이드 이온 전도체는, 특히 전도될 이온들, 예컨대 리튬 이온들을 해리할 수 있으며, 그리고 이런 방식으로 제공할 수 있으며, 이온 이동성은 적어도 하나의 중합체 전해질을 통해 증가되며, 그리고 이런 방식으로 이온 전도율이 증가될 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00001
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는 적어도 하나의 중합체 또는 중합체 전해질,
및/또는 적어도 하나의 (1회 또는 수회) 불화되고, 예컨대 과불화되고, 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된 중합체, 예컨대 퍼플루오로폴리에테르, 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불화된, 예컨대 과불화된 폴리올레핀, 예컨대 테트라플루오로에틸렌 중합체, 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불화된, 예컨대 과불화된 폴리에테르, 예컨대 리튬 이온을 함유한, 예컨대 리튬 이온으로 교환된 나피온(nafion), 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불화된, 예컨대 과불화된 폴리페닐렌을 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 예컨대 단독중합체 및/또는 공중합체, 예컨대 블록-공중합체, 경우에 따라서 멀티-블록-공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 및/또는 예컨대 하나 또는 복수의 단독중합체 및/또는 하나 또는 복수의 공중합체로 이루어진 중합체 혼합물, 예컨대 단독중합체-공중합체 혼합물을 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹을 함유한 중합체를 포함한다. 알킬렌 옥사이드 단위들 또는 그룹들을 통해, 바람직한 방식으로 이온 이동성과 그에 따른 이온 전도율이 증가될 수 있다. 그러나 상기 유형의 중합체는 단지 이온 전도력이 있을 뿐이며, 특히 리튬 이온 전도력이 있을 뿐이며, 그리고 적어도 하나의 알칼리 금속염, 예컨대 알칼리 금속 전도염, 특히 리튬 염, 또는 리튬 전도염과 조합되어, 예컨대 혼합되어 이용되어야 한다. 예컨대 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 및/또는 프로필렌옥사이드, 및/또는 적어도 하나의 에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 프로필렌옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹을 함유한 중합체를 포함할 수 있다. 특히 적어도 하나의 중합체 전해질은, 폴리에틸렌 옥사이드, 및/또는 적어도 하나의 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-에틸렌옥사이드 그룹을 함유한 중합체를 포함할 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는, 하기 화학식:
Figure pat00002
의 적어도 하나의 반복 단위를 갖는다.
이 경우, -[A]-는 중합체 골격(backbone) 형성 단위를 나타낸다. 이 경우, X는 스페이서, 특히 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합된, 예컨대 공유 결합된 스페이서를 나타낸다. 이 경우, x는 스페이서(X)의 개수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. x는 특히 1 또는 0, 예컨대 1일 수 있다. 이 경우, x = 1인 경우, 특히 스페이서(X)가 존재할 수 있다. x = 0인 경우에는 특히 스페이서가 존재하지 않을 수 있다. 이 경우, Q는 스페이서(X)(x = 1인 경우)에, 또는 중합체 골격(-[A]-)(x = 0인 경우)에 결합되는, 특히 공유 결합되는 그룹을 나타낸다. 특히 그룹(Q)은 스페이서(X)를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합될 수 있다. 이 경우, x = 1(스페이서의 존재)인 경우, 그룹(Q), 예컨대 하기에서 설명되는 비하전된 그룹(Q) 또는 양으로 하전된 그룹들(Q+) 또는 음으로 하전된 그룹(Q-)은 특히 스페이서(X)에 결합될 수 있다. x = 0(스페이서의 부재)인 경우에는, 그룹(Q) 또는 하기에서 설명되는 비하전된 그룹(Q) 또는 양으로 하전된 그룹들(Q+) 또는 음으로 하전된 그룹(Q-)은 특히 중합체 골격(-[A]-)에 직접 결합될 수 있다. 상기 유형의 중합체들은 바람직한 방식으로 특히 온도에 따라서 ≥ 10-5S/㎝, 경우에 따라서는 심지어 ≥ 10-4S/㎝의 이온 전도율, 예컨대 리튬 이온 전도율을 가질 수 있으며, 그리고 바람직한 방식으로 결합제로서뿐만 아니라 이온 전도체로서도, 예컨대 리튬 이온 전도체로서도 이용될 수 있다. 결합제 특성들을 통해, 바람직한 방식으로 증가된 기계적 안정성이 달성될 수 있다. 이 경우, 중합체 또는 중합체 전해질은 캐소드 전해질 또는 양극 전해질로서도 지칭될 수 있다. 특히 바람직하게는 상기 유형의 중합체들 또는 중합체 전해질들은, 예컨대 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 특히 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 중합체, 예컨대 황-폴리아크릴니트릴 복합체, 특히 SPAN을 포함하는 알칼리 금속-황 셀들, 예컨대 리튬-황 셀들 및/또는 나트륨-황 셀들, 특히 리튬-황 셀 내에서 캐소드 활성 물질로서 이용되거나 사용될 수 있다. 요컨대 특히 액체 전해질에 비해 증가된 점도에 의한, 및/또는 특히 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)에 비해 감소된 중합체 또는 중합체 전해질의 폴리설피드 용해성에 의한 그룹(Q), 예컨대 Q 또는 Q+ 또는 Q-의 결합을 통해 [그리고 경우에 따라 중합체 형성 단위(-[A]-)에 스페이서의 결합 및 그에 따른 그룹(Q) 및 경우에 따른 스페이서(X)의 국소화를 통해], 바람직한 방식으로 (폴리-)설파이드들은 복합체의 탄소의 근처에서 유지될 수 있으며, 그리고 예컨대 이런 방식으로, 경우에 따라 저분자 에테르 화합물들의 경우, 및/또는 순수 폴리에틸렌 옥사이드와 같은 종래의 단쇄 폴리에테르의 경우 발생할 수도 있는 사항으로 폴리설파이드들의 용해 그리고 복합체의 탄소로부터 폴리설파이드의 이격 확산은 저지되며, 그리고 이런 방식으로 개선된 일정 안정성(scheduled stability) 및/또는 개선된 에너지 밀도 유지가 달성될 수 있다.
상기 실시형태의 한 구현예의 범위에서, Q는 음으로 하전된 그룹(Q-), 예컨대 음으로 하전된 측쇄 그룹(Q-), 및 짝이온(Z+)을 나타낸다. 이 경우, 특히 음으로 하전된 그룹(Q-)은 스페이서(X)를 통해 폴리 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합될 수 있다.
이 경우, 음으로 하전된 그룹(Q-)은 예컨대 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온을 기반으로 하는 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹, 예컨대 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹(TFSI-: F3C-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹(PFSI-: F5C2-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 플루오로설포닐이미드 그룹(FSI: F-SO2-(N-)-SO2-)을 나타내고/내거나 이온성 액체(Ionic Liquid)의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 예컨대 피라졸리드 그룹 또는 이미다졸리드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 (단순한) 설포네이트 그룹 또는 트리플루오로메탄설포네이트 그룹(트리플레이트, -SO3CF2-), 및/또는 설페이트 그룹 및/또는 카복실레이트 그룹을 나타내고/내거나 인산 기반 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 포스페이트 그룹을 나타내고/내거나 이미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 설포닐이미드 그룹, 예컨대 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹(TFSI-: F3C-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹(PFSI-: F5C2-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 플루오로설포닐이미드 그룹(FSI: F-SO2-(N-)-SO2-)을 나타내고/내거나 아미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 2차 아미드(-R-NHR)의 음이온을 기반으로 하는 그룹을 나타내고/내거나 카복실산 아미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 이차 카복실산 아미드(-CO-NHR)의 음이온을 기반으로 하는 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, Q-의 짝이온으로서는 예컨대 양이온(Z+), 특히 금속 양이온, 예컨대 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온이 함유될 수 있다. 음으로 하전된 그룹(Q-)을 통해, 특히 알칼리 금속 이온들, 예컨대 리튬 이온들이 배위되거나 또는 용매화될 수 있다. 이 경우, [특히 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 음으로 하전된 그룹(Q-)의 공유 결합을 통해] 1에 가까운 높은 전달수가 제공될 수 있다. 이 경우, 경우에 따라서, 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들의 증가된 이동성이 달성될 수 있다. 따라서 추가로 바람직한 방식으로 유전 상수 역시 증가될 수 있으며, 이는 폴리설파이드 용해성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며, 더욱 정확하게 말하면 폴리설파이드 용해성이 감소되는 방식으로 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며, 이런 긍정적인 영향은, 특히 황-탄소 복합체들, 예컨대 황-중합체 복합체들 및/또는 황-탄소 개질 복합체들, 특히 복합체의 중합체에 결합된, 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유하는 황-중합체 복합체들, 예컨대 황-폴리아크릴니트릴 복합체들, 특히 SPAN의 경우 특히 바람직하게 작용할 수 있다. 또한, 음으로 하전된 그룹(Q-) 및 짝이온(Z+), 예컨대 리튬 이온(Li+) 및/또는 나트륨 이온(Na+), 특히 리튬 이온(Li+)을 포함하는 중합체들은 이미 짝이온(Z+)을 통해 충분한 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율을 가질 수 있다. 그러므로 음으로 하전된 그룹(Q-) 및 짝이온(Z+), 예컨대 리튬 이온(Li+) 및/또는 나트륨 이온(Na+), 특히 리튬 이온(Li+)을 포함하는 중합체들은 알칼리 금속 전도염, 예컨대 리튬 전도염의 첨가 없이 이용될 수 있거나 또는 이온 전도성, 특히 리튬 이온 전도성일 수 있다. 그러나 경우에 따라서, 음으로 하전된 그룹(Q-) 및 짝이온(Z+), 예컨대 리튬 이온(Li+)을 포함하는 중합체들은 그럼에도 예컨대 유리 전이 온도의 감소를 위해, 및/또는 이온 이동성 및/또는 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율의 증가를 위해, 적어도 하나의 알칼리 금속염, 특히 리튬염, 예컨대 리튬 전도염과 조합되어, 예컨대 혼합되어 이용될 수 있다. 또한, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 및/또는 스페이서(X)는 경우에 따라 다른 특성들과 관련하여 역시 최적화될 수도 있다.
상기 실시형태의 특히 대안이 되거나 추가되는 한 구현예의 범위에서, Q는 양으로 하전된 그룹(Q+), 예컨대 양으로 하전된 측쇄 그룹(Q+)과 짝이온(Z-)을 나타낸다. 이 경우, 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은 스페이서(X)를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합될 수 있다. 이 경우, 양으로 하전된 그룹(Q+)은, 예컨대 이온성 액체(Ionic Liquid)의 양이온을 기반으로 하는 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, Q+의 양전하에 대한 짝이온으로서는 특히 짝이온 또는 음이온(Z-)이 함유될 수 있다. 짝이온(Z-)으로서는, 예컨대 리튬 셀들을 위한 공지된 전도염들의 모든 통상의 짝이온이 이용될 수 있다. 그러므로 특히 Z-는 음이온, 특히 전도염 음이온을 나타낼 수 있다. 양으로 하전된 그룹(Q+)을 통해, 특히 전도염들의 음이온들, 특히 리튬 전도염 음이온들이 배위되거나 또는 용매화될 수 있고, 특히 전도염, 특히 리튬 전도염의 해리는 증가될 수 있다. 그 결과, 다시금 마찬가지로 바람직한 방식으로 전달수는 특히 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 대한 양으로 하전된 그룹(Q+)의 공유 결합을 통해 증가될 수 있으며, 그리고 경우에 따라서 전도염의 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들의 이동성과 그에 따른 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율은 증가될 수 있다. 따라서, 또한, 바람직한 방식으로 유전 상수 역시 증가될 수 있는데, 이는 폴리설파이드 용해성에 대한 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며, (그리고 더욱 정확하게 말하면 폴리설파이드 용해성이 감소되는 방식으로 영향을 미칠 수 있으며), 이런 긍정적인 영향은 특히 황-탄소 복합체들, 예컨대 황-중합체 복합체들 및/또는 황-탄소 개질 복합체들, 특히 복합체의 중합체에 결합된, 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 황-중합체 복합체들, 예컨대 황-폴리아크릴니트릴 복합체들, 예컨대 SPAN의 경우 특히 바람직하게 작용할 수 있다. 이 경우, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 및/또는 스페이서(X)는 경우에 따라 다른 특성들과 관련하여 최적화될 수 있다. 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)을 포함하는 중합체들은 적어도 하나의 알칼리 금속염, 예컨대 알칼리 금속 전도염, 특히 리튬염, 예컨대 리튬 전도염과 조합되어, 예컨대 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 실시형태의 특히 대안이 되거나 추가되는 한 구현예의 범위에서, Q는 비하전된 그룹(Q), 예컨대 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들(Li+)을 배위하거나 또는 용매화할 수 있는 비하전된 관능성 측쇄 그룹을 나타낸다. 이 경우, 특히 비하전된 그룹(Q)은 스페이서(X)를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합될 수 있다. 이 경우, 비하전된 그룹(Q)은 예컨대 전해질 용매로부터 유도될 수 있는 그룹을 나타낼 수 있다. 비하전된 그룹(Q)을 통해, 바람직한 방식으로, 알칼리 금속 이온들, 예컨대 리튬 이온들은 배위되거나 또는 용매화될 수 있다. 따라서, 바람직한 방식으로, 알칼리 이온들, 예컨대 리튬 이온들의 이동성이 특히 전해질 용매로부터 유도될 수 있는 그룹의 유입을 통해 증가될 수 있으며, 그리고 그에 따라 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율은 증가될 수 있다. 이 경우, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 및/또는 스페이서(X)는 경우에 따라 다른 특성들과 관련하여 최적화될 수 있다. 단지 비하전된 그룹들(Q)만을 운반하고 특히 결합된 전하들, 예컨대 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들은 운반하지 않는 중합체들은 우선 단지 이온 전도력이 있고, 예컨대 리튬 이온 전도력이 있으며, 그리고 예컨대 알칼리 금속염, 예컨대 알칼리 금속 전도염, 특히 리튬염의 첨가를 통해, 예컨대 알칼리 금속염, 예컨대 알칼리 금속 전도염, 특히 리튬염과의 혼합 및 특히 염의 용매화를 통해 이온 전도성이 되는, 예컨대 리튬 이온 전도성이 될 수 있다. 그러므로 특히 비하전된 그룹(Q)을 포함하는 중합체들은 적어도 하나의 알칼리 금속염, 예컨대 알칼리 금속 전도염, 특히 리튬염, 예컨대 리튬 전도염과 조합되어, 예컨대 혼합되어 이용될 수 있다.
이 경우, 전체적으로, 그룹(Q), 예컨대 Q 또는 Q- 또는 Q+를 통해, 바람직한 방식으로 무기 이온 전도체로부터, 및/또는 경우에 따라 전도염으로부터 알칼리 금속 이온들, 예컨대 리튬 이온들의 해리가 촉진될 수 있거나, 또는 알칼리 이온, 특히 리튬 이온과 무기 이온 전도체 및/또는 경우에 따른 전도염 간의 배위가 약화될 수 있다. 그 결과, 바람직한 방식으로, 전달수 및/또는 이온들, 예컨대 리튬 이온들의 이동성과 그에 따른 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율은 영향을 받고/받거나 증가될 수 있다. Q-의 경우, 바람직한 방식으로 매우 높은 전달수가 달성될 수 있으며, 그럼으로써 (특히 충전/방전 동안 표면 전류 밀도가 높은 경우에) Q-를 구비한 셀의 낮은 분극 전압과 그에 따른 높은 성능이 달성될 수 있다. 그룹(Q)이 중합체 골격(-[A]-)에 직접 또는 간접적으로 결합되는 것을 통해, 바람직한 방식으로 (유사한 중합체들과, 유사하지만, 그러나 유리되거나 결합되지 않은 그룹들(Q)로 이루어진 혼합물에 비해) 그룹(Q), 예컨대 Q 또는 Q+ 또는 Q-의 국소화가 달성될 수 있다. 그룹(Q), 예컨대 Q 또는 Q+ 또는 Q-의 국소화를 통해, 다시금 바람직한 방식으로, 예컨대 저분자 에테르 화합물들의 경우에 발생할 수도 있는 사항들로서, 그룹(Q)의 이격 확산과 예컨대 그에 따라 그렇지 않으면 경우에 따라 수반되는 부가 반응들, 예컨대 분리판(separator) 및/또는 애노드 보호층의 팽창 및/또는 애노드의 저하가 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 안정성 및 결합제 기능은 개선될 수도 있다. 그 밖에도, 상기 유형의 중합체들은 (액체 전해질에 비해) 특히 낮은 증기압력을 가질 수 있으며, 이는 상대적으로 높은 작동 온도에서도 상기 유형의 중합체를 구비한 셀을 신뢰성 있게 작동하는 것을 가능하게 한다. 또한, 바람직한 방식으로, 스페이서(X)를 통해 (예컨대 스페이서의 유형 및/또는 스페이서의 길이를 통해), 및/또는 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)를 통해 [예컨대 중합체 골격 형성 단위(들)(-[A]-) 및/또는 그 구조를 통해] 유리 전이 온도와 같은 추가 특성들 및/또는 중합체 또는 중합체 전해질의 또 다른 특성들도 설정될 수 있다. 이 경우, 스페이서(X)를 통해, 바람직한 방식으로, 특히 유리 전이 온도 및/또는 중합체 또는 중합체 전해질의 기계적 특성들이 설정될 수 있다. 이 경우, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 경우에 따라 또 다른 특성들, 예컨대 기계적 특성들과 관련하여 최적화될 수 있다.
따라서 전체적으로 바람직한 방식으로, 알칼리 금속-황 셀들, 예컨대 리튬-황 셀들 및/또는 나트륨-황-셀들, 특히 리튬-황 셀들, 예컨대 리튬-SPAN 셀들의 제조 및 구조는 간소화될 수 있고, 이들 셀의 용량 유지 또는 주기 안정성, 유효수명 및 안전성은 증가될 수 있다.
상기 실시형태의 한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는, 하기 화학식:
Figure pat00003
의 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 공중합체, 예컨대 블록-공중합체, 예컨대 멀티-블록-공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 및/또는 중합체 혼합물, 및/또는 단독중합체를 포함하거나 또는 그 자체이다.
Q가 음으로 하전된 그룹(Q-)을 포함하는 점에 한해, 중합체 또는 중합체 전해질은 예컨대 하기 화학식:
Figure pat00004
의 반복 단위를 갖는다.
짝이온(Z+)은 특히 알칼리 이온을 나타내고, 예컨대 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온(Li+)을 나타낼 수 있다. 이 경우, 그룹(Q-), 예컨대 설포네이트 그룹의 음전하로 인해, 바람직한 방식으로 바로 예컨대 리튬(Li+)은 그룹(Q-), 예컨대 설포네이트 그룹의 음전하에 대한 짝이온일 수 있으며, 그리고 특히 이온 전도율을 제공할 수 있다. 따라서, 바람직한 방식으로 전도염의 첨가 혼합은 생략될 수 있다. 그러므로 특히 Z+는 리튬 이온(Li+)을 나타낼 수 있다.
음으로 하전된 그룹(Q-)은 예컨대 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온을 기반으로 하는 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹, 예컨대 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹(TFSI-: F3C-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹(PFSI-: F5C2-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 플루오로설포닐이미드 그룹(FSI: F-SO2-(N-)-SO2-)을 나타내고/내거나 이온성 액체(Ionic Liquid)의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 예컨대 피라졸리드 그룹 또는 이미다졸리드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 (단순한) 설포네이트 그룹 또는 트리플루오로메탄설포네이트 그룹(트리플레이트, -SO3CF2-), 및/또는 설페이트 그룹 및/또는 카복실레이트 그룹을 나타내고/내거나 인산 기반 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 포스페이트 그룹을 나타내고/내거나 이미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 설포닐이미드 그룹, 예컨대 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹(TFSI-: F3C-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹(PFSI-: F5C2-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 플루오로설포닐이미드 그룹(FSI: F-SO2-(N-)-SO2-)을 나타내고/내거나 아미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 2차 아미드(-R-NHR)의 음이온을 기반으로 하는 그룹을 나타내고/내거나 카복실산 아미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 이차 카복실산 아미드(-CO-NHR)의 음이온을 기반으로 하는 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, [특히 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 음으로 하전된 그룹(Q-)의 공유 결합을 통해] 1에 가까운 높은 전달수가 제공될 수 있다. 따라서 추가로 바람직한 방식으로 유전 상수가 증가될 수 있으며, 이는 폴리설파이드 용해성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며(더욱 정확하게 말하면 폴리설파이드 용해성이 감소되는 방식으로 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며), 이는, 언급한 것처럼, 특히 황-탄소 복합체들, 예컨대 황-중합체 복합체들 및/또는 황-탄소 개질 복합체들, 특히 복합체의 중합체에 결합된, 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유하는 황-중합체 복합체들, 예컨대 황-폴리아크릴니트릴 복합체들, 특히 SPAN의 경우 특히 바람직하게 작용할 수 있다.
그러므로 특별한 실시형태의 범위에서, 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 리튬 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온을 기반으로 하는 그룹, 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 및/또는 설페이트 그룹, 및/또는 카복실레이트 그룹, 및/또는 포스포른산 기반 음이온을 기반으로 하는 그룹, 및/또는 이미디의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 및/또는 아미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 및/또는 카복실산 아미드의 음이온을 기본으로 하는 그룹을 나타낸다.
상기 실시형태의 한 구현예에 따라서, 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 설포닐이미드 그룹, 특히 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹(F3C-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹(F5C2-SO2-(N-)-SO2-) 및/또는 플루오로설포닐이미드 그룹(F-SO2-(N-)-SO2-), 특히 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 특히 (단순한) 설포네이트 그룹 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트 그룹을 나타낸다. 예컨대 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹 또는 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹, 또는 플루오로설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹 또는 트리플루오로메탄설포네이트 그룹을 나타낼 수 있다. 특별한 구현예의 범위에서, 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 설포네이트 그룹 또는 설포닐이미드 그룹, 특히 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, Z+는 리튬 이온을 나타낼 수 있다. 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹, 특히 설포닐이미드 그룹을 통해, 바람직한 방식으로, 비교적 약하며, 그리고 그에 따라 이온 이동성, 특히 리튬 이온 이동성 및 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율을 증가시키는 양이온들, 특히 리튬 이온들의 배위가 달성될 수 있다. 이 경우, Z+는 특히 리튬 이온을 나타낼 수 있다.
특히 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 그룹, 특히 적어도 하나의 설포닐이미드 그룹으로 치환되고(벤젠설포닐이미드 그룹, 예컨대 리튬 벤젠설포닐이미드 그룹)/되거나 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 설포네이트 그룹으로 치환되고(벤젠설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 벤젠설포네이트 그룹)/되거나 적어도 하나의 설페이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 카복실레이트 그룹으로 치환되고/되거나 인산 기반 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 그룹, 특히 적어도 하나의 포스페이트 그룹으로 치환되고/되거나 이미드의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 그룹으로 치환되고/되거나 아미드의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 그룹으로 치환되고/되거나 카복실산 아미드의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 그룹으로 치환되는 벤젠 그룹을 나타낼 수 있다. 예컨대 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 적어도 하나의 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹, 및/또는 적어도 하나의 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹, 및/또는 적어도 하나의 플루오로설포닐이미드 그룹, 특히 적어도 하나의 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹으로 치환되는 벤젠 그룹을 나타낼 수 있다. 한 구현예의 범위에서, Q-는 벤젠설포네이트 그룹 또는 벤젠설폰이미드 그룹, 특히 벤젠설포네이트 그룹을 나타낸다. 벤젠 그룹은, 바람직한 방식으로 매우 다양한 중합체 골격들에 그룹, 예컨대 설포네이트를 간단한 방식으로 결합하는 것을 가능하게 한다. 추가로, 벤젠 그룹은 복수의 그룹, 예컨대 설포네이트 그룹, 및/또는 하나 또는 복수의 알킬렌 옥사이드 그룹처럼 이온 전도율을 증가시키는 추가 치환기들을 간단한 방식으로 결합할 수 있는 가능성을 제공한다. 벤젠 그룹, 특히 상기 유형으로 관능화된 벤젠 그룹을 함유하는 중합체는 바람직한 방식으로 특히 상기 유형으로 관능화된 스티렌, 예컨대 4-(스티렌설포닐)(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 또는 앞에서 언급한 음이온 그룹들로 관능화된 스티렌의 이중결합의 중합반응을 통해 간단한 방식으로 형성될 수 있다. 중합체 골격에 음이온 관능기의 연결은 예컨대 방향족 탄소 6원 환 내 음이온 그룹에 대한 파라 위치(para position)에서 관능성 그룹을 통해서도 수행될 수 있다. 또한, 방향족 탄소 6원 환은 이온 전도율을 증가시키는 추가 치환기들을 간단한 방식으로 결합시킬 수 있는 가능성을 제공한다.
그러므로 상기 실시형태의 특별한 구현예의 범위에서, 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 벤젠설포닐이미드 그룹, 예컨대 파라- 및/또는 오르토- 및/또는 메타-벤젠설포닐이미드 그룹, 예컨대 파라-벤젠설포닐이미드 그룹을 나타내고/내거나 벤젠설포네이트 그룹, 예컨대 벤젠설포네이트 그룹, 예컨대 파라- 및/또는 오르토- 및/또는 메타-벤젠설포네이트 그룹, 예컨대 파라-벤젠설포네이트 그룹을 나타낸다. 이 경우, 벤젠설포닐이미드 그룹들 및/또는 벤젠설포네이트 그룹들, 예컨대 파라-, 오르토- 및/또는 메타-벤젠설포닐이미드 그룹, 및/또는 파라-, 오르토- 및/또는 메타-벤젠설포네이트 그룹, 특히 파라-벤젠설포닐이미드 그룹 및/또는 파라-벤젠설포네이트 그룹은 앞에서 설명한 것처럼 특히 바람직할 수 있다.
상기 유형의 중합체들은, 특히 바람직하게는, 특히 캐소드 물질 내에서 리튬 이온 전도력이 있는 전해질, 예컨대 고체 전해질로서, 예컨대 캐소드 활성 물질로서의 황-탄소 복합체, 예컨대 중합체, 특히 전기 전도력이 있는 중합체와 황으로 이루어진 복합체, 특히 황-폴리아크릴니트릴(PAN) 복합체, 예컨대 SPAN과 함께, 예컨대 리튬-황 셀 내에서 이용되거나 사용될 수 있다.
상기 실시형태의 특별한 구현예의 범위에서, Q-는 설포닐이미드 그룹, 예컨대 벤젠설포닐이미드 그룹을 나타낸다. 따라서 바람직한 방식으로 약한 음이온을 통해, 비교적 약하면서 그에 따라 이온 이동성, 특히 리튬 이온 이동성과 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율을 증가시키는 양이온들, 특히 리튬 이온들의 배위가 달성될 수 있다.
상기 실시형태의 추가의 특별한 구현예의 범위에서, Q-는 설포네이트 그룹, 예컨대 벤젠설포네이트 그룹을 나타낸다.
Q가 양으로 하전된 그룹(Q+)을 포함하는 점에 한해, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 예컨대 하기 화학식:
Figure pat00005
의 반복 단위를 포함할 수 있다.
추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 양으로 하전된 그룹(Q+)은, 이온성 액체(Ionic Liquid)의 양이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 피리디늄 그룹, 또는 암모늄 그룹, 특히 4급 암모늄 그룹, 또는 이미다졸륨 그룹, 또는 피페리디늄 그룹, 또는 피롤리디늄 그룹, 또는 포스포늄 그룹, 특히 4급 포스포늄 그룹, 또는 구아니디늄 그룹, 또는 모르폴리늄 그룹, 또는 우로늄 그룹(uronium group), 또는 티오우로늄 그룹을 나타낸다. 짝이온(Z-)으로서는 예를 들면, 공지된 리튬염, 특히 리튬 전도염의 예컨대 모든 통상의 짝이온이 이용될 수 있다. 그러므로 특히 Z-는 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온을 나타낸다. 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 그룹들(Q+), 특히 피리디늄 그룹들, 암모늄 그룹들, 이미다졸륨 그룹들, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹들, 포스포늄 그룹들, 구아니디늄 그룹들, 모르폴리늄 그룹들, 우로늄 그룹들 및/또는 티오우로늄 그룹들을 통해, 바람직하게는, 예컨대 전도염 및/또는 무기 이온 전도체의 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들의 해리가 증가될 수 있으며, 그 결과 다시금 바람직한 방식으로 전달수와 경우에 따라 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들의 이동성과 그에 따른 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율뿐만 아니라 유전 상수도 증가될 수 있으며, 그에 따른 폴리설파이드 용해성은 감소될 수 있다.
피리디늄 그룹은, 특히 피리디늄으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다. 암모늄 그룹은 특히 암모늄으로부터 유도될 수 있는 그룹, 특히 4급 암모늄 그룹을 의미할 수 있다. 이미다졸륨 그룹은 특히 이미다졸륨으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다. 피페리디늄 그룹은 특히 피페리디늄으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다. 피롤리디늄 그룹은 특히 피롤리디늄으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다. 포스포늄 그룹은 특히 포스포늄으로부터 유도될 수 있는 그룹, 특히 4급 포스포늄 그룹을 의미할 수 있다. 구아니디늄 그룹은 특히 구아니디늄으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다. 모르폴리늄 그룹은 특히 모르폴리늄으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다. 우로늄 그룹은 특히 우로늄으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다. 티오우로늄 그룹은 특히 티오우로늄으로부터 유도될 수 있는, 특히 치환 또는 비치환된 그룹을 의미할 수 있다.
예컨대 양으로 하전된 그룹(Q+)은, 그룹 자신의 양자(들)가 치환기를 통해 치환되는 피리디늄 그룹, 또는 암모늄 그룹, 특히 4급 암모늄 그룹, 또는 이미다졸륨 그룹, 또는 피페리디늄 그룹, 또는 피롤리디늄 그룹, 또는 포스포늄 그룹, 특히 4급 포스포늄 그룹, 또는 구아니디늄 그룹, 또는 모르폴리늄 그룹, 또는 우로늄 그룹, 또는 티오우로늄 그룹을 나타낸다.
특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은, 피리디늄 그룹, 또는 암모늄 그룹, 특히 4급 암모늄 그룹, 또는 이미다졸륨 그룹, 또는 피페리디늄 그룹, 또는 피롤리디늄 그룹, 또는 포스포늄 그룹, 특히 4급 포스포늄 그룹을 나타낼 수 있다. 예컨대 Q+는 암모늄 그룹, 특히 4급 암모늄 그룹, 또는 이미다졸륨 그룹, 또는 피리디늄 그룹을 나타낼 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 이온 전도율 및 유전 상수는 비교적 간단한 방식으로 증가될 수 있다.
상기 실시형태의 한 구현예의 범위에서, Z-는 리튬 전도염 음이온을 나타낸다. 따라서, 바람직한 방식으로, 리튬 전도염의 해리는 증가될 수 있고, 이런 방식으로 리튬 전도염의 리튬 이온들의 이동성과 그에 따른 리튬 이온 전도율 역시도 증가될 수 있다.
예컨대 Z-는, 퍼클로레이트(ClO4 -), 테트라플루오로보레이트(BF4-), 트리플루오로메탄설포네이트(트리플레이트-, F3CSO3 -), 비스옥살레이트보레이트(BOB-,
Figure pat00006
), 헥사플루오로포스페이트(PF6 -), 브로마이드(Br-) 또는 요오다이드(I-) 또는 클로라이드(Cl-), (비스-)트리플루오로메탄설포닐이미드(TFSI-: F3C-SO2-(N-)-SO2-CF3), 또는 디플루오로옥살레이토보레이트(DFOB-:
Figure pat00007
)를 나타낼 수 있다. 상기 음이온들은, 흔히 리튬 전도염 음이온으로서 이용된다. 그러므로 상기 음이온들은 리튬 전도염들의 용매화를 위해 특히 바람직하게 이용될 수 있다.
그러므로 상기 실시형태의 한 구현예의 범위에서, Z-는 퍼클로레이트, 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트, 및/또는 테트라플루오로보레이트, 및/또는 비스옥살레이토보레이트, 및/또는 헥사플루오로포스페이트, 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 및/또는 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드, 및/또는 비스(플루오로설포닐)이미드, 특히 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트(DFOB), 및/또는 브로마이드, 및/또는 요오다이드, 및/또는 클로라이드를 나타낸다. 특히 Z-는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 및/또는 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드, 및/또는 비스(플루오로설포닐)이미드, 특히 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 트리플루오로메탄설포네이트, 및/또는 테트라플루오로보레이트, 및/또는 비스옥살레이토보레이트, 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트(-DFOB) 및/또는 브로마이드, 및/또는 요오다이드, 및/또는 클로라이드를 나타낼 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 상대적으로 더 높은 열적 안정성이 달성될 수 있다.
특별한 구현예의 범위에서, Z-는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(TFSI-: F3C-SO2-(N-)-SO2-CF3), 및/또는 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드(BETI-: F5C2-SO2-(N-)-SO2-C2F5), 및/또는 비스(플루오로설포닐)이미드(FSI: F-SO2-(N-)-SO2-F), 특히 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트(트리플레이트, SO3-CF3)를 나타낸다. 크고 약한 음이온들, 즉 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 및/또는 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드, 및/또는 비스(플루오로설포닐)이미드, 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트, 특히 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(TFSI-)를 통해, 바람직한 방식으로, 비교적 약하면서, 그에 따라 이온 이동성, 특히 리튬 이온 이동성과 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율을 증가시키는 양이온들, 특히 리튬 이온들의 배위가 달성될 수 있으며, 그리고 예컨대 중합체 또는 중합체 전해질 내에서 전도염들의 용해성뿐만 아니라, 경우에 따라서 열적 안정성 역시도 개선될 수 있다.
상기 유형의 중합체들 또는 중합체 전해질들은, 특히 바람직하게는, 캐소드 물질 내에서 특히 리튬 이온 전도 가능한 전해질로서, 예컨대 고체 전해질로서, 예컨대 캐소드 활성 물질로서의 황-탄소 복합체, 예컨대 중합체, 특히 전기 전도력이 있는 중합체와 황으로 이루어진 복합체, 특히 황-폴리아크릴니트릴(PAN) 복합체, 예컨대 SPAN과 함께, 예컨대 리튬-황 셀 내에서 이용되거나 사용될 수 있다.
Q가 중성 그룹인 점에 한해, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00008
의 반복 단위를 가질 수 있다.
비하전된 그룹(Q)을 통해, 바람직한 방식으로, 전도염들, 예컨대 알칼리염들, 특히 리튬 전도염들에 의해, 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들이 배위되거나 용매화될 수 있으며, 그리고 이런 방식으로 알칼리 이온들, 예컨대 리튬 이온들의 이동성과 그에 따른 중합체 또는 중합체 전해질의 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율은 증가될 수 있다. 이는 예컨대 스페이서(X)의 선택을 통해 증진될 수 있다.
추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 비하전된 그룹(Q)은 특히 전해질 용매로부터 유도될 수 있는 그룹, 예컨대 사이클릭 카보네이트 그룹, 또는 락톤 그룹, 특히 사이클릭 락톤 그룹, 또는 사이클릭 카바메이트 그룹, 또는 비환형 카보네이트 그룹, 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 또는 비환형 카바메이트 그룹, 또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹을 나타낸다. 이 경우, 사이클릭 카보네이트 그룹 또는 락톤 그룹 또는 사이클릭 카바메이트 그룹 또는 비환형 카보네이트 그룹 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 또는 비환형 카바메이트 그룹 또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 그 결과 바람직한 방식으로 알킬렌이온들, 예컨대 리튬 이온들의 이동성과 그에 따른 중합체 또는 중합체 전해질의 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율이 증가될 수 있기 때문이다.
상기 실시형태의 특별한 구현예의 범위에서, Q는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹을 나타낸다. 따라서, 바람직한 방식으로, 유리 전이 온도는 감소될 수 있고/있거나 리튬 이온 전도율은 증가될 수 있다.
상기 실시형태의 또 다른 구현예의 범위에서, 비하전된 그룹(Q)은 사이클릭 카보네이트 그룹, 또는 락톤 그룹, 또는 사이클릭 카바메이트 그룹, 또는 비환형 카보네이트 그룹, 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낸다. 상기 그룹들의 높은 극성을 통해, 상기 그룹들은 바람직한 방식으로 중합체 또는 중합체 전해질의 이온 해리 및 유전 상수를 증가시킬 수 있고, 그에 따라 바람직한 방식으로 폴리설파이드 용해성을 감소시킬 수 있으며, 이는 특히 SPAN과 같은 황-폴리아크릴니트릴 복합체들의 경우 특히 바람직할 수 있다.
상기 실시형태의 추가 구현예의 범위에서, 비하전된 그룹(Q)은 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 예컨대 락톤 그룹을 나타내거나, 또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹을 나타낸다. 상기 그룹들의 높은 극성을 통해, 상기 그룹들은 바람직한 방식으로, 중합체 또는 중합체 전해질의 유전 상수를 증가시킬 수 있고, 그에 따라 바람직한 방식으로 폴리설파이드 용해성을 감소시킬 수 있으며, 이는 특히 SPAN과 같은 황-폴리아크릴니트릴 복합체들의 경우 특히 바람직할 수 있다.
상기 실시형태의 또 다른 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은, 사이클릭 카보네이트 그룹, 또는 락톤 그룹, 또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 카바메이트 그룹, 또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낸다. 이 경우, 특히 Q는 사이클릭 카보네이트 그룹, 또는 락톤 그룹, 특히 사이클릭 락톤 그룹, 또는 사이클릭 카바메이트 그룹을 나타낼 수 있다. 사이클릭 카보네이트 그룹들, 락톤 그룹들, 및/또는 사이클릭 카바메이트 그룹은 중합체의 이온 전도율의 증대를 위해 전체적으로 특히 바람직할 수 있다.
상기 실시형태의 특별한 구현예의 범위에서, Q는, 예컨대 5원 환, 또는 6원 환, 또는 7원 환, 특히 5원 환을 형성하는 사이클릭 카보네이트 그룹을 나타낸다. 상기 실시형태의 추가의 특별한 구현예의 범위에서, Q는, 예컨대 5원 환, 또는 6원 환, 또는 7원 환, 특히 5원 환을 형성하는 락톤 그룹을 나타낸다. 상기 실시형태의 추가의 특별한 구현예의 범위에서, Q는, 예컨대 5원 환, 또는 6원 환, 또는 7원 환, 특히 5원 환을 형성하는 사이클릭 카바메이트 그룹을 나타낸다. 상기 실시형태의 추가의 특별한 구현예의 범위에서, Q는 비환형 카보네이트 그룹을 나타낸다. 상기 실시형태의 추가의 특별한 구현예의 범위에서, Q는 비환형 카복실산 에스테르 그룹을 나타낸다. 상기 실시형태의 추가의 특별한 구현예의 범위에서, Q는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낸다.
추가의 특별한 실시형태의 범위에서, Q는 수소, 또는 알킬 그룹, 특히 메틸 그룹 또는 에틸 그룹을 나타낸다.
상기 유형의 중합체들 또는 중합체 전해질들은 특히 바람직하게는, 특히 캐소드 물질 내의 리튬 이온 전도력이 있는 전해질, 예컨대 고체 전해질로서, 예컨대 캐소드 활성 물질로서의 황-탄소 복합체, 예컨대 중합체, 특히 전기 전도력이 있는 중합체와 황으로 이루어진 복합체, 특히 황-폴리아크릴니트릴(PAN) 복합체, 예컨대 SPAN과 함께, 예컨대 리튬-황 셀 내에서 이용되거나 사용될 수 있다.
한 추가 실시형태의 범위에서, 캐소드 물질 또는 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는, 그 밖에도, 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염을 포함한다. 따라서, 경우에 따라, 이온 전도율, 특히 리튬 이온 전도율은 계속하여 증가될 수 있다. 각각의 중합체에 따라서, 높은 전달수에도 불구하고, 전도염, 특히 리튬 전도염의 낮은 첨가 혼합은, 중합체의 유리 전이 온도를 감소시키고 그에 따라 시스템 내에서 리튬 이온들의 전체 이동성을 높이기 위해 바람직할 수 있지만, 그러나 이는 전달수의 감소를 감수할 수도 있다. 이런 경우에, 이상적인 방식으로, 자신의 음이온이 그룹(Q)과 적합하게 상호작용하는 전도염, 특히 리튬 전도염이 이용될 수 있다. 예컨대 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(LiTFSI)가 설포닐이미드 그룹의 경우에 이용될 수 있다.
적어도 하나의 전도염은 예컨대 리튬 전도염 또는 나트륨 전도염일 수 있고,특히 리튬 전도염일 수 있다. 리튬 전도염으로서는 통상의 리튬 전도염이 이용될 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 리튬 전도염은, 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6), 및/또는 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(LiTFSI), 및/또는 리튬 비스옥살레이토보레이트(LiBOB), 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트(LiTriflate), 및/또는 리튬 퍼클로레이트(LiClO4), 및/또는 리튬 디플루오로옥살레이토보레이트(LiDFOB), 및/또는 리튬 테트라플루오로보레이트(LiBF4), 및/또는 리튬 브로마이드(LiBr), 및/또는 리튬 요오다이드(LiI), 및/또는 리튬 클로라이드(LiCl)를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 이 경우, 음이온(Z-) 및 적어도 하나의 리튬 전도염의 음이온은 서로 상이하거나 또는 동일할 수 있다.
상기 실시형태의 한 구현예의 범위에서, 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염의 음이온 및 Z- 또는 Q-는 예컨대 설포닐이미드, 예컨대 트리플루오로메탄설포닐이미드 및/또는 펜타플루오로에탄설포닐이미드 및/또는 플루오로설포닐이미드, 특히 트리플루오로메탄설포닐이미드의 동일한 음이온 류에서 선택된다. 따라서, 바람직한 방식으로 의도하지 않은 부가 반응들은 방지될 수 있으며, 그리고 특히 적어도 하나의 전도염의 음이온 및 Z- 또는 Q-는 알칼리 이온들, 특히 리튬 이온들을 유사한, 예컨대 동일한 세기로 배위하는 점이 달성될 수 있으며, 이는 이온 이동성에 바람직하게 작용할 수 있다.
한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은 하기 화학식의 적어도 하나의 반복 단위를 가지면서 특히 적어도 하나의 이온 전도력이 있거나 이온 전도성인, 예컨대 리튬 이온 전도력이 있거나 리튬 이온 전도성인 중합체를 포함한다:
Figure pat00009
상기 화학식에서,
Q는 음으로 하전된 그룹(Q-) 및 짝이온(Z+), 특히 리튬 이온을 나타내고/내거나
스페이서(X)는, 특히 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온, 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의, 경우에 따라 추가되는 음으로 하전된 그룹(Q-), 또는 설포네이트 그룹, 예컨대 적어도 하나의 설포닐이미드 그룹, 및/또는 적어도 하나의 설포네이트 그룹, 및 짝이온(Z+), 예컨대 알칼리 이온, 특히 리튬 이온을 포함한다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은 하기 화학식의 적어도 하나의 반복 단위를 가지면서, 적어도 하나의 특히 이온 전도력이 있거나 이온 전도성인, 예컨대 리튬 이온 전도력이 있거나 리튬 이온 전도성인 중합체를 포함한다:
Figure pat00010
상기 화학식에서,
Q는 양으로 하전된 그룹(Q+) 및 짝이온(Z-)을 나타내고/내거나
스페이서(X)는, 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의, 경우에 따라 추가되는 양으로 하전된 그룹(Q+), 예컨대 적어도 하나의 암모늄이온 그룹 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 이미다졸륨 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피페리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피롤리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 포스포늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 구아니디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 모르폴리늄 그룹, 적어도 하나의 우로늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 티오우로늄 그룹과, 짝이온(Z-), 예컨대 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온을 포함한다. 양으로 하전된 그룹들(Q+)을 통해, 바람직한 방식으로 예컨대 전도염 및/또는 무기 이온 전도체의 이온 해리와 그에 따른 이온 전도율이 증가될 수 있다. 그러나 상기 유형의 중합체들은 단지 이온 전도력이 있을 뿐이고, 특히 리튬 이온 전도력이 있을 뿐이며, 그리고 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염과 조합되어, 예컨대 혼합되어 사용되어야 한다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은, 적어도 하나의 특히 이온 전도력이 있거나 이온 전도성인, 예컨대 리튬 이온 전도력이 있거나 리튬 이온 전도성인 중합체를 포함하고, 적어도 하나의 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드, 예컨대 폴리에틸렌 옥사이드, 및/또는 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹을 함유한 중합체, 및/또는 하기 화학식의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다:
Figure pat00011
상기 화학식에서,
Q는 비하전된 그룹(Q), 특히 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹을 나타내고/내거나,
스페이서(X)는 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹을 포함하고/하거나
중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 단위, 특히 에틸렌옥사이드 단위, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 단위를 포함한다.
이 경우, 캐소드 물질은 특히 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염을 포함할 수 있다. 알킬렌 옥사이드 단위들 또는 그룹들 및/또는 비하전된 그룹들(Q)을 통해, 바람직한 방식으로 이온 이동성과 그에 따른 이온 전도율이 증가될 수 있다. 그러나 상기 유형의 중합체들은 단지 이온 전도력이 있을 뿐이고, 특히 리튬 이온 전도력이 있을 뿐이며, 그리고 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염과 조합되어, 예컨대 혼합되어 사용되어야 한다.
한 특별한 실시형태의 범위에서, Q는 음으로 하전된 그룹(Q-) 및 짝이온(Z+)을 나타내고/내거나 양으로 하전된 그룹(Q+) 및 짝이온(Z-)을 나타낸다. 이는 특히 바람직한 것으로서 확인되었는데, 그 이유는 그 결과 이온 해리가 증가되고 폴리설파이드 용해성이 감소될 수 있기 때문이다. 이 경우, 이온 전도력이 있거나 또는 이온 전도성인 비하전된 그룹들, 예컨대 알킬렌 옥사이드 그룹들 및/또는 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹들 및/또는 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹들, 예컨대 락톤 그룹들 및/또는 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹들, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹들과 같은 알킬렌 옥사이드 그룹들 및/또는 폴리에테르들과 조합되어 음으로 하전된 그룹(Q-) 및 짝이온(Z+)을 포함하고/하거나 양으로 하전된 그룹(Q+) 및 짝이온(Z-)을 포함하는 반복 단위들이 특히 바람직할 수 있는데, 그 이유는 음 또는 양으로 하전된 그룹(Q- 또는 Q+)이 이온 해리를 증가시키고 비하전된 그룹(Q)을 통해서는 이온 이동성은 계속하여 증가될 수 있으며, 이는 전체적으로 이온 전도율, 예컨대 리튬 이온 전도율을 분명하게 증가시킬 수 있기 때문이다.
한 추가 실시형태의 범위에서, 스페이서(X)는, 적어도 하나의 특히 치환 또는 비치환된, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 그룹, 및/또는 적어도 하나의 특히 치환 또는 비치환된, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는 적어도 하나의 특히 치환 또는 비치환된 페닐렌 옥사이드 그룹, 예컨대 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 적어도 하나의 특히 치환 또는 비치환된 페닐렌 그룹, 예컨대 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 적어도 하나의 특히 치환 또는 비치환된 벤질렌 그룹, 예컨대 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 적어도 하나의 카보닐 그룹, 특히 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹, 및/또는 적어도 하나의 사이클릭 카보네이트 그룹, 및/또는 적어도 하나의 락톤 그룹, 및/또는 적어도 하나의 사이클릭 카바메이트 그룹, 및/또는 적어도 하나의 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 적어도 하나의 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 및/또는 적어도 하나의 비환형 카바메이트 그룹, 및/또는 적어도 하나의 에테르 산소, 및/또는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 적어도 하나의 특히 4급 암모늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 이미다졸륨 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피페리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피롤리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 특히 4급 포스포늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 구아니디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 모르폴리늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 우로늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 티오우로늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹, 예컨대 적어도 하나의 설포네이트 그룹, 및/또는 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포네이트 그룹, 및/또는 리튬-트리플루오로메탄설포닐 이미드 그룹, 특히 리튬 벤젠설포네이트 그룹, 및/또는 리튬-트리플루오로메탄설포닐이미드-벤젠 그룹을 포함한다. 이 경우, 스페이서(X)는 상기 그룹들의 조합물 역시도 포함할 수 있다. 상기 유형의 스페이서(X)를 통해, 바람직한 방식으로 중합체 또는 중합체 전해질의 이온 전도율은 전체적으로 증가될 수 있으며, 예컨대 중합체 골격을 통해 또 다른 특성들과 관련하여 최적화가 이루어질 수 있다. 스페이서(X) 내에 적어도 하나의 (경우에 따라 추가되는) 사이클릭 카보네이트 그룹, 및/또는 락톤 그룹, 및/또는 사이클릭 카바메이트 그룹, 및/또는 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 및/또는 비환형 카바메이트 그룹, 및/또는 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하여 양으로 하전된 그룹, 예컨대 특히 4급 암모늄 그룹, 및/또는 피리디늄 그룹, 및/또는 이미다졸륨 그룹, 및/또는 피페리디늄 그룹, 및/또는 피롤리디늄 그룹, 및/또는 특히 4급 포스포늄 그룹, 및/또는 구아니디늄 그룹, 및/또는 모르폴리늄 그룹, 및/또는 우로늄 그룹, 및/또는 티오우로늄 그룹, 및/또는 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹의 유입을 통해, 바람직한 방식으로, 이온 전도율은 [특히 대응하는 그룹들(Q, Q+ 및 Q-)과 관련하여 설명한 것처럼] 계속하여 증가될 수 있다.
상기 실시형태의 한 구현예의 범위에서, 스페이서(X)는 적어도 하나의 특히 치환 또는 비치환된, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹을 포함한다. 이 경우, 스페이서(X)는 예컨대 적어도 하나의, 예컨대 치환 또는 비치환된, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 프로필렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹을 포함할 수 있다. 이 경우, 특히 스페이서(X)는 적어도 하나의, 예컨대 치환 또는 비치환된, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-에틸렌옥사이드 그룹을 포함할 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 이온 이동성이 증가될 수 있다. 이는, 양으로 하전된 그룹(Q+)의 경우에, 및/또는 음으로 하전된 그룹(Q-)의 경우에, 특히 해리된 이온들을 이동시키고 이런 방식으로 이온 전도율을 높이기 위해, 특히 바람직할 수 있다.
스페이서(X)의 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹은 특히 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화될 수 있고, 특히 불화될 수 있으며, 예컨대 과불화될 수 있다. 할로겐화, 특히 불화, 예컨대 과불화를 통해, 바람직한 방식으로 폴리설파이드들의 용해성은 중합체 또는 중합체 전해질을 통해, 특히 알킬렌 옥사이드 그룹들을 통해 감소될 수 있으며, 이는, 캐소드 물질로서의 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체 및/또는 황-탄소 개질 복합체, 특히 복합체의 중합체에 결합된, 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유한 황-중합체 복합체, 예컨대 황-폴리아크릴니트릴 복합체, 예컨대 SPAN 복합체와 조합되어 사용될 때 특히 바람직할 수 있다.
상기 실시형태의 대안이 되거나 추가되는 한 추가 구현예의 범위에서, 스페이서(X)는, 적어도 하나의 카보닐 그룹, 특히 적어도 하나의 사이클릭 카보네이트 그룹, 및/또는 적어도 하나의 락톤 그룹, 및/또는 적어도 하나의 사이클릭 카바메이트 그룹, 및/또는 적어도 하나의 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 적어도 하나의 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 및/또는 적어도 하나의 비환형 카바메이트 그룹을 포함한다. 이 경우, 특히 스페이서(X)는, 적어도 하나의 비환형 카보네이트 그룹을 포함할 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 마찬가지로 이온 이동성이 증가될 수 있다. 이는, 양으로 하전된 그룹(Q+)의 경우에, 및/또는 음으로 하전된 그룹(Q-)의 경우에, 특히 해리된 이온들을 이동시키고 이런 방식으로 이온 전도율을 높이기 위해, 특히 바람직할 수 있다.
상기 실시형태의 대안이 되거나 추가되는 한 추가 구현예의 범위에서, 스페이서(X)는, 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의, 경우에 따라 추가되는 양으로 하전된 그룹(Q+), 예컨대 적어도 하나의 암모늄이온 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 이미다졸륨 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피페리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피롤리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 포스포늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 구아니디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 모르폴리늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 우로늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 티오우로늄 그룹을 포함한다. 이 경우, 스페이서(X)는 예컨대 적어도 하나의 암모늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹, 및/또는 적어도 하나의 이미다졸륨 그룹, 예컨대 적어도 하나의 암모늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹과, 짝이온(Z-), 예컨대 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온을 포함할 수 있다. 스페이서의 적어도 하나의, 경우에 따라 추가되는 양으로 하전된 그룹(Q+)은, 특히 앞에서 특히 양으로 하전되어 스페이서(X)를 통해 결합된 그룹들(Q+)의 범위에서 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 이온 해리는 증가될 수 있다. 이는, 양으로 하전된 그룹(Q+)의 경우에, 및/또는 비하전된 그룹(Q)의 경우에, 특히 이온 전도율을 계속하여 높이고 폴리설파이드 용해성을 계속하여 감소시키기 위해, 특히 바람직할 수 있다.
상기 실시형태의 대안이 되거나 추가되는 한 추가 구현예의 범위에서, 스페이서(X)는 적어도 하나의, 경우에 따라 추가되는 음으로 하전된 그룹(Q-)과 짝이온(Z+), 예컨대 알칼리 이온, 예컨대 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온을 포함한다. 스페이서의 적어도 하나의, 경우에 따라 추가되는 음으로 하전된 그룹(Q-)은 특히 앞에서 특히 음으로 하전되어 스페이서(X)를 통해 결합된 그룹들(Q-)의 범위에서 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 예컨대 스페이서(X)의 적어도 하나의, 경우에 따라 추가되는 음으로 하전된 그룹(Q-)은, 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온, 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹일 수 있다. 이 경우, 예컨대 스페이서(X)는 적어도 하나의 설포닐이미드 그룹, 예컨대 적어도 하나의 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹, 및/또는 퍼플루오로에탄설포닐이미드 그룹, 및/또는 플루오로설포닐이미드 그룹, 특히 적어도 하나의 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹, 및/또는 적어도 하나의 설포네이트 그룹을 포함할 수 있다. 이렇게 바람직한 방식으로 이온 해리가 증가될 수 있다. 이는, 음으로 하전된 그룹(Q-)의 경우에, 및/또는 비하전된 그룹(Q)의 경우에, 특히 이온 전도율을 계속하여 높이고 폴리설파이드 용해성을 계속하여 감소시키기 위해, 특히 바람직할 수 있다.
스페이서(X)의 적어도 하나의 알킬렌 그룹은 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자, 특히 ≥ 1 내지 ≤ 13의 탄소 원자, 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 4의 탄소 원자, 또는 ≥ 4 내지 ≤ 8의 탄소 원자, 및/또는 ≥ 9 내지 ≤ 13의 탄소 원자의 쇄 길이를 가질 수 있다. 이 경우, 예컨대 스페이서(X)의 알킬렌 그룹은, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 15, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 12, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 3의 조건인 화학식 -(CH2)a1-의 포화된 알킬렌 그룹을 나타낼 수 있다.
스페이서(X)의 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹은 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 프로필렌옥사이드 그룹일 수 있다. 특히 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹은, 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹일 수 있다. 특히 알킬렌 옥사이드 그룹 또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹은 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4의 반복 단위를 가질 수 있다. 이 경우, 예컨대 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 단위는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 1 ≤ 또는 2 ≤ b ≤ 4의 조건인 화학식 -[CH2-CH2-O-]b를 가질 수 있다.
중합체 골격(-[A]-) 및 그룹(Q), 예컨대 피리디늄 그룹, 암모늄 그룹, 이미다졸륨 그룹, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹, 포스포늄 그룹, 구아니디늄 그룹, 모르폴리늄 그룹, 우로늄 그룹, 티오우로늄 그룹, 환화 카보네이트 그룹, 락톤 그룹, 환화 카바메이트 그룹, 비환형 카보네이트 그룹, 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 비환형 카바메이트 그룹, 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹에서 스페이서(X)의 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹의 결합은 각각 특히 포화 및/또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 그룹, 예컨대 메틸렌 그룹들 및/또는 알콕시 그룹을 통해 수행될 수 있다. 이 경우, 스페이서(X)는 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 12, 특히 1 ≤ a1 ≤ 3, 1 ≤ b1 ≤ 10, 특히 1 ≤ 또는 2 ≤ b1 ≤ 4 및 1 ≤ a1' ≤ 12, 특히 1 ≤ a1' ≤ 3인 조건의 화학식 -(CH2)a1-[CH2-CH2-O-]b1-(CH2)a1'-를 갖는 알킬-알킬렌 옥사이드-알킬 그룹, 예컨대 알킬-올리고-알킬렌 옥사이드-알킬 그룹일 수 있거나, 또는 예컨대 1 ≤ a2 ≤ 12, 특히 1 ≤ a2 ≤ 3, 1 ≤ b2 ≤ 10, 특히 1 ≤ 또는 2 ≤ b2 ≤ 4 및 1 ≤ a2' ≤ 12, 특히 1 ≤ a2' ≤ 3인 조건의 화학식 -(CH2)a2-O-[CH2-CH2-O-]b2-(CH2)a2'-를 갖는 알콕시-알킬렌 옥사이드-알킬 그룹, 예컨대 알콕시-올리고-알킬렌 옥사이드-알킬 그룹일 수 있다.
스페이서(X)의 적어도 하나의 페닐렌 옥사이드 그룹 및/또는 적어도 하나의 페닐렌 그룹 및/또는 적어도 하나의 벤질렌 그룹은 특히 하나 또는 복수의 알킬 측쇄 및/또는 하나 또는 복수의 알킬렌 옥사이드 측쇄, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 측쇄, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 측쇄, 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 측쇄, 및/또는 하나 또는 복수의 사이클릭 카보네이트 그룹 및/또는 락톤 그룹 및/또는 사이클릭 카바메이트 그룹 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 및/또는 비환형 카바메이트 그룹, 및/또는 하나 또는 복수의 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄이온 그룹 및/또는 피리디늄 그룹 및/또는 이미다졸륨 그룹 및/또는 피페리디늄 그룹 및/또는 피롤리디늄 그룹 및/도는 특히 4급 포스포늄 그룹 및/또는 구아니디늄 그룹 및/또는 모르폴리늄 그룹 및/또는 우로늄 그룹 및/또는 티오우로늄 그룹 및/또는 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포네이트 그룹으로 치환될 수 있다. 따라서 이온 전도율은 바람직한 방식으로 [특히 대응하는 그룹들(Q, Q+ 및 Q-)과 관련하여 설명한 것처럼] 계속하여 증가될 수 있다. 예컨대 스페이서(X)는 하나 또는 복수의 페닐렌 옥사이드 그룹 및/또는 페닐렌 그룹 및/또는 벤질렌 그룹을 포함할 수 있다. 이 경우, 스페이서(X)의 페닐렌 옥사이드 그룹들 및/또는 페닐렌 그룹들 및/또는 벤질렌 그룹들 사이에 (각각) 하나의 특히 포화되고/되거나 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되거나 불화된 알킬렌 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹이 삽입될 수 있다.
이 경우, 중합체 골격(-[A]-) 및 그룹(Q), 예컨대 사이클릭 카보네이트 그룹, 락톤 그룹, 사이클릭 카바메이트 그룹, 비환형 카보네이트 그룹, 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 비환형 카바메이트 그룹, 피리디늄 그룹, 암모늄 그룹, 이미다졸륨 그룹, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹, 포스포늄 그룹, 구아니디늄 그룹, 모르폴리늄 그룹, 우로늄 그룹, 티오우로늄 그룹 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹에서 스페이서(X)의 적어도 하나의 카보닐 그룹의 결합은 각각 특히 포화되고/되거나 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되거나 비할로겐화되고, 예컨대 부분적으로 불화되거나 과불화되거나 비불화된 알킬렌 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹을 통해 수행될 수 있다.
예컨대 스페이서(X)는, 하나 또는 복수의 (예컨대 Q와 유사한) 사이클릭 카보네이트 그룹 및/또는 락톤 그룹 및/또는 사이클릭 카바메이트 그룹 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 및/또는 비환형 카바메이트 그룹 및/또는 (예컨대 Q+와 유사한) 암모늄이온 그룹 및/또는 피리디늄 그룹 및/또는 이미다졸륨 그룹 및/또는 피페리디늄 그룹 및/또는 피롤리디늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹 및/또는 구아니디늄 그룹 및/또는 모르폴리늄 그룹 및/또는 우로늄 그룹 및/또는 티오우로늄 그룹 및/또는 (예컨대 Q-와 유사한) 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 벤젠 설포닐이미드 그룹 및/또는 벤젠 설포네이트 그룹을 포함할 수 있다. 이 경우, 중합체 골격(-[A]-)에서, 및/또는 스페이서(X)의 추가 사이클릭 카보네이트 그룹, 락톤 그룹, 사이클릭 카바메이트 그룹, 비환형 카보네이트 그룹, 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 비환형 카바메이트 그룹, 암모늄이온 그룹, 피리디늄 그룹, 이미다졸륨 그룹, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹, 포스포늄 그룹, 구아니디늄 그룹, 모르폴리늄 그룹, 우로늄 그룹, 티오우로늄 그룹, 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹에서, 및/또는 스페이서(X)의 사이클릭 카보네이트 그룹, 락톤 그룹, 사이클릭 카바메이트 그룹, 비환형 카보네이트 그룹, 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 비환형 카바메이트 그룹, 암모늄이온 그룹, 피리디늄 그룹, 이미다졸륨 그룹, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹, 포스포늄 그룹, 구아니디늄 그룹, 모르폴리늄 그룹, 우로늄 그룹, 티오우로늄 그룹, 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹, 예컨대 벤젠 설포닐이미드 그룹 및/또는 벤젠 설포네이트 그룹 사이에서, 및/또는 예컨대 말단의 그룹(Q), 예컨대 사이클릭 카보네이트 그룹, 락톤 그룹, 사이클릭 카바메이트 그룹, 비환형 카보네이트 그룹, 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 비환형 카바메이트 그룹, 피리디늄 그룹, 암모늄 그룹, 이미다졸륨 그룹, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹, 포스포늄 그룹, 구아니디늄 그룹, 모르폴리늄 그룹, 우로늄 그룹, 티오우로늄 그룹, 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹에서, 스페이서(X)의 사이클릭 카보네이트 그룹, 락톤 그룹, 사이클릭 카바메이트 그룹, 비환형 카보네이트 그룹, 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 비환형 카바메이트 그룹, 암모늄이온 그룹, 피리디늄 그룹, 이미다졸륨 그룹, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹, 포스포늄 그룹, 구아니디늄 그룹, 모르폴리늄 그룹, 우로늄 그룹, 티오우로늄 그룹, 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹, 예컨대 벤젠 설포닐이미드 그룹, 및/또는 벤젠 설포네이트 그룹의 결합은, 특히 (각각) 특히 포화되고/되거나 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되거나 비할로겐화되고, 예컨대 부분적으로 불화되거나 과불화되거나 비불화된 알킬렌 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-피로필렌옥사이드 그룹을 통해 수행될 수 있다.
예컨대 스페이서(X)는 특히 포화되고/되거나 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 스페이서일 수 있다. 특히 포화되어 있는 알킬렌 스페이서(X)의 경우에, 스페이서 내의 탄소 원자의 개수는 특히 ≥ 1 내지 ≤ 12, 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 4일 수 있다. 예컨대 알킬렌 스페이서는, 1 ≤ a1 ≤ 12, 특히 1 ≤ a1 ≤ 3인 조건의 화학식 -(CH2)a1-를 기반으로 할 수 있다.
또는, 스페이서(X)는 예컨대 알킬렌 옥사이드 스페이서, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 스페이서, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 스페이서 또는 올리고-프로필렌옥사이드 스페이서일 수 있다. 올리고-알킬렌 옥사이드 스페이서로서의 실시예의 경우, 반복 단위들의 개수는 예컨대 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위, 특히 ≥ 2 내지 ≤ 4일 수 있다. 이 경우, 중합체 골격(-[A]-) 또는 그룹(Q), 예컨대 사이클릭 카보네이트 그룹, 락톤 그룹, 사이클릭 카바메이트 그룹, 비환형 카보네이트 그룹, 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 비환형 카바메이트 그룹, 피리디늄 그룹, 암모늄 그룹, 이미다졸륨 그룹, 피페리디늄 그룹, 피롤리디늄 그룹, 포스포늄 그룹, 구아니디늄 그룹, 모르폴리늄 그룹, 우로늄 그룹, 티오우로늄 그룹, 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹에서, 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 단위 또는 올리고-프로필렌옥사이드 단위의 결합은, 특히 각각 특히 포화되고/되거나 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 그룹, 예컨대 메틸렌 그룹들을 통해 수행될 수 있다. 예컨대 알킬렌 옥사이드 스페이서는, 1 ≤ b3 ≤ 10, 특히 1 ≤ b1 ≤ 4, 및 1 또는 0 ≤ a3 ≤ 3, 예컨대 a3 = 1인 조건의 화학식 -(CH2)a3-[CH2-CH2-O]b3-(CH2)a3-을 기반으로 할 수 있다.
또는, 스페이서(X)는, 예컨대 특히 치환 또는 비치환된 페닐렌 옥사이드 및/또는 페닐렌 및/또는 벤젠을 기반으로 하는 스페이서일 수 있다. 특히 스페이서는 복수의 페닐렌 옥사이드 단위 및/또는 페닐렌 단위 및/또는 벤젠 단위를 포함할 수 있다. 이 경우, 스페이서(X)의 페닐렌 옥사이드 단위들 및/또는 올리고-페닐렌 옥사이드 단위들 및/또는 페닐렌 단위들 및/또는 올리고-페닐렌 단위들 및/또는 벤젠 단위들 및/또는 올리고-벤젠 단위들 사이에, (각각) 특히 포화되고/되거나 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되거나 비할로겐화되고, 예컨대 부분적으로 불화되거나 과불화되거나 비불화된 알킬렌 그룹 및/또는 알킬렉옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹이 삽입될 수 있다. 이 경우, 치환은, 특히 하나 또는 복수의 알킬렌 측쇄, 및/또는 하나 또는 복수의 알킬렌 옥사이드 측쇄, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 측쇄, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 측쇄 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 측쇄, 및/또는 하나 또는 복수의 사이클릭 카보네이트 그룹 및/또는 락톤 그룹 및/또는 사이클릭 카바메이트 그룹 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 및/또는 비환형 카바메이트 그룹, 및/또는 하나 또는 복수의 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 피리디늄 그룹 및/또는 이미다졸륨 그룹 및/또는 피페리디늄 그룹 및/또는 피롤리디늄 그룹 및/또는 예컨대 4급 포스포늄 그룹 및/또는 구아니디늄 그룹 및/또는 모르폴리늄 그룹 및/또는 우로늄 그룹 및/또는 티오우로늄 그룹 및/또는 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 수행될 수 있다.
또는, 스페이서(X)는 예컨대 카보닐 스페이서, 예컨대 알킬렌/알킬렌 옥사이드-카보닐-알킬렌/알킬렌 옥사이드 스페이서일 수 있다.
또는, 스페이서(X)는 예컨대 에테르 산소(-O-)일 수 있다.
한 특별한 구현예의 범위에서, 스페이서(X)는 알킬렌 및/또는 알킬렌 옥사이드 스페이서, 예컨대 알킬렌- 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 스페이서, 예컨대 에틸렌옥사이드- 및/또는 올리고-에틸렌옥사이드 스페이서이다.
한 추가 실시형태의 범위에서, -[A]-는, (적어도 하나의) 알킬렌 옥사이드 단위, 특히 에틸렌옥사이드 단위(PEO) 및/또는 프로필렌옥사이드 단위, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 단위 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 단위 및/또는 카보네이트 그룹, 특히 유기 카보네이트 그룹을 포함한 단위 및/또는 실록산 단위, 및/또는 포스파젠 단위(phosphazene unit) 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 페닐렌 단위 및/또는 페닐렌 옥사이드 단위 및/또는 벤질렌 단위 및/또는 알킬렌 단위를 포함하는 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다.
예컨대 -[A]-는, 폴리에테르, 특히 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 및/또는 폴리프로필렌옥사이드, 및/또는 특히 유기 카보네이트 그룹(들)을 포함하는 중합된 반복 단위들, 예컨대 폴리카보네이트, 및/또는 카보네이트 그룹들을 함유한 측쇄 그룹들을 포함하는 중합체 골격 형성 구조 단위들로 이루어진 중합체, 및/또는 폴리실록산, 및/또는 폴리포스파젠, 및/또는 폴리(메틸)메타크릴레이트, 및/또는 폴리메타크릴레이트, 및/또는 폴리페닐렌, 예컨대 파라-폴리페닐렌, 및/또는 폴리페닐렌 옥사이드, 및/또는 폴리벤질렌, 및/또는 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 및/또는 폴리에틸렌을 포함하고/하거나 형성하는 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 예컨대 -[A]-는, 폴리에테르, 특히 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 및/또는 폴리프로필렌옥사이드, 및/또는 특히 유기 카보네이트 그룹(들)을 포함하는 중합된 반복 단위들, 및/또는 폴리실록산, 및/또는 폴리포스파젠, 및/또는 폴리(메틸)메타크릴레이트, 및/또는 폴리메타크릴레이트, 및/또는 폴리페닐렌, 예컨대 파라-폴리페닐렌, 및/또는 폴리페닐렌 옥사이드, 및/또는 폴리벤질렌, 및/또는 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 및/또는 폴리에틸렌을 기반으로 하는 중합체 골격 형성 단위를 나타낼 수 있다.
한 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 실록산을 포함한다. 따라서 바람직한 방식으로 중합체의 낮은 유리 전이 온도와 그에 따른 높은 이온 전도율이 달성될 수 있다.
특히 대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 포스파젠 단위를 포함한다. 따라서 바람직한 방식으로 마찬가지로 중합체의 낮은 유리 전이 온도와 그에 따른 높은 이온 전도율이 달성될 수 있다.
특히 대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위를 포함한다. 이는 바람직한 방식으로 포스파젠보다 더 간단하게 합성 접근될 수 있다.
특히 대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 페닐렌 단위를 포함한다. 특히 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 파라-페닐렌 단위를 포함할 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 추가로 전기 전도율이 달성될 수 있다. 또한, 페닐렌 단위들 또는 폴리페닐렌은 간단한 방식으로 1회 또는 수회 치환될 수 있으며, 예컨대 설폰화될 수 있다. 특히 페닐렌 단위 및/또는 이로 형성된 폴리페닐-중합체 골격의 수회의 설폰화 역시도 가능하다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 페닐렌 옥사이드 단위를 포함할 수 있다. 산소를 통해 바람직하게는 간단한 방식으로 [경우에 따라 스페이서(X)를 통해] 그룹들(Q, Q+ 및/또는 Q-)이 결합될 수 있다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는, 적어도 1회 설폰화된, 예컨대 수회 설폰화된 페닐렌 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 예컨대 중합체 또는 폴리전해질은, 설포네이트 그룹들, 특히 리튬 설포네이트 그룹들로 치환된 폴리페닐렌, 예컨대 설포네이트 그룹, 특히 리튬 설포네이트 그룹으로, 예컨대 복수의 설포네이트 그룹, 특히 리튬 설포네이트 그룹으로 치환된 적어도 하나의 페닐렌 반복 단위를 포함하는 예컨대 파라-폴리페닐렌을 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 이는 바람직한 것으로서 증명되었는데, 그 이유는 그렇게 페닐렌 단위당 음이온 단위들과 그에 따른 리튬 이온 전하 캐리어의 개수가 증가될 수 있기 때문이다. 설포네이트 그룹들로 치환된 페닐렌 단위와 더불어, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는, 예컨대 폴리페닐렌의 형태로, 여전히 하나 또는 복수의 다른 페닐렌 단위, 예컨대 비치환된 페닐렌 단위 및/또는 각각 하나의 그룹(Q 또는 Q+ 또는 Q-) 및 스페이서(X), 특히 Xx로 1회 또는 수회 치환된 페닐렌 단위도 포함할 수 있다.
특히 대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 벤질렌 단위를 포함한다.
특히 대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 알킬렌 단위를 포함한다.
특히 대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 알킬렌 옥사이드 단위, 특히 에틸렌옥사이드 단위(PEO) 및/또는 프로필렌옥사이드 단위, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 단위 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 단위, 특히 올리고-에틸렌옥사이드 단위를 포함한다. 따라서 바람직한 방식으로 이온 이동성과 그에 따른 이온 전도율은 증가될 수 있다.
특히 대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는, 카보네이트 그룹, 특히 유기 카보네이트 그룹을 포함하는 (적어도 하나의) 단위를 포함한다. 따라서 바람직한 방식으로 중합체 골격의 극성은 증가될 수 있고 그에 따라 폴리설파이드 용해성은 긍정적인 영향을 받으며, 특히 감소될 수 있다. 특히 유기 카보네이트 그룹들을 포함하는 중합된 단위들은 예컨대 폴리카보네이트, 다시 말하면 자신의 중합체 골격가 예컨대 축합반응에 의해 연결되는, 특히 에스테르화된 카보네이트 그룹들을 포함하는 폴리에스테르를 형성할 수 있다. 그러나 그 대안으로, 또는 그에 추가로, 특히 유기 카보네이트 그룹들을 포함하는 중합된 반복 단위들은 유기 카보네이트 그룹들을 함유하는 측쇄 그룹들을 갖는 중합체 골격 형성 구조 단위들로 이루어진 중합체 역시도 형성할 수 있다. 이 경우, 카보네이트 그룹들을 함유하는 측쇄 그룹들을 통해, 바람직한 방식으로 중합체의 이온 전도율은 전체적으로 증가될 수 있다. 이 경우, 형성된 중합체 골격는 그 자체로 카보네이트 그룹들을 포함할 수 있고, 예컨대 폴리카보네이트일 수 있거나 또는 카보네이트 그룹들이 없거나, 특히 폴리카보네이트가 아닐 수도 있다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는, 중합체 골격 형성 구조 단위와, 카보네이트 그룹을 함유한 측쇄 그룹을 함유하는 단위를 포함할 수 있다. 이 경우, 카보네이트 그룹을 함유하는 측쇄 그룹은 예컨대 중합체 골격 형성 구조 유닛의 원자에 결합될 수 있다. 그러나 예컨대 카보네이트 그룹을 함유하는 측쇄 그룹은 사이클릭으로도, 예컨대 5원 환 또는 6원 환 또는 7원 환, 특히 5원 환의 형태로, 중합체 골격 형성 구조 단위에, 특히 중합체 골격 형성 구조 단위의 2개의 원자에 결합될 수 있다. 이 경우, 특히 카보네이트 그룹은 중합체 골격 형성 구조 유닛에 사이클릭으로 결합된 측쇄 그룹을 형성할 수 있다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 중합체 골격 형성 구조 단위와 카보네이트 그룹을 함유하는 단위를 포함할 수 있으며, 카보네이트 그룹은, 중합체 골격 형성 구조 단위에 사이클릭으로 결합된 측쇄 그룹을 형성한다. 이 경우, 예컨대 카보네이트 그룹은 2개의 산소 원자를 통해 중합체 골격 형성 구조 단위의 2개의 원자에 결합될 수 있으면서, 예컨대 (중합체 골격 형성 구조 단위의 원자들과 함께) 5원 환 또는 6원 환 또는 7원 환, 특히 5원 환을 형성할 수 있다.
중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는, 스페이서(X)를 통해 결합된 그룹(Q)에 의해, 일관능화될 수 있을 뿐만 아니라 다관능화될 수도, 예컨대 이관능화, 삼관능화, 또는 사관능화될 수 있다. 이 경우, 다관능화된 중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-)는 특히 적어도 2개의 그룹(Q, 예컨대 Q+ 및/또는 Q- 및/또는 Q)에 의해 관능화된 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)를 의미할 수 있으며, 특히 각각 하나의 그룹(Q, 예컨대 Q+ 및/또는 Q- 및/또는 Q)는 [경우에 따라 스페이서(X), 특히 Xx를 통해] 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합된다.
하기에서는, 예시로서, 중합체 형성 단위(-[A]-) 또는 하기의 반복 단위([A]-X-Q):
Figure pat00012
[및 예컨대 하기에서 설명되는 중합체 골격 형성 단위들(-[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-) 및 특별한 반복 단위들]가 기반으로 할 수 있는 단일의 화학식들이 소개된다. 이 경우, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)의 표현에서, xq는 (각각) 해당하거나, 또는 (각각) 하나의 그룹(Q)이 예컨대 스페이서(X), 특히 Xx(x = 1인 경우 간접적으로 스페이서를 통해, 또는 x = 0인 경우는 직접적으로)를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합되는 결합 위치를 나타낼 수 있다. 반복 단위([A]-X-Q)의 표현에서는, xq는 XQ, 다시 말하면 해당하거나, 또는 (각각) 하나의 스페이서(X), 특히 Xx 및 해당하거나, 또는 (각각) 하나의 그룹(Q, 예컨대 Q+ 또는 Q- 또는 Q)을 나타낼 수 있다.
예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 화학식:
Figure pat00013
의 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 화학식:
Figure pat00014
및/또는
Figure pat00015
및/또는
Figure pat00016
의 프로필렌옥사이드 반복 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 중합체 골격 형성 구조 단위와, 하기 화학식을 가지면서 중합체 골격 형성 구조 단위에 사이클릭으로 결합된 카보네이트 그룹을 함유하는 반복 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
Figure pat00017
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 화학식:
Figure pat00018
및/또는
Figure pat00019
의 실록산 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있으며, 특히 R은 알킬 그룹, 예컨대 메틸, 에틸 및/또는 프로필 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타낸다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는 화학식:
Figure pat00020
의 실록산 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 화학식:
Figure pat00021
및/또는
Figure pat00022
및/또는
Figure pat00023
및/또는
Figure pat00024
및/또는
Figure pat00025
의 포스파젠 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있으며, 특히 R'는 수소 또는 (바람직하게는) 알킬 그룹, 예컨대 메틸, 에틸 및/또는 프로필 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타낸다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 화학식:
Figure pat00026
의 메틸메타크릴레이트 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 화학식:
Figure pat00027
의 메타크릴레이트 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 화학식:
Figure pat00028
및/또는
Figure pat00029
및/또는
Figure pat00030
, 예컨대
Figure pat00031
의 페닐렌 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는, 화학식:
Figure pat00032
의 에틸렌 단위, 및/또는 화학식:
Figure pat00033
의 프로필렌 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다.
예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는, 중합체 골격 형성 구조 단위와, 카보네이트 그룹을 함유하는 측쇄 그룹을 함유하는 (적어도 하나의) 단위를 포함할 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 중합체의 이온 전도율은 전체적으로 증가될 수 있다. 이 경우, 카보네이트 그룹을 함유하는 측쇄 그룹은 예컨대 중합체 골격 형성 구조 단위의 원자에 결합될 수 있다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는, 중합체 골격 형성 구조 단위와, 이 중합체 골격 형성 구조 단위에 사이클릭으로 결합되는 측쇄 그룹을 형성하는 카보네이트 그룹을 함유하는 (적어도 하나의) 단위일 수 있다. 이 경우, 예컨대 카보네이트 그룹은 2개의 산소 원자를 통해 중합체 골격 형성 구조 단위의 2개의 원자에 결합될 수 있으면서, 예컨대 (중합체 골격 형성 구조 단위와 함께) 5원 환 또는 6원 환 또는 7원 환, 특히 5원 환을 형성할 수 있다.
한 특별한 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 페닐렌 단위, 특히 파라-페닐렌 단위를 포함한다. 특히 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위를 포함할 수 있다. 한 특별한 구현예의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 실록산 단위를 포함한다. 포스파젠 및/또는 실록산을 통해, 바람직한 방식으로 중합체의 낮은 유리 전이 온도와 그에 따른 높은 이온 전도율이 달성될 수 있다. 메틸메타크릴레이트 및/도는 메타크릴레이트는 바람직한 방식으로 합성의 간소화를 가능하게 할 수 있다. 페닐렌 단위들을 통해, 바람직한 방식으로, 전기 전도율이 추가로 달성될 수 있다. 또한, 페닐렌 단위들 또는 폴리페닐렌은 간단한 방식으로 1회 또는 수회 치환될 수 있고, 예컨대 설폰화될 수 있다.
한 추가 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 다관능화된, 예컨대 이관능화된 실록산 단위 및/또는 다관능화된, 예컨대 이관능화되거나 또는 삼관능화된, 예컨대 또는 분지화를 통해 하나 또는 복수의 측쇄로 다관능화된, 예컨대 사관능화된 포스파젠 단위, 및/또는 다관능화된, 예컨대 이관능화된 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 다관능화된, 예컨대 이관능화된 메타크릴레이트 단위, 및/또는 다관능화된, 예컨대 이관능화된 페닐렌 단위를 포함한다. 상기 실시형태의 한 특별한 구현예의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 다관능화된, 예컨대 이관능화된 실록산 단위 및/또는 다관능화된, 예컨대 이관능화되거나 또는 삼관능화된, 예컨대 또는 분지화를 통해 하나 또는 복수의 측쇄로 다관능화된, 예컨대 사관능화된 포스파젠 단위를 포함한다. 상기 실시형태의 한 특별한 구현예의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)는 (적어도 하나의) 다관능화된, 예컨대 이관능화된 실록산 단위를 포함한다. 따라서, 중합체는 바람직하게는 간단한 방식으로 복수의 그룹(Q)을 구비할 수 있다.
한 추가 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)[또는 하기에서 설명되는 중합체 골격 형성 단위들(-[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)] 및/또는 스페이서(X)[또는 하기에서 설명되는 스페이서((XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII), (XIX), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), 또는 (XZ))] 및/또는 그룹(Q, 예컨대 Q+ 및/또는 Q- 및/또는 Q)는 특히 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 예컨대 불화되고, 경우에 따라 과불화된다. 이 경우, 특히 (적어도) 알킬렌 옥사이드 그룹들 및/또는 알킬렌 그룹들 및/또는 알킬 그룹들 및/또는 알콕시 그룹들은 할로겐화되고, 특히 불화되고, 경우에 따라 과불화될 수 있다. 특히 에틸렌옥사이드 그룹들 및/또는 프로필렌옥사이드 그룹들과 같은 알킬렌 옥사이드 그룹들, 및/또는 폴리에테르들 및/또는 알킬 그룹들 및/또는 알킬렌 그룹들 및/또는 알콕시 그룹들을 불화하는 것을 통해, 바람직한 방식으로 중합체를 통한 폴리설파이드들의 용해성은 감소될 수 있다. 따라서 다시금 바람직한 방식으로 캐소드 활성 물질, 예컨대 황-탄소 복합체, 예컨대 황-중합체 복합체, 특히 SPAN과 같은 황-폴리아크릴니트릴 복합체로부터 폴리설파이드들의 용해와 그에 따른 활성 물질 손실은 감소되거나 방지될 수 있으며, 그리고 이런 방식으로 해당 물질을 구비한 리튬-황 셀 또는 해당 물질을 구비한 에너지 시스템 또는 리튬-황 배터리의 성능, 주기 안정성 및 유효수명은 개선될 수 있다. 또한, 불화는 전달수에 긍정적인 영향을 미치며, 그리고 특히 전달수를 증가시킬 수 있다.
그러므로 한 추가 실시형태의 범위에서, 스페이서(X)[또는 하기에서 설명되는 스페이서((XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII), (XIX), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (XZ) 또는 (XZI))] 및/또는 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)[또는 하기에서 설명되는 중합체 골격 형성 단위들(-[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)] 및/또는 그룹(Q 또는 Q+ 또는 Q-)(또는 R10-R213을 함유하고 하기에서 더 상세하게 설명되는 그룹들)은 불화된, 특히 과불화된 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 프로필렌옥사이드 단위, 특히 에틸렌옥사이드 단위, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 단위 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 단위, 특히 올리고-엘틸렌옥사이드 단위를 포함한다. 이 경우, 경우에 따라, 스페이서(X)[또는 하기에서 설명되는 스페이서((XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII), (XIX), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (XZ) 또는 (XZI))] 및/또는 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)[또는 하기에서 설명되는 중합체 골격 형성 단위들(-[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)] 및/또는 그룹(Q 또는 Q+ 또는 Q-)(또는 R10-R213을 함유하고 하기에서 더 상세하게 설명되는 그룹들)에는, 비불화된 알킬렌 옥사이드 단위들, 예컨대 에틸렌옥사이드 단위들 및/또는 프로필렌옥사이드 단위들, 특히 에틸렌옥사이드 단위들, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 단위들, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 단위들 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 단위들, 특히 올리고-에틸렌옥사이드 단위들이 없을 수 있다. 특히 비불화된 폴리에틸렌 옥사이드를 기반으로 하지 않거나 또는 부분적으로만 기반으로 하는, 예컨대 각각 비불화된 폴리에틸렌 옥사이드를 기반으로 하지 않으면서 불화된, 특히 과불화된 폴리에틸렌 옥사이드를 기반으로 하는 중합체 전해질을 통해, 바람직한 방식으로, [디메톡시에탄(DME) 또는 디옥솔란(DOL) 및 이들의 혼합물들처럼 비불화된 에테르 기반 액체 전해질들의 이용에 비해] 감소된 캐소드 측 폴리설파이드 용해성이 달성될 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 셀의 용량 유지와 그에 따른 유효수명은 분명하게 개선될 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 스페이서(X)[또는 하기에서 설명되는 스페이서((XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII), (XIX), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (XZ) 또는 (XZI))] 및/또는 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)[또는 하기에서 설명되는 중합체 골격 형성 단위들(-[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)] 및/또는 그룹(Q 또는 Q+ 또는 Q-)(또는 R10-R213을 함유하고 하기에서 더 상세하게 설명되는 그룹들)은 과불화된다. 따라서 바람직한 방식으로 중합체를 통한 폴리설파이드들의 용해성은 특히 감소될 수 있다.
한 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은 하기 화학식의 그룹, 특히 사이클릭 카보네이트 그룹을 나타낸다.
Figure pat00034
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은 하기 화학식의 그룹, 특히 락톤 그룹을 나타낸다.
Figure pat00035
, 예컨대
Figure pat00036
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은 하기 화학식의 그룹, 특히 사이클릭 카바메이트 그룹을 나타낸다.
Figure pat00037
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은 하기 화학식의 그룹, 특히 에틸렌옥사이드 그룹을 나타낸다.
Figure pat00038
및/또는
Figure pat00039
이 경우, nIV 또는 nIX는 에틸렌옥사이드 단위들의 개수를 나타내며, 그리고 특히 각각 1 ≤ nIV ≤ 15, 예컨대 2 ≤ nIV ≤ 6, 및 1 ≤ nIX ≤ 15, 예컨대 2 ≤ nIX ≤ 6이다.
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은 하기 화학식의 그룹, 특히 비환형 카보네이트 그룹을 나타낸다.
Figure pat00040
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은 하기 화학식의 그룹, 특히 비환형 카복실산 에스테르 그룹을 나타낸다.
Figure pat00041
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹(Q), 특히 비하전된 그룹(Q)은 하기 화학식의 그룹, 특히 비환형 카바메이트 그룹을 나타낸다.
Figure pat00042
또는
Figure pat00043
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은 하기 화학식의 그룹, 특히 피리디늄 그룹을 나타낸다.
Figure pat00044
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은 하기 화학식의 그룹, 특히 4급 암모늄 그룹을 나타낸다.
Figure pat00045
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은 하기 화학식의 그룹, 특히 이미다졸륨 그룹을 나타낸다.
Figure pat00046
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은 하기 화학식의 그룹, 특히 피페리디늄 그룹을 나타낸다.
Figure pat00047
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은 하기 화학식의 그룹, 특히 피롤리디늄 그룹을 나타낸다.
Figure pat00048
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 양으로 하전된 그룹(Q+)은 하기 화학식의 그룹, 특히 4급 포스포늄 그룹을 나타낸다.
Figure pat00049
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 음으로 하전된 그룹(Q-)은 하기 화학식의 그룹, 특히 파라-벤젠설포닐이미드 그룹, 예컨대 파라-트리플루오로메탄설포닐이미드-벤젠 그룹을 나타낸다.
Figure pat00050
, 예컨대
Figure pat00051
.
한 추가 구현예의 범위에서, 그룹, 특히 음으로 하전된 그룹(Q-)은 하기 화학식의 그룹, 특히 파라-벤젠설포네이트 그룹을 나타낸다.
Figure pat00052
이 경우, R10, R11, R12, R13 및/또는 R14, 또는 R30, R31, R32 및/또는 R33, 또는 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45', 또는 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54', 또는 R100, R101 및/또는 R101', 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112', 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121', 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132, 또는 R140, 또는 R150, 또는 R160, 또는 R170, 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182, 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203, 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는 각각 서로 독립적으로 수소, 및/또는 특히 ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 알킬 그룹, 특히 치환 또는 비치환되고, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 치환 또는 비치환되고, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹 또는 프로필렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹, 및/또는 할로겐 원자, 특히 불소, 및/또는 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자의 탄소 쇄 길이를 갖는 알콕시 그룹, 특히 치환 또는 비치환되고, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알콕시 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 페닐렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 펜옥시 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 펜옥시 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 페닐렌 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 페닐렌 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 페닐 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 벤질렌 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 벤질렌 그룹, 예컨대 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 벤질 그룹, 및/또는 카보닐 그룹, 특히 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹, 및/또는 카보네이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹, 및/또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 (R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45', 또는 R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54', 또는 R100, R101 및/또는 R101', 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112', 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121', 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132, 또는 R140, 또는 R150, 또는 R160, 또는 R170, 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182, 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203, 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214의 경우에는) 하전된 그룹, 예컨대 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하면서 예컨대 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 4급 포스포늄 그룹, 및/또는 예컨대 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하면서 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, R20, R21 및/또는 R22, 또는 R60, R61 및/또는 R62는, 각각 서로 독립적으로, 특히 ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 알킬 그룹, 특히 치환 또는 비치환되고, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 치환 또는 비치환되고, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹 또는 프로필렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹, 및/또는 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자의 탄소 쇄 길이를 갖는 알콕시 그룹, 특히 치환 또는 비치환되고, 포화 또는 비포화된 선형 또는 분지형 알콕시 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 페닐렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 펜옥시 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 펜옥시 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 페닐렌 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 페닐렌 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 페닐 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위를 갖는 벤질렌 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 벤질렌 그룹, 예컨대 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹, 특히 치환 또는 비치환된 벤질 그룹, 및/또는 카보닐 그룹, 특히 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹, 및/또는 카보네이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹, 및/또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낼 수 있다.
알킬 그룹 또는 알킬렌 그룹 또는 알킬렌 옥사이드 그룹 또는 에틸렌옥사이드 그룹 또는 프로필렌옥사이드 그룹 또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹 또는 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹 또는 알콕시 그룹 또는 페닐렌 옥사이드 그룹 또는 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹 또는 펜옥시 그룹 또는 페닐렌 그룹 또는 올리고-페닐렌 그룹 또는 페닐 그룹 또는 벤질렌 그룹 또는 올리고-벤질렌 그룹 또는 벤질 그룹은 본 발명의 의미에서 특히 치환될 수 있을 뿐만 아니라 비치환될 수도 있는 각각의 그룹을 의미할 수 있다.
R10, R11, R12, R13, R14, R20, R21, R22, R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45, R45', R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, R111, R111', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131, R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180', R181, R181', R182, R200, R201', R202, R203, R210, R211, R212, R213 및/또는 R214의 범위에서, 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹은 ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자의 탄소 쇄 길이, 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 4의 탄소 원자, 및/또는 ≥ 4 내지 ≤ 8의 탄소 원자, 및/또는 ≥ 9 내지 ≤ 13의 탄소 원자의 탄소 쇄 길이를 가질 수 있다. 특히 알킬 그룹은 포화된 알킬 그룹, 예컨대 1 ≤ a ≤ 15인 조건의 화학식 -(CH2)a-CH3일 수 있다.
R10, R11, R12, R13, R14, R20, R21, R22, R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45, R45', R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, R111, R111', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131, R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180', R181, R181', R182, R200, R201', R202, R203, R210, R211, R212, R213 및/또는 R214의 범위에서, 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹 또는 프로필렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹, 또는 페닐렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 또는 페닐렌 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 그룹, 예컨대 벤질렌 그룹, 예컨대 올리고-벤질렌 그룹은 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4의 반복 단위를 가질 수 있다. 이 경우, 예컨대 알킬렌 옥사이드 단위는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 1 ≤ 또는 2 ≤ b ≤ 4인 조건의 화학식 -[CH2-CH2-O-]b를 가질 수 있다.
또한, R10, R11, R12, R13, R14, R20, R21, R22, R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45, R45', R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, R111, R111', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131, R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180', R181, R181', R182, R200, R201', R202, R203, R210, R211, R212, R213 및/또는 R214의 범위에서, 상기 그룹들의 조합물들, 예컨대 0 ≤ a1* ≤ 15, 특히 0 ≤ a1* ≤ 3, 및 1 ≤ b1* ≤ 10, 특히 1 ≤ 또는 2 ≤ b1* ≤ 4인 조건의 화학식 H3C-(CH2)a1*-[CH2-CH2-O-]b1*-의 알킬-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 알킬-올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 또는 예컨대 0 ≤ a2* ≤ 15, 특히 0 ≤ a2* ≤ 3, 0 ≤ a2*' ≤ 15, 특히 0 ≤ a2*' ≤ 3, 및 1 ≤ b2* ≤ 10, 특히 1 ≤ 또는 2 ≤ b2* ≤ 4인 조건의 화학식 H3C-(CH2)a2*-O-[CH2-CH2-O-]b2*-(CH2)a2*'-의 알킬-알킬렌 옥사이드-알킬 그룹, 예컨대 알킬-올리고-알킬렌 옥사이드-알킬- 그룹, 또는 알콕시-알킬렌 옥사이드 그룹 역시도 가능하다.
예컨대 R100, R101 및/또는 R101' 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112', 또는 R110, R111 및/또는 R111', 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131 및/또는 R131' 또는 R150 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182 또는 R10, R11, R13 및/또는 R14 또는 R30, R32 및/또는 R33 또는 R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45' 또는 R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54' 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203 또는 R210, R211, R212, R214 및/또는 R214는, 각각 서로 독립적으로, 수소, 및/또는 할로겐 원자, 특히 불소, 및/또는 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 펜옥시 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 특히 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹 및/또는 벤질렌 그룹, 특히 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹 및/또는 카보닐 그룹 및/또는 카보네이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹, 및/또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹, 및/또는 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 하전된 그룹, 예컨대 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 4급 포스포늄 그룹, 및/또는 특히 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 음으로 하전된 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포닐이미드 그룹, 및/또는 리튬 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있다.
예컨대 R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45' 또는 R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54' 또는 R100, R101 및/또는 R101' 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112' 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182는, 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹 및/또는 이미다졸륨 그룹 및/또는 피페리디늄 그룹 및/또는 피롤리디늄 그룹 및/또는 4급 포스포늄 그룹 및/또는 구아니디늄 그룹 및/또는 모르폴리늄 그룹 및/또는 우로늄 그룹 및/또는 티오우로늄 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 4급 포스포늄 그룹을 나타낼 수 있다. 따라서 이온 전도율은 경우에 따라 계속하여 개선될 수 있다.
특히 R200, R201, R202 및/또는 R203 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는, 특히 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온, 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포닐이미드 그룹, 및/또는 리튬 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있다. 예컨대 잔기들 R200, R201, R202 및/ R203 또는 R210, R211, R212, R213 및 R214 중 적어도 하나의 잔기, 예컨대 잔기들 R200, R201, R202 및 R203 또는 R210, R211, R212, R213 및 R214 중 적어도 2개 또는 3개의 잔기, 경우에 따라 잔기들 R200, R201, R202 및 R203 또는 R210, R211, R212, R213 및 R214 모두는 특히 전도염 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있다. 따라서 이온 전도율은 경우에 따라 계속하여 개선될 수 있다.
R132 또는 R140 또는 R160 또는 R170 또는 R12 또는 R20, R21 및 R22 또는 R31 또는 R40 또는 R50 또는 R60, R61 및 R62는, 각각 서로 독립적으로, 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 펜옥시 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 특히 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹 및/또는 벤질렌 그룹, 특히 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹 및/또는 카보닐 그룹 및/또는 카보네이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹 및/또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낼 수 있다.
R132는 특히 카보네이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹, 및/또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹 및/또는 알킬 그룹, 특히 메틸 그룹 또는 에틸 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타낼 수 있다. 따라서 바람직한 방식으로 이온 전도율은 계속하여 개선될 수 있다.
R20 및/또는 R21 또는 R60 및/또는 R61 또는 R132 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170은 특히 알킬 그룹, 예컨대 메틸 그룹 또는 에틸 그룹, 특히 메틸 그룹, 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹을 나타낼 수 있다. 메틸 그룹과 같은 단쇄 알킬 그룹을 통해, 바람직한 방식으로 중합체는 자신의 이온 전도성 기능과 관련하여 최적화될 수 있다.
한 특별한 구현예의 범위에서, 잔기들 R10, R11, R12, R13 및/또는 R14 또는 R20, R21 및/또는 R22 또는 R30, R31, R32 및/또는 R33 또는 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45' 또는 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54' 또는 R60, R61 및/또는 R62 또는 R100, R101 및/또는 R101' 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112' 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되며, 특히 불화된다. 할로겐화, 특히 불화를 통해, 바람직한 방식으로 중합체의 극성은 영향을 받을 수 있으며, 이렇게 중합체를 통한, 특히 알킬렌 옥사이드 그룹들을 통한 폴리설파이드들의 용해성은 필시 감소될 수 있으며, 이는, 캐소드 물질로서의 황-탄소 복합체들, 예컨대 황-중합체 복합체들 및/또는 황-탄소 개질 복합체들, 특히 복합체의 중합체에 결합된, 예컨대 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 공유 결합된 황을 함유하는 황-중합체 복합체들, 예컨대 황-폴리아크릴니트릴 복합체들, 예컨대 SPAN 복합체와 조합되어 이용될 때 특히 바람직할 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 구현예의 범위에서, 잔기들 R10, R11, R12, R13 및/또는 R14, 또는 R20, R21 및/또는 R22, 또는 R30, R31, R31 및/또는 R33, 또는 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45', 또는 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54', 또는 R60, R61 및/또는 R62, 또는 R100, R101 및/또는 R101', 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112', 또는 R120, R120' R121 및/또는 R121', 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132, 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203, 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는, 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 암모늄 그룹, 특히 4급 암모늄 그룹, 및/또는 포스포늄 그룹, 특히 4급 포스포늄 그룹으로, 및/또는 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹, 예컨대 적어도 하나의 설포닐이미드 그룹, 예컨대 리튬 설포닐이미드 그룹으로, 및/또는 적어도 하나의 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포네이트 그룹으로 치환된다. 따라서 바람직한 방식으로, 이온 전도율은 특히 이온 해리 또는 짝이온 용매화, 예컨대 리튬 이온 용매화를 통해 계속하여 증가될 수 있다. 이 경우, 특히 R10, R11, R12, R13 및/또는 R14, 또는 R20, R21 및/또는 R22, 또는 R30, R31, R31 및/또는 R33, 또는 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45', 또는 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54', 또는 R60, R61 및/또는 R62는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로 치환될 수 있거나, 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203, 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로 치환될 수 있으며, 예컨대 상기 양 또는 음으로 하전된 그룹은 특히 앞에서 특히 스페이서(x)를 통해 결합되는 그룹들(Q+ 또는 Q-), 특히 그룹(Q-)의 범위에서 설명한 것처럼 형성될 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 구현예의 범위에서, 잔기들 R10, R11, R12, R13 및/또는 R14, 또는 R20, R21 및/또는 R22, 또는 R30, R31, R32 및/또는 R33, 또는 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45', 또는 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54', 또는 R60, R61 및/또는 R62, 또는 R100, R101 및/또는 R101', 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112', 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121', 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132, 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182, 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203, 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는, 적어도 하나의 산소 함유 그룹, 예컨대 알콕시 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹, 및/또는 카복실산 에스테르 그룹으로 치환된다. 따라서 바람직한 방식으로 이온 전도율이 계속하여 증가될 수 있는데, 그 이유는 특히 올리고-에틸렌옥사이드 그룹들과 같은 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹들은, 특히 중합체 또는 중합체 전해질의 유리 전이 온도를 감소시킬 수 있는 가능성을 제공하기 때문이다.
페닐렌 그룹들 및 벤질렌 그룹들과 같은 방향족 그룹들은, 바람직한 방식으로, 하전된 그룹들 및/또는 산소 함유 그룹들과 치환될 수 있는 복수의 치환 위치를 제공하며, 그리고 그에 따라 특히 이온 전도율을 최적화하는 것을 가능하게 한다.
그러므로 예컨대 R10, R11, R13 및/또는 R14, 또는 R30, R32 및/또는 R33, 또는 R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45', 또는 R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54', 또는 R100, R101 및/또는 R101', 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112', 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121', 또는 R130, R130', R131 및/또는 R131', 또는 R150 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182 또는 R200, R201, R202 및/또는 R203 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는, 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소를 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 알킬 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹 또는 프로필렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 알콕시 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 페닐렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 펜옥시 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 페닐 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 예컨대 올리고-벤질렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 벤질 그룹, 및/또는 카보닐 그룹, 특히 케톤 그룹, 예컨대 알킬 카보닐 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염, 예컨대 리튬 전도염 음이온, 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낼 수 있다.
그러므로 R12 또는 R20, R21 및/또는 R21, 또는 R31 또는 R40 또는 R50 또는 R60, R61 및/또는 R62 또는 R132 또는 R140 또는 R160 또는 R170은, 특히 각각 서로 독립적으로, 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 알킬 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹 또는 프로필렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 또는 올리고-프로필렌옥사이드 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 알콕시 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 페닐렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 펜옥시 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 예컨대 올리고-페닐렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 페닐 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 예컨대 올리고-벤질렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환된 벤질 그룹, 및/또는 카보닐 그룹, 특히 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화되고, 특히 불화되고/되거나 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 양으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 4급 암모늄 그룹 및/또는 포스포늄 그룹으로 치환되고/되거나 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 적어도 하나의 음으로 하전된 그룹으로, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹으로 치환되고/되거나 적어도 하나의 산소 함유 그룹으로 치환된, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낼 수 있다.
예컨대 R100, R101 및/또는 R101' 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112' 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131 및/또는 R131' 또는 R150 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182 또는 R10, R11, R13 및/또는 R14 또는 R30, R32 및/또는 R33 또는 R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45' 또는 R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54' 또는 R200, R401, R202 및/또는 R203 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는, 각각 서로 독립적으로, 수소, 및/또는 할로겐 원자, 특히 불소, 또는 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 펜옥시 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 특히 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹 및/또는 벤질렌 그룹, 특히 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹 및/또는 카보닐 그룹 및/또는 카보네이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹, 및/또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹, 및/또는 하전된 그룹, 예컨대 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 4급 포스포늄 그룹, 및/또는 특히 전도염 음이온, 예컨대 리튬 전도염 음이온 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 음으로 하전된 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬 설포닐이미드 그룹 및/또는 리튬 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, R132 또는 R140 또는 R160 또는 R170 또는 R12 또는 R20, R21 및 R22 또는 R31 또는 R40 또는 R50 또는 R60, R61 및 R62는, 각각 서로 독립적으로, 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 펜옥시 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 특히 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹 및/또는 벤질렌 그룹, 특히 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹 및/또는 카보닐 그룹 및/또는 카보네이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 카복실산 에스테르 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 및/또는 카바메이트 그룹, 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹을 나타낼 수 있다.
한 특별한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는, 사이클릭 카보네이트를 기반으로 하는 하기 화학식:
Figure pat00053
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다.
대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 락톤을 기반으로 하는 하기 화학식:
Figure pat00054
, 예컨대
Figure pat00055
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다.
대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 사이클릭 카바메이트를 기반으로 하는 하기 화학식:
Figure pat00056
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다.
대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 알킬렌 옥사이드, 특히 에틸렌옥사이드를 기반으로 하는 하기 화학식:
Figure pat00057
및/또는
Figure pat00058
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다.
이 경우, nIV 또는 nIX는 에틸렌옥사이드 단위들의 개수를 나타내며, 예컨대 각각은 1 ≤ nIV ≤ 15, 예컨대 2 ≤ nIV ≤ 6이고, 1 ≤ nIX ≤ 15, 예컨대 2 ≤ nIX ≤ 6일 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 비환형 카보네이트를 기반으로 하는 하기 화학식:
Figure pat00059
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다.
대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 비환형 카복실산 에스테르를 기반으로 하는 하기 화학식:
Figure pat00060
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다.
대안이 되거나 추가되는 추가의 특별한 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 비환형 카바메이트를 기반으로 하는 하기 화학식:
Figure pat00061
및/또는
Figure pat00062
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다.
이 경우, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]- 또는 -[AIX]-는, 특히 스페이서를 나타낸다. 이 경우, (XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII) 또는 (XIX)는 (각각의) 스페이서의 개수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 이 경우, 특히 xi, xii, xiii, xiv, xv, xvi, xvii, xviii 또는 xix는 1 또는 0일 수 있고, 예컨대 1일 수 있다.
중합체 골격 형성 단위( -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]- 또는 -[AIX]-)는 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 스페이서[(XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII) 또는 (XIX)]는 예컨대 스페이서(X)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. R100, R101, R101', R110, R111, R111', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131, R131', R132, R140, R150, R160, R180, R180', R181, R181', R182 및/또는 R170은 예컨대 마찬가지로 앞에서 설명한 것처럼 형성될 수 있다.
이 경우, XI 또는 XII 또는 XIII 또는 XIV 또는 XV 또는 XVI 또는 XVII 또는 XVIII 또는 XIX는, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 10, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 4의 조건인 화학식 -(CH2)a1-의 알킬렌 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 특히, 예컨대 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b1 ≤ 4의 조건인 화학식 -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-, 및/또는 예컨대 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b ≤ 4의 조건인 화학식 -[CH2-CH2-O-]b, 및/또는 1 ≤ a2 ≤ 3, 1 ≤ b2 ≤ 10, 특히 1 ≤ b2 ≤ 4 및 1 ≤ a2' ≤ 3의 조건인 화학식 -(CH2)a2-O-[CH2-CH2-O-]b2-(CH2)a2'-의 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 (올리고-)에틸렌옥사이드 스페이서를 나타낼 수 있고/있거나 하전된 그룹, 예컨대 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 하전된 그룹, 예컨대 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 하전된 그룹, 예컨대 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, R100, R101 및/또는 R101 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112' 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182는, 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 예컨대 0 ≤ 또는 1 ≤ a1* ≤ 10, 예컨대 0 ≤ 또는 1 ≤ a1* ≤ 3인 조건의 화학식 -(CH2)a1*-CH3의 알킬 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 특히 ≥ 1 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 5의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 하전된 그룹, 예컨대 특히 이온성 액체의 양이온을 기반으로 하는 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 하전된 그룹, 예컨대 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐아미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 하전된 그룹, 예컨대 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹 및/또는 음으로 하전된 그룹, 예컨대 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹을 나타낼 수 있고/있거나 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, 예컨대 잔기들 R100, R101 및/또는 R101 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112' 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182 중 적어도 2개의 잔기(경우에 따라서는 잔기들 R100, R101 및/또는 R101 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112' 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182 모두)는, 예컨대 서로 상이한 길이 및/또는 치환도 및/또는 포화도 및/또는 분지도 및/또는 할로겐화도, 특히 불화도를 갖는 서로 상이한 그룹들, 예컨대 알킬 그룹들 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹들을 나타낼 수 있다. 특히 R100, R101 및/또는 R101 또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112' 또는 R120, R120', R121 및/또는 R121' 또는 R130, R130', R131, R131' 및/또는 R132 또는 R140 또는 R150 또는 R160 또는 R170 또는 R180, R180', R181, R181' 및/또는 R182는, 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 ≥ 1 내지 ≤ 10의 탄소 원자, 예컨대 ≥ 3 내지 ≤ 5의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 메틸 그룹, 또는 에틸 그룹, 또는 알킬 그룹, 특히 포화된 알킬 그룹을 나타낼 수 있다.
R132 또는 R140 또는 R150 또는 R150 또는 R170은, 특히 알킬 그룹, 예컨대 메틸 그룹 또는 에틸 그룹, 특히 메틸 그룹, 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹을 나타낼 수 있다. 메틸 그룹과 같은 단쇄 알킬 그룹을 통해, 바람직한 방식으로, 중합체는 자신의 이온 전도성 기능과 관련하여 최적화될 수 있다.
특히 중합체 골격 형성 단위(-[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는,
예컨대 화학식:
Figure pat00063
의 메타크릴레이트 단위, 및/또는
예컨대 화학식:
Figure pat00064
의 메틸메타크릴레이트 단위, 및/또는
특히 R은 알킬 그룹, 예컨대 메틸, 에틸 및/또는 프로필 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타내는 조건에서, 예컨대 화학식:
Figure pat00065
및/또는
Figure pat00066
의 실록산 단위, 예컨대 화학식:
Figure pat00067
의 실록산 단위, 및/또는
특히 R'는 수소를 나타내거나 또는 (바람직하게는) 알킬 그룹, 예컨대 메틸, 에틸 및/또는 프로필 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타내는 조건에서, 화학식:
Figure pat00068
및/또는
Figure pat00069
및/또는
Figure pat00070
및/또는
Figure pat00071
및/또는
Figure pat00072
의 포스파젠 단위, 및/또는
예컨대 특히 xq는 결합 위치(들)를 특징짓거나, 또는 XQ를 나타내는 조건에서, 예컨대 화학식:
Figure pat00073
의 실록산-알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 실록산-에틸렌옥사이드 단위를 포함하거나 또는 그 자체일 수 있다. 폴리실록산, 폴리포스파젠, 및/또는 실록산-알킬렌 옥사이드 단위들로 이루어진 중합체들을 통해 바람직한 방식으로 낮은 유리 전이 온도가 달성될 수 있다. 폴리메타크릴레이트 및/또는 폴리메틸메타크릴레이트는 바람직한 방식으로 비교적 간단하게 합성 접근될 수 있다.
중합체 골격 형성 단위(-[A]-, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)는 예컨대 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 프로필렌옥사이드 단위, 특히 에틸렌옥사이드 단위, 및/또는 알킬렌 단위 및/또는 카보네이트 그룹을 포함한 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 페닐렌 단위, 예컨대 페닐렌 옥사이드 단위 및/또는 벤질렌 단위를 나타낼 수 있다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)는 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 프로필렌옥사이드 단위, 특히 에틸렌옥사이드 단위, 및/또는 알킬렌 단위 및/또는 카보네이트 그룹을 포함한 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/도는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 페닐렌 단위, 예컨대 페닐렌 옥사이드 단위를 나타낼 수 있다. 특히 중합체 골격 형성 단위(-[A]-, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 페닐렌 단위, 예컨대 실록산 단위를 나타낼 수 있다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위를 나타낼 수 있다.
한 추가 실시형태의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)는 다관능화된, 예컨대 이관능화된, 삼관능화된 또는 사관능화된 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-)는 적어도 다관능화된, 예컨대 이관능화된 실록산 단위 및/또는 다관능화된, 예컨대 이관능화된, 또는 사관능화된 포스파젠 단위 및/또는 다관능화된, 예컨대 이관능화된 페닐렌 단위를 나타낼 수 있다.
상기 실시형태의 한 특별한 구현예의 범위에서, 중합체 골격 형성 단위(-[A]-, -[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]-, -[AIX]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[AZ1]-) 또는 반복 단위([A]-X-Q)는 하기 화학식:
Figure pat00074
및/또는
Figure pat00075
및/또는
Figure pat00076
및/또는
Figure pat00077
및/또는
Figure pat00078
및/또는
Figure pat00079
및/또는
Figure pat00080
및/또는
Figure pat00081
의 다관능화된, 예컨대 이관능화된 또는 사관능화된 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 이 경우, xq는 각각 특히 각각 하나의 그룹(Q, 예컨대 Q+ 또는 Q- 또는 Q)이 스페이서(X), 특히 Xx를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)에 결합되는 결합 위치, 또는 각각 XQ, 다시 말하면 각각 그룹(Q, 예컨대 Q+ 또는 Q- 또는 Q) 및 스페이서(X), 특히 Xx를 나타낼 수 있다. 이 경우, R'는 특히 수소, 또는 (바람직하게는) 알킬 그룹, 예컨대 메틸, 에틸 및/또는 프로필 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R100, R101 및 R101'로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00082
을 갖는 사이클릭 카보네이트 그룹이 스페이서[(XI)xi]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AI]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112'로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00083
, 예컨대
Figure pat00084
을 갖는 락톤 그룹이 스페이서[(XII)xii]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AII]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R120, R120', R121 및/또는 R121'로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00085
을 갖는 사이클릭 카바메이트 그룹이 스페이서[(XIII)xiii]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AIII]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R130, R130', R131, R131' 및 R132로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00086
을 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹이 스페이서[(XIV)xiV]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AIV]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R140으로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00087
을 갖는 비환형 카보네이트 그룹이 스페이서[(XV)xv]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AV]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R150으로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00088
을 갖는 비환형 카복실산 에스테르 그룹이 스페이서[(XVI)xvi]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AVI]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R160으로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00089
을 갖는 비환형 카바메이트 그룹이 스페이서[(XVII)xvii]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AVII]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R170으로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00090
을 갖는 비환형 카바메이트 그룹이 스페이서[(XVIII)xviii]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AVIII]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R180, R180', R181 및 R182로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00091
을 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹이 스페이서[(XIX)xix]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[AIX]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R10, R11, R12, R13 및 R14로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00092
을 갖는 피리디늄 그룹이 스페이서[(Xa)xa]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Aa]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R20, R21 및 R22로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00093
을 갖는 암모늄 그룹이 스페이서[(Xb)xb]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Aa]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R30, R31, R32 및 R33으로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00094
을 갖는 이미다졸륨 그룹이 스페이서[(Xc)xc]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Ac]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및 R45'로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00095
을 갖는 피페리디늄 그룹이 스페이서[(Xd)xd]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Ad]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, 및 R54'로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00096
을 갖는 피롤리디늄 그룹이 스페이서[(Xe)xe]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Ae]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R60, R61 및 R62로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00097
을 갖는 포스포늄 그룹이 스페이서[(Xf)xf]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Af]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R200, R201, R202 및 R203으로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00098
을 갖는 벤젠설포네이트 그룹이 스페이서[(XZ)xz]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Az]-)에 결합될 수 있다.
또는, 이 경우, 결합 위치들(xq)에는, 각각 R210, R211, R212, R213 및 R214로 치환되고 특히 하기 화학식:
Figure pat00099
, 예컨대
Figure pat00100
.
을 갖는 파라-벤젠설포닐이미드 그룹, 예컨대 파라-트리플루오로메탄설포닐이미드-벤젠 그룹이 스페이서[(XZ1)xz1]를 통해 중합체 골격 형성 단위(-[Az1]-)에 결합될 수 있다.
중합체 골격 형성 단위(-[AI]-, -[AII]-, -[AIII]-, -[AIV]-, -[AV]-, -[AVI]-, -[AVII]-, -[AVIII]- 또는 -[AIX]-)는, 하기에서 설명되는 특별한 구현예들의 중합체 골격 형성 단위들(-[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 및/또는 -[AZ1]-)과 동일한 방식으로,
예컨대 화학식:
Figure pat00101
및/또는
Figure pat00102
및/또는
Figure pat00103
및/또는
Figure pat00104
의 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 에틸렌옥사이드 단위, 또는 예컨대 화학식:
Figure pat00105
및/또는
Figure pat00106
및/또는
Figure pat00107
의 알킬렌 단위, 예컨대 에틸렌 단위 및/또는 프로필렌 단위, 및/또는 예컨대 화학식:
Figure pat00108
의 카보네이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위, 및/또는 예컨대 화학식:
Figure pat00109
의 메틸메타크릴레이트 단위, 및/또는 특히 R는 알킬 그룹, 예컨대 메틸, 에틸 및/또는 프로필 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타내는 조건으로 예컨대 화학식:
Figure pat00110
및/또는
Figure pat00111
, 예컨대
Figure pat00112
의 실록산 단위, 및/또는 특히 R'는 수소, 또는 (바람직하게는) 알킬 그룹, 예컨대 메틸, 에틸 및/또는 프로필 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타내는 조건으로 예컨대 화학식:
Figure pat00113
및/또는
Figure pat00114
및/또는
Figure pat00115
및/또는
Figure pat00116
및/또는
Figure pat00117
의 포스파젠 단위, 및/또는
예컨대 화학식:
Figure pat00118
의 실록산-알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 실록산-에틸렌옥사이드 단위, 및/또는
예컨대 화학식:
Figure pat00119
및/또는
Figure pat00120
의 페닐렌 단위, 특히 폴리페닐렌, 예컨대 파라-폴리페닐렌의 페닐렌 단위를 포함할 수 있으며, 특히 xq는 결합 위치(들)를 특징짓거나, 또는 XQ를 나타낸다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00121
의 적어도 하나의 피리디늄 기반 반복 단위를 포함한다.
이 경우, -[Aa]-는 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 이 경우, (Xa)는 스페이서를 나타낸다. 이 경우, xa는 스페이서(Xa)의 개수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 이 경우, xa는 특히 1 또는 0일 수 있고, 예컨대 1일 수 있다. 중합체 골격 형성 단위(-[Aa]-)는 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 스페이서(Xa)는 예컨대 스페이서(X)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. R10, R11, R12, R13 및/또는 R14는 예컨대 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 형성될 수 있다.
이 경우, Z-는 특히 퍼클로레이트 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트 및/또는 테트라플루오로보레이트 및/또는 비스옥살레이토보레이트 및/또는 헥사플루오로포스페이트 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트 및/또는 브로마이드 및/또는 요오다이드 및/또는 클로라이드를 나타낼 수 있다.
이 경우, (Xa)는 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 12, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 3의 조건인 화학식 -(CH2)a1-의 알킬렌 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 1 ≤ b1 ≤ 4의 조건인 화학식 -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-의 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 추가의 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, R12는, 특히, ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자의 쇄 길이를 가지면서, 예컨대 1 ≤ a1* ≤ 15, 예컨대 8 ≤ a1* ≤ 12인 조건의 화학식 -(CH2)a1*-CH3의 알킬 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 5의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 추가의 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬 카보닐 그룹을 나타낸다. 예컨대 R12는, 특히 ≥ 1 내지 ≤ 16의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 포화된 알킬 그룹을 나타낸다. 예컨대 R12는 ≥ 9 내지 ≤ 13의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 포화된 알킬 그룹, 예컨대 운데실 그룹(-C11H23)을 나타낼 수 있다.
이 경우, R10, R11, R13 및/또는 R14는, 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 예컨대 1 ≤ a1* ≤ 15, 예컨대 1 ≤ a1* ≤ 3인 조건의 화학식 -(CH2)a1*-CH3의 알킬 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬 그룹, 예컨대 메틸 그룹 또는 에틸 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 5의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 추가의 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, 잔기들 R10, R11, R12, R13 및 R14 중 예컨대 적어도 2개, 예컨대 적어도 3개의 잔기, 경우에 따라서는 잔기들 R10, R11, R12, R13 및 R14 모두는 예컨대 서로 상이한 길이 및/또는 치환도 및/또는 포화도 및/또는 분지도 및/또는 할로겐화도, 특히 불화도를 갖는 서로 상이한 그룹들, 예컨대 알킬 그룹들 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹들을 나타낼 수 있다.
상기 유형의 구현예들의 예시들은 하기와 같다.
Figure pat00122
및/또는
Figure pat00123
.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00124
의 적어도 하나의 암모늄 기반 반복 단위를 포함한다.
이 경우, -[Ab]-는 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 이 경우, (Xb)는 스페이서를 나타낸다. 이 경우, xb는 스페이서(Xb)의 개수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 이 경우, xb는 특히 1 또는 0일 수 있고, 예컨대 1일 수 있다. 중합체 골격 형성 단위(-[Ab]-)는 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 스페이서(Xb)는 예컨대 스페이서(X)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. R20, R21 및/또는 R22는 예컨대 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 형성될 수 있다.
이 경우, Z-는 특히 퍼클로레이트 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트 및/또는 테트라플루오로보레이트 및/또는 비스옥살레이토보레이트 및/또는 헥사플루오로포스페이트 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트 및/또는 브로마이드 및/또는 요오다이드 및/또는 클로라이드를 나타낼 수 있다.
이 경우, (Xb)는, 특히, 1 ≤ a1 ≤ 12, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 3의 조건인 화학식 -(CH2)a1-의 알킬렌 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 1 ≤ b1 ≤ 4의 조건인 화학식 -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-의 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, R20, 및 R22는, 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 예컨대 1 ≤ a1* ≤ 15, 예컨대 1 ≤ a1* ≤ 3 및/또는 8 ≤ a1* ≤ 12인 조건의 화학식 -(CH2)a1*-CH3의 알킬 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬 그룹, 예컨대 메틸 그룹 또는 에틸 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 5의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, 잔기들 R20, R21 및 R22 중 예컨대 적어도 2개의 잔기, 경우에 따라서는 잔기들 R20, R21 및 R22 모두는 예컨대 서로 상이한 길이 및/또는 치환도 및/또는 포화도 및/또는 분지도 및/또는 할로겐화도, 특히 불화도를 갖는 서로 상이한 그룹들, 예컨대 알킬 그룹들 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹들을 나타낼 수 있다.
한 특별한 구현예의 범위에서, R20 및 R21은 ≥ 1 내지 ≤ 4의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 동일하거나 상이한, 특히 포화된 알킬 그룹, 예컨대 메틸 그룹을 나타내며, 그리고 R22는 ≥ 9 내지 ≤ 13의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 알킬 그룹, 특히 포화된 알킬 그룹, 예컨대 운데실 그룹(-C11H23)을 나타낼 수 있다.
상기 유형의 구현예들의 예시들은 하기와 같다.
Figure pat00125
및/또는
Figure pat00126
.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00127
의 적어도 하나의 이미다졸륨 기반 반복 단위를 포함한다.
이 경우, -[Ac]-는 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 이 경우, (Xc)는 스페이서를 나타낸다. 이 경우, xc는 스페이서(Xc)의 개수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 이 경우, xc는 특히 1 또는 0일 수 있고, 예컨대 1일 수 있다. 중합체 골격 형성 단위(-[Ac]-)는 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 스페이서(Xc)는 예컨대 스페이서(X)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. R30, R31, R32 및/또는 R33은 예컨대 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 형성될 수 있다.
이 경우, Z-는 특히 퍼클로레이트 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트 및/또는 테트라플루오로보레이트 및/또는 비스옥살레이토보레이트 및/또는 헥사플루오로포스페이트 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트 및/또는 브로마이드 및/또는 요오다이드 및/또는 클로라이드를 나타낼 수 있다.
이 경우, (Xc)는, 특히, 1 ≤ a1 ≤ 12, 예컨대 1 ≤ a1 ≤ 5의 조건인 화학식 -(CH2)a1-의 알킬렌 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 특히 예컨대 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b1 ≤ 4의 조건인 화학식 -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-, 및/또는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b ≤ 4의 조건인 화학식 -[CH2-CH2-O]b의 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 예컨대 1 ≤ z1 ≤ 4인 조건의 화학식
Figure pat00128
의 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다.
이 경우, R30, R32 및/또는 R33은, 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 예컨대 0 ≤ 또는 1 ≤ 또는 2 ≤ a1* ≤ 15, 예컨대 0 ≤ 또는 1 ≤ 또는 2 ≤ a1* ≤ 4인 조건의 화학식 -(CH2)a1*-CH3의 알킬 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 5의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, 잔기들 R30, R31, R43 및 R33 중 예컨대 적어도 2개, 특히 적어도 3개의 잔기, 경우에 따라서는 잔기들 R30, R31, R32 및 R33 모두는 예컨대 서로 상이한 길이 및/또는 치환도 및/또는 포화도 및/또는 분지도 및/또는 할로겐화도, 특히 불화도를 갖는 서로 상이한 그룹들, 예컨대 알킬 그룹들 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹들을 나타낼 수 있다. 특히 R30, R31, R32 및 R33은, 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 ≥ 2 내지 ≤ 15의 탄소 원자, 예컨대 ≥ 2 내지 ≤ 4의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 메틸 그룹 또는 알킬 그룹을 나타낼 수 있다. R31은 특히 메틸 그룹을 나타낼 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00129
의 적어도 하나의 피페리디늄 기반 반복 단위를 포함한다.
이 경우, -[Ad]-는 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 이 경우, (Xd)는 스페이서를 나타낸다. 이 경우, xd는 스페이서(Xd)의 개수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 이 경우, xd는 특히 1 또는 0일 수 있고, 예컨대 1일 수 있다. 중합체 골격 형성 단위(-[Ad]-)는 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 스페이서(Xd)는 예컨대 스페이서(X)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45'는 예컨대 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 형성될 수 있다.
이 경우, Z-는 특히 퍼클로레이트 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트 및/또는 테트라플루오로보레이트 및/또는 비스옥살레이토보레이트 및/또는 헥사플루오로포스페이트 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트 및/또는 브로마이드 및/또는 요오다이드 및/또는 클로라이드를 나타낼 수 있다.
이 경우, (Xd)는, 특히, 1 ≤ a1 ≤ 15, 예컨대 3 ≤ a1 ≤ 5의 조건인 화학식 -(CH2)a1-의 알킬렌 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 특히 예컨대 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b1 ≤ 4의 조건인 화학식 -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-, 및/또는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b ≤ 4의 조건인 화학식 -[CH2-CH2-O]b의 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카복실 그룹을 나타낼 수 있다. 특히 스페이서(X)는 ≥ 1 내지 ≤ 5의 탄소 원자, 예컨대 ≥ 3 내지 ≤ 5의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 포화된 알킬 스페이서일 수 있다.
이 경우, R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45'는, 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 예컨대 0 ≤ 또는 1 ≤ 또는 2 ≤ a1* ≤ 15, 예컨대 0 ≤ 또는 1 또는 2 ≤ a1* ≤ 4인 조건의 화학식 -(CH2)a1*-CH3의 알킬 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬 그룹, 및/또는 특히 ≥ 1 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 5의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹을 나타낼 수 있다. 이 경우, 잔기들 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45' 중 예컨대 적어도 2개, 특히 적어도 3개의 잔기, 경우에 따라서는 잔기들 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45' 모두는 예컨대 서로 상이한 길이 및/또는 치환도 및/또는 포화도 및/또는 분지도 및/또는 할로겐화도, 특히 불화도를 갖는 서로 상이한 그룹들, 예컨대 알킬 그룹들 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹들을 나타낼 수 있다. 특히 R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45'는, 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 ≥ 2 내지 ≤ 15의 탄소 원자, 예컨대 ≥ 2 내지 ≤ 4의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 메틸 그룹 또는 알킬 그룹을 나타낼 수 있다. R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45'는 특히 수소를 나타낼 수 있다. R40은 특히 메틸 그룹을 나타낼 수 있다.
대안이 되거나 추가되는 한 추가 실시형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00130
의 적어도 하나의 피롤리디늄 기반 반복 단위를 포함한다.
이 경우, -[Ae]-는 중합체 골격 형성 단위를 나타낸다. 이 경우, (Xe)는 스페이서를 나타낸다. 이 경우, xe는 스페이서(Xe)의 개수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 이 경우, xe는 특히 1 또는 0일 수 있고, 예컨대 1일 수 있다. 중합체 골격 형성 단위(-[Ae]-)는 예컨대 중합체 골격 형성 단위(-[A]-)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. 스페이서(Xe)는 예컨대 스페이서(X)와 관련하여 설명한 것처럼 형성될 수 있다. R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54'는 예컨대 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 형성될 수 있다.
이 경우, Z-는 특히 퍼클로레이트 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트 및/또는 테트라플루오로보레이트 및/또는 비스옥살레이토보레이트 및/또는 헥사플루오로포스페이트 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트 및/또는 브로마이드 및/또는 요오다이드 및/또는 클로라이드를 나타낼 수 있다.
이 경우, (Xe)는, 특히, 1 ≤ a1 ≤ 15, 예컨대 3 ≤ a1 ≤ 5의 조건인 화학식 -(CH2)a1-의 알킬렌 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 특히 예컨대 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b1 ≤ 4의 조건인 화학식 -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-, 및/또는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b ≤ 4의 조건인 화학식 -[CH2-CH2-O]b의 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10의 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4의 반복 단위를 갖는 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 포화 또는 비포화되고, 선형 또는 분지형이고, 예컨대 부분적으로, 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4급 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 추가의 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4급 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카복실 그룹을 나타낼 수 있다. 특히 스페이서(X)는 ≥ 1 내지 ≤ 5의 탄소 원자, 예컨대 ≥ 3 내지 ≤ 5의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 포화된 알킬 스페이서일 수 있다.
R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54'는 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 0 ≤ 또는 1 ≤ 또는 2 ≤ al* ≤ 15, 예컨대 0 ≤ 또는 1 또는 ≤ 2 ≤ al* ≤ 4를 가진 예컨대 화학식: -(CH2)al*-CH3의 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬 그룹, 및/또는 ≥ 1 내지 ≤ 10 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥2 내지 ≤ 5 반복 단위를 가진 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4차 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 4차 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 4차 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹일 수 있다. 이 경우, 예컨대 라디칼 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54' 중 적어도 2개, 특히 적어도 3개, 경우에 따라 모든 라디칼 R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54'는 상이한 그룹, 예컨대 상이한 길이 및/또는 치환 및/또는 포화도 및/또는 측쇄도 및/또는 할로겐화율, 특히 불소화율을 가진 알킬 그룹 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹일 수 있다. 특히, R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54'는 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 메틸 그룹, 또는 ≥ 2 내지 ≤ 15 탄소 원자, 예컨대 ≥ 2 내지 ≤ 4 탄소 원자의 쇄 길이를 가진 알킬 그룹일 수 있다. R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54'는 특히 수소일 수 있다. R50은 특히 메틸 그룹 또는 에틸 그룹일 수 있다.
다른, 대안적 또는 추가의 실시 형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00131
의 적어도 하나의 포스포늄 기반 반복 단위를 포함하고, 상기 화학식에서, -[Af]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이다. (Xf)는 스페이서이다. xf는 스페이서(Xf)의 수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 상기 식에서, xf는 특히 1 또는 0, 예컨대 1일 수 있다. 중합체 골격을 형성하는 단위(-[Af]-)는 예컨대 중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-)와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. 스페이서(Xf)는 예컨대 스페이서(Xf)와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. R60, R61 및/또는 R62는 예컨대 전술한 바와 같이 형성될 수 있다.
Z-는 특히 퍼클로레이트 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트 및/또는 테트라플루오로보레이트 및/또는 비스옥살레이토보레이트 및/또는 헥사플루오로포스페이트 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 및/또는 디플루오로옥살레이토보레이트 및/또는 브로마이드 및/또는 요오다이드 및/또는 클로라이드일 수 있다.
(Xf)는 여기서 1 ≤ al ≤ 15, 예컨대 2 ≤ al ≤ 8을 가진 예컨대 화학식: -(CH2)al-의 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b1 ≤ 4를 가진 예컨대 화학식: -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-, 및/또는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b ≤ 4를 가진 화학식: -[CH2-CH2-O-]b 의 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4 반복 단위를 가진, 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4차 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 4차 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 4차 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹일 수 있다. 특히 스페이서 X는 ≥ 1 내지 ≤ 16 탄소 원자, 예컨대 ≥ 3 내지 ≤ 9 탄소 원자의 쇄 길이를 가진 포화된 알킬 스페이서일 수 있다.
R60, R61 및 R61은 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 0 ≤ 또는 1 ≤ 또는 2 ≤ al* ≤ 15, 예컨대 0 ≤ 또는 1 또는 ≤ 2 ≤ al* ≤ 4를 가진 예컨대 화학식: -(CH2)al*-CH3의 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬 그룹, 및/또는 ≥ 1 내지 ≤ 10 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥2 내지 ≤ 5 반복 단위를 가진, 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 피리디늄 그룹 및/또는 4차 암모늄 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 4차 암모늄 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 양으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 4차 암모늄 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹일 수 있다. 이 경우, 예컨대 라디칼 R60, R61 및 R61 중 적어도 2개, 경우에 따라 모든 라디칼 R60, R61 및 R61은 상이한 그룹, 예컨대 상이한 길이 및/또는 치환 및/또는 포화도 및/또는 측쇄도 및/또는 할로겐화율, 특히 불소화율을 가진 알킬 그룹 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹일 수 있다. 특히, R60, R61 및 R61는 각각 서로 독립적으로, ≥ 1 내지 ≤ 16 탄소 원자, 예컨대 ≥ 3 내지 ≤ 탄소 원자의 쇄 길이를 가진 알킬 그룹일 수 있다.
다른, 대안적 또는 추가의 실시 형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00132
의 벤졸설포네이트 기반 적어도 하나의 반복 단위를 포함하고, 상기 식에서 -[Az]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이다. (Xz)는 스페이서이다. xz은 스페이서(Xz)의 수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 상기 식에서, xz은 특히 1 또는 0, 예컨대 1 일수 있다. 중합체 골격을 형성하는 단위(-[Az]-)는 예컨대 중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-)와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. 스페이서(Xz)는 예컨대 스페이서 X와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. R200, R201, R202 및/또는 R203은 예컨대 전술한 바와 같이 형성될 수 있다.
Z+는 양이온, 특히 금속 이온, 예컨대 알칼리 이온, 예컨대 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온(Li+)일 수 있다.
(Xz)는 여기서 1 ≤ al ≤ 15, 예컨대 1 ≤ al ≤ 3을 가진 예컨대 화학식: -(CH2)al-의 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b1 ≤ 4를 가진 예컨대 화학식: -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-, 및/또는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b ≤ 4를 가진 예컨대 화학식: -[CH2-CH2-O-]b, 및/또는 1 ≤ a2 ≤ 3, 1 ≤ b2 ≤ 10, 특히 1 ≤ b2 ≤ 4, 및 1 ≤ a2' ≤ 3을 가진 화학식: -(CH2)a2-O-[CH2-CH2-O]b2-(CH2)a2'-의 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4 반복 단위를 가진, 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 다른 리튬 설포네이트 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포네이트 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹(페닐렌-설포네이트-단위), 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 리튬 설포네이트 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹, 및/또는 에테르 산소일 수 있다.
R200, R201, R202 및 R203은 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 0 ≤ 또는 1 ≤ al* ≤ 15, 예컨대 1 ≤ al* ≤ 2를 가진 예컨대 화학식: -(CH2)al*-CH3의 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬 그룹, 및/또는 ≥ 1 내지 ≤ 10 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥2 내지 ≤ 5 반복 단위를 가진, 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예를 들면 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 음으로 하전된 다른 그룹, 예컨대 리튬 설포네이트 그룹, 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 네거티브 그룹, 예컨대 리튬 설포네이트 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 네거티브 그룹, 예컨대 리튬 설포네이트 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹일 수 있다. 이 경우, 예컨대 라디칼 R200, R201, R202 및 R203 중 적어도 2개, 경우에 따라 모든 라디칼 R200, R201, R202 및 R203은 상이한 그룹, 예컨대 상이한 길이 및/또는 치환 및/또는 포화도 및/또는 측쇄도 및/또는 할로겐화율, 특히 불소화율을 가진 알킬 그룹 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹일 수 있다. 특히, R200, R201, R202 및 R203은 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 리튬설포네이트 그룹, 또는 특히 적어도 하나의 리튬설포네이트 그룹으로 치환되며 0 ≤ sl ≤ 15, 예컨대 0 ≤ sl ≤ 2를 가진 예컨대 화학식: -(CH2)sl-SO3Li의 ≥ 1 내지 ≤ 15 탄소 원자, 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 2 탄소 원자의 쇄 길이를 가진 알킬 그룹이다. 특히, R200, R201, R202 및 R203은 각각 서로 독립적으로, 수소, ≥ 1 내지 ≤ 16 탄소 원자, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4 탄소 원자의 쇄 길이를 가진, 특히 포화된, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 설폰화된 및/또는 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬 그룹, 및/또는 예컨대 부분적으로 또는 완전히 설폰화된 및/또는 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹일 수 있다.
특히 R200, R201, R202 및/또는 R203은 적어도 하나의 설포네이트 그룹, 특히 리튬설포네이트 그룹으로 치환될 수 있다.
다른, 대안적 또는 추가의 실시 형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00133
, 예컨대
Figure pat00134
의, 트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹 기반 적어도 하나의 반복 단위를 포함하고, 상기 식에서, -[Az1]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이다. (Xz1)는 스페이서이다. xz1은 스페이서(Xz1)의 수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 상기 식에서, xz1은 특히 1 또는 0, 예컨대 1 일수 있다. 중합체 골격을 형성하는 단위(-[Az1]-)는 예컨대 중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-)와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. 스페이서(Xz1)는 예컨대 스페이서 X와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는 예컨대 전술한 바와 같이 형성될 수 있다.
Z+는 양이온, 특히 금속 이온, 예컨대 알칼리 이온, 예를 들면 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온(Li+)일 수 있다.
(Xz1)는 여기서 1 ≤ al ≤ 15, 예컨대 1 ≤ al ≤ 3을 가진 예컨대 화학식: -(CH2)al-의 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 스페이서, 및/또는 1 ≤ b1 ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b1 ≤ 4를 가진 예컨대 화학식: -CH2-[CH2-CH2-O]b1-CH2-, 및/또는 1 ≤ b ≤ 10, 예컨대 2 ≤ b ≤ 4를 가진 화학식: -[CH2-CH2-O-]b, 및/또는 1 ≤ a2 ≤ 3, 1 ≤ b2 ≤ 10, 특히 1 ≤ b2 ≤ 4, 및 1 ≤ a2' ≤ 3을 가진 화학식: -(CH2)a2-O-[CH2-CH2-O-]b2-(CH2)a2'-의, 특히 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 10 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4 반복 단위를 가진, 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 스페이서, 특히 에틸렌옥사이드 스페이서, 및/또는 다른 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹(페닐렌-비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드-벤졸-단위), 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹, 및/또는 에테르 산소일 수 있다.
R210, R211, R212, R213 및 R214는 예컨대 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 0 ≤ 또는 1 ≤ al* ≤ 15, 예컨대 1 ≤ al* ≤ 2를 가진 예컨대 화학식: -(CH2)al*-CH3의 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬 그룹, 및/또는 ≥ 1 내지 ≤ 10 반복 단위, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 5 반복 단위를 가진, 특히 포화된 또는 불포화된, 선형의 또는 측쇄의, 예컨대 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹, 및/또는 다른 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹으로 치환된 페닐렌 그룹, 및/또는 벤질렌 그룹, 예컨대 적어도 하나의 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹으로 치환된 벤질렌 그룹, 및/또는 케톤 그룹, 예컨대 알킬카보닐 그룹일 수 있다. 이 경우, 예컨대 라디칼 R210, R211, R212, R213 및 R214 중 적어도 2개, 경우에 따라 모든 라디칼 R210, R211, R212, R213 및 R214는 상이한 그룹, 예컨대 상이한 길이 및/또는 치환 및/또는 포화도 및/또는 측쇄도 및/또는 할로겐화율, 특히 불소화율을 가진 알킬 그룹 및/또는 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹일 수 있다. 특히, R210, R211, R212, R213 및 R214는 각각 서로 독립적으로, 수소, 또는 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹, 또는 특히 적어도 하나의 리튬-트리플루오로메탄 설포닐이미드-벤졸 그룹으로 치환되며 0 ≤ s2 ≤ 15, 예컨대 0 ≤ s2 ≤ 2를 가진 예컨대 화학식: -(CH2)s2-SO2NSO2CF3Li의, ≥ 1 내지 ≤ 15 탄소 원자, 예컨대 ≥ 1 내지 ≤ 2 탄소 원자의 쇄 길이를 가진 알킬 그룹이다. 특히, R210, R211, R212, R213 및 R214는 각각 서로 독립적으로, 수소, ≥ 1 내지 ≤ 16 탄소 원자, 예컨대 ≥ 1 또는 ≥ 2 내지 ≤ 4 탄소 원자의 쇄 길이를 가진, 특히 포화된, 예컨대 부분적으로 또는 완전히, 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드-치환된 및/또는 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬 그룹, 및/또는 예컨대 부분적으로 또는 완전히, 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드-치환된 및/또는 할로겐화된, 특히 불소화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹일 수 있다.
특히, R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는 다른 설포닐이미드 그룹, 예컨대 트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹, 특히 리튬-트리플루오로메탄설포닐이미드 그룹의 형태로 구현될 수 있다.
특히 중합체 골격 -[Az]- 또는 -[Az1]-는 예컨대 하기 화학식;
Figure pat00135
또는
Figure pat00136
의, 예컨대 에테르 관능기를 가진 특히 폴리페닐렌, 예컨대 파라-폴리페닐렌의 페닐렌-단위일 수 있고, 특히, 상기 식에서, xq는 결합 위치(들)를 나타내거나 XQ이다.
이 경우, 중합체는 예컨대 비치환된, 적어도 하나의 다른 페닐렌 단위 및/또는 적어도 하나의 리튬설포네이트 그룹으로 치환된 적어도 하나의 다른 페닐렌 단위를 포함할 수 있다. 예컨대 중합체 골격 -[Az]- 또는 -[Az1]-는 하기 화학식:
Figure pat00137
의 페닐렌 단위일 수 있고, 상기 식에서, n 및 n*는 비치환된 페닐렌 단위의 반복 수이고, 예컨대 0 ≤ n ≤ 3 및 0 ≤ n* ≤ 3이고, 특히 xq는 결합 위치(들)을 나타내거나 XQ이다.
다른, 대안적 또는 추가의 특별한 실시예의 범위에서, 중합체, 특히 적어도 하나의 제1 반복 단위 -[A1]-는 하기 화학식:
Figure pat00138
의, 한번 또는 여러번 설폰화된 폴리페닐렌 기반 반복 단위를 포함하거나 또는 그 자체를 기반으로 한다.
다른 실시 형태의 범위에서 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 하기 화학식:
Figure pat00139
및/또는
Figure pat00140
및/또는
Figure pat00141
및/또는
Figure pat00142
및/또는
Figure pat00143
및/또는
Figure pat00144
및/또는
Figure pat00145
및/또는
Figure pat00146
예컨대
Figure pat00147
, 및/또는
Figure pat00148
및/또는
Figure pat00149
, 예컨대
Figure pat00150
, 및/또는
Figure pat00151
및/또는
Figure pat00152
및/또는
Figure pat00153
및/또는
Figure pat00154
및/또는
Figure pat00155
및/또는
Figure pat00156
및/또는
Figure pat00157
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다. 상기 식에서, -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-는 특히 중합체 골격을 형성하는 단위이다. (XⅠ), (XⅡ), (XⅢ), (XⅣ), (XⅤ), (XⅥ), (XⅦ), (XⅧ), (XⅨ), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (Xz) 또는 (Xz1)는 특히 스페이서이다. xⅰ, xⅱ, xⅲ, xⅳ, xⅴ, xⅵ, xⅶ, xⅷ, xⅸ, xa, xb, xc, xd, xe, xf 또는 xz은 (각각의) 스페이서의 수, 특히 존재 또는 부재를 나타낸다. 특히 xⅰ, xⅱ, xⅲ, xⅳ, xⅴ, xⅵ, xⅶ, xⅷ, xⅸ, xa, xb, xc, xd, xe, xf 또는 xz은 1 또는 0, 예컨대 1일 수 있다. nⅣ는 에틸렌옥사이드 단위의 수이고, 특히 1 ≤ nⅣ ≤ 15, 예컨대 2 ≤ nⅣ ≤ 6이다. nⅨ는 에틸렌옥사이드 단위의 수이고, 특히 1 ≤ nⅨ ≤ 15, 예컨대 2 ≤ nⅨ ≤ 6이다.
중합체 골격을 형성하는 단위 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-는 예컨대 중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-)와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. 스페이서 (XⅠ), (XⅡ), (XⅢ), (XⅣ), (XⅤ), (XⅥ), (XⅦ), (XⅧ), (XⅨ), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (Xz) 또는 (Xz1)는 예컨대 스페이서 X와 관련해서 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. R10, R11, R12, R13, R14, R20, R21, R22, R30, R31, R32, R33, R40, R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45, R45', R50, R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54, R54', R60, R61, R62, R100, R101, R101', R110, R111, R111', R112, R112', R120, R120', R121, R121', R130, R130', R131, R131', R132, R140, R150, R160, R170, R180, R180', R181, R181', R182, R200, R201, R202, R203, R210, R211, R212, R213 및/또는 R214는 예컨대 전술한 바와 같이 형성될 수 있다.
스페이서 (XⅠ), (XⅡ), (XⅢ), (XⅣ), (XⅤ), (XⅥ), (XⅦ), (XⅧ), (XⅨ), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (Xz) 또는 (Xz1)는 특히 스페이서 X와 관련해서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 에틸렌옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 그룹을 포함할 수 있거나 또는 알킬렌 옥사이드 스페이서, 예컨대 에틸렌옥사이드 스페이서, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 스페이서, 예컨대 올리고-에틸렌옥사이드 스페이서일 수 있다.
예컨대, 중합체 골격을 형성하는 단위 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-는 (적어도) 알킬렌 옥사이드 단위, 특히 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 프로필렌옥사이드 단위, 및/또는 알킬렌 단위 및/또는 카보네이트 그룹을 포함하는 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 페닐렌 단위이다. 예컨대, 중합체 골격을 형성하는 단위 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-는 (적어도) 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 페닐렌 단위일 수 있다.
특히 중합체 골격을 형성하는 단위 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-는 (적어도) 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위일 수 있다.
R10, R11, R13 및/또는 R14 또는 R30, R32 및/또는 R33 또는 R41, R41', R42, R42', R43, R43', R44, R44', R45 및/또는 R45' 또는 R51, R51', R52, R52', R53, R53', R54 및/또는 R54'또는 R200, R201, R202 및/또는 R203 또는 R210, R211, R212, R213 및/또는 R214 또는 R100, R101 및/또는 R101'또는 R110, R111, R111', R112 및/또는 R112'또는 R120, R120', R121 및/또는 R121'또는 R130, R130', R131 및/또는 R131'또는 R150 또는 R180, R180', R181, R181'및/또는 R182는 특히 각각 서로 독립적으로, 수소 및/또는 할로겐 원자, 특히 불소, 및/또는 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 페녹시 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 특히 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹 및/또는 벤질렌 그룹, 특히 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹 및/또는 카보닐 그룹 및/또는 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 특히 락톤 그룹, 및/또는 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹 및/또는 하전된 그룹, 예컨대 특히 이온성 액체의 양이온 기반 양으로 하전된 그룹, 예컨대 4차 암모늄 그룹 및/또는 4차 포스포늄 그룹, 및/또는 특히 전도염 음이온 기반, 특히 리튬-전도염 음이온 기반 및/또는 이온성 액체의 음이온 기반 음으로 하전된 그룹, 특히 설포닐이미드 그룹, 및/또는 설포네이트 그룹, 예컨대 리튬설포네이트 그룹 및/또는 리튬설포네이트 그룹일 수 있다.
R12 또는 R20, R21 및 R22 또는 R31 또는 R40 또는 R50 또는 R60, R61 및 R62 또는 R132 또는 R140 또는 R160 또는 R170은 특히 각각 서로 독립적으로, 알킬 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는 알콕시 그룹 및/또는 페닐렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-페닐렌 옥사이드 그룹, 및/또는 페녹시 그룹 및/또는 페닐렌 그룹, 특히 올리고-페닐렌 그룹, 및/또는 페닐 그룹 및/또는 벤질렌 그룹, 특히 올리고-벤질렌 그룹, 및/또는 벤질 그룹 및/또는 카보닐 그룹 및/또는 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 및/또는 특히 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹일 수 있다.
적어도 하나의 중합체 전해질 또는 적어도 하나의 중합체는 단독중합체 및 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예컨대 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체일 수 있다. 캐소드 물질 또는 적어도 하나의 중합체 전해질은 예컨대 하나의 단독중합체 및 다수의 단독중합체 및/또는 하나의 공중합체 및 다수의 공중합체 및 하나의 단독중합체-공중합체 혼합물을 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
일 실시 형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은 단독중합체이거나 또는 캐소드 물질은 하기 화학식:
Figure pat00158
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는 적어도 하나의 단독중합체를 포함한다. A, X, x 및 Q는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 특히, 단독중합체는 전술한 특별한 반복 단위들 중 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은 공중합체이거나 또는 캐소드 물질은 적어도 하나의 제1 반복 단위, 및 상기 적어도 하나의 제1 반복 단위와는 다른 적어도 하나의 제2 반복 단위를 포함하는, 적어도 하나의 공중합체, 예컨대 블록-공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체를 포함하고, 이 경우 상기 적어도 하나의 제1 반복 단위는 하기 화학식:
Figure pat00159
을 갖는다. A, X, x 및 Q는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대, 공중합체는 전술한 특별한 반복 단위들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히 적어도 하나의 제1 반복 단위는 전술한 특별한 반복 단위들 중 하나를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
적어도 하나의 제2 반복 단위는 예컨대 임의의 중합체 골격을 형성하는 단위일 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 제2 반복 단위는 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 과불소화된 알킬렌 옥사이드 단위 및/또는 퍼플루오로폴리에테르 단위, 및/또는 카보네이트 단위 및/또는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 페닐렌 단위 및/또는 페닐렌 옥사이드 단위 및/또는 벤질렌 단위 및/또는 알킬렌 단위 및/또는 스티롤 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다. 특히 적어도 하나의 제2 반복 단위는 알킬렌 옥사이드 단위 및/또는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위, 예컨대 페닐렌 옥사이드 단위, 및/또는 알킬렌 단위 및/또는 페닐렌 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
경우에 따라 적어도 하나의 제2 반복 단위는 그룹 Q를 포함하지 않을 수 있고, 예컨대 특히 단일 알킬렌 옥사이드 단위, 예컨대 과불소화된 알킬렌 옥사이드 단위 및/또는 퍼플루오로폴리에테르 단위, 및/또는 카보네이트 단위 및/또는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 페닐렌 단위 및/또는 페닐렌 옥사이드 단위 및/또는 벤질렌 단위 및/또는 알킬렌 단위, 예컨대 알킬렌 옥사이드 단위 및/또는 페닐렌 단위, 또는 그 밖의 중합체 골격을 형성하는 단위, 예컨대 (폴리-)스티롤 단위일 수 있다. 더 높은 유리 전이 온도를 야기할 수 있는 (폴리-)페닐렌 단위 및/또는 (폴리-)스티롤 단위는 기계적 특성과 관련해서 바람직할 수 있다.
적어도 하나의 제1 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]- 및 적어도 하나의 제2 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위는 유사하거나 또는 서로 상이할 수 있고, 예컨대 알킬렌 옥사이드 단위(들), 특히 에틸렌옥사이드 단위(들) 및/또는 프로필렌옥사이드 단위(들), 및/또는, 카보네이트 그룹을 포함하는 특히 유기 단위(들) 및/또는 실록산 단위(들) 및/또는 포스파젠 단위(들) 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위(들) 및/또는 메타크릴레이트 단위(들) 및/또는 페닐렌 단위 및/또는 페닐렌 옥사이드 단위(들) 및/또는 벤질렌 단위(들) 및/또는 알킬렌 단위(들)의 그룹으로부터 선택될 수 있다.
특히, 적어도 하나의 제1 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]- 및 적어도 하나의 제2 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위는 동일한 중합체 부류, 예컨대 -[A]-, -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-와 관련해서 설명된 중합체 부류, 예컨대 실록산 단위의 중합체 부류(폴리실록산의 부류)로부터 선택될 수 있다. 따라서 바람직하게는 합성이 간소화될 수 있다. 경우에 따라 적어도 하나의 제1 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]- 및 적어도 하나의 제2 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위는 서로 상이하게 작용할 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 제1 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]- 및 적어도 하나의 제2 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위는 상이한 중합체 부류, 예컨대 -[A]-, -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-와 관련해서 설명된 중합체 부류, 예컨대 실록산 단위(폴리실록산의 부류) 및 알킬렌 옥사이드 단위(폴리알킬렌 또는 폴리에테르의 부류)의 중합체 부류로부터 선택될 수 있고 및/또는 상이한 작용에 의해 서로 구별될 수 있다. 바람직한 용매화 특성을 높은 이온 전도력과 함께 설정하기 위해 다양한, 특히 기계적 및/또는 용매화 및/또는 전기적 특성을 가진 중합체 블록이 바람직하게 구현될 수 있다.
이에 대한 예는 하기 화학식:
Figure pat00160
, 예를 들면
Figure pat00161
의 실록산-에틸렌옥사이드 공중합체이고, 특히 상기 식에서, R은 알킬 그룹, 예컨대 메틸 그룹, 에틸 그룹 또는 프로필 그룹이고, n은 에틸렌옥사이드 단위의 반복 수이고, 예컨대 1 ≤ n ≤ 10 이다.
적어도 하나의 제1 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]- 및 적어도 하나의 제2 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위는 특히 동일한 중합체 부류, 예컨대 페닐렌 단위(폴리페닐렌) 또는 알킬렌 단위(폴리올레핀)의 중합체 부류로부터 선택될 수 있고 상이한 작용 또는 없는 작용, 예컨대 상이한 그룹 Q 및/또는 상이한 스페이서에 의해 구별될 수 있다.
이에 대한 예들은 하기 화학식:
Figure pat00162
의 페닐렌-페닐렌 공중합체이고, 특히 상기 식에서, n은 비치환된 반복 단위의 페닐렌 단위의 반복 수이고, 예컨대 0 ≤ n ≤ 3 이며,
및/또는
하기 화학식:
Figure pat00163
의 페닐렌-페닐렌 공중합체이고, 특히 상기 식에서, n 및 n*는 비치환된 페닐렌 단위의 반복 수이고, 예컨대 0 ≤ n ≤ 3 및 0 ≤ n* ≤ 3 이고,
및/또는
하기 화학식:
Figure pat00164
의 알킬렌-알킬렌 공중합체이다.
예컨대 적어도 하나의 제2 반복 단위는 예컨대 카보네이트 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드를 포함하는 사이드 그룹을 가진 예컨대 실록산 단위(들) 및/또는 포스파젠 단위(들) 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위(들) 및/또는 메타크릴레이트 단위(들) 및/또는 페닐렌 단위(들)의 그룹으로부터 선택된, 중합체 골격을 형성하는 구조 단위를 포함할 수 있다. 카보네이트 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹을 포함하는 사이드 그룹은 예컨대 중합체 골격을 형성하는 구조 단위의 하나의 원자에 결합될 수 있다. 카보네이트 그룹 및/또는 알킬렌 옥사이드 그룹을 포함하는 사이드 그룹, 특히 카보네이트 그룹은 중합체 골격을 형성하는 구조 단위의 2개의 원자에 사이클릭으로 결합될 수 있다. 형성된 중합체 골격는 카보네이트 그룹 또는 알킬렌 옥사이드 그룹을 포함할 수 있고, 예컨대 폴리카보네이트 또는 폴리알킬렌 옥사이드일 수 있거나 또는 카보네이트 그룹 또는 알킬렌 옥사이드 그룹을 갖지 않는다.
특별한 실시예의 범위에서, 적어도 하나의 제2 반복 단위는 적어도 하나의 제1 반복 단위와는 다른, 하기 화학식:
Figure pat00165
의 반복 단위를 포함한다. 예컨대, 적어도 하나의 제2 반복 단위는 전술한 특별한 반복 단위들 중 하나를 포함하거나, 그 자체일 수 있다.
예컨대 적어도 하나의 제1 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]- 및 적어도 하나의 제2 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-는 상이한 중합체 부류, 예컨대 실록산 단위(폴리실록산) 및 알킬렌 옥사이드 단위(폴리알킬렌 또는 폴리에테르)의 중합체 부류로부터 선택될 수 있고 및/또는 상이한 작용에 의해 서로 구별될 수 있다.
적어도 하나의 제1 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]- 및 적어도 하나의 제2 반복 단위의 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, 예컨대 -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-는 특히 동일한 중합체 부류, 예컨대 실록산 단위(들)(폴리실록산) 및/또는 포스파젠 단위(들)(폴리포스파젠) 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위(들)(메틸메타크릴레이트) 및/또는 메타크릴레이트 단위(들)(메타크릴레이트) 및/또는 페닐렌 단위(들)(폴리페닐렌) 또는 알킬렌 단위(폴리올레핀)의 중합체 부류로부터 선택될 수 있고, 상이한 작용 또는 없는 작용, 예컨대 상이한 그룹 Q 및/또는 상이한 스페이서에 의해 구별될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서, 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00166
의 적어도 하나의 공중합체(P), 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 특히 블록 공중합체, 예컨대 콤브(comb) 공중합체를 포함하고, 상기 식에서, 반복 단위
Figure pat00167
및
Figure pat00168
는 하기 화학식:
Figure pat00169
의 서로 상이한 반복 단위이다. 예컨대 상기 반복 단위들은 전술한 특별한 반복 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
상기 실시 형태의 구현의 범위에서 반복 단위
Figure pat00170
및
Figure pat00171
는 하기 화학식:
Figure pat00172
및/또는
Figure pat00173
및/또는
Figure pat00174
및/또는
Figure pat00175
및/또는
Figure pat00176
및/또는
Figure pat00177
및/또는
Figure pat00178
및/또는
Figure pat00179
, 예컨대
Figure pat00180
, 및/또는
Figure pat00181
및/또는
Figure pat00182
, 예컨대
Figure pat00183
, 및/또는
Figure pat00184
및/또는
Figure pat00185
및/또는
Figure pat00186
및/또는
Figure pat00187
및/또는
Figure pat00188
및/또는
Figure pat00189
및/또는
Figure pat00190
의 서로 상이한 반복 단위를 포함하거나 또는 상기 화학식의 적어도 하나의 반복 단위이다. 상기 반복 단위들의 조합은, 상응하는 단독중합체에 비해, 경우에 따라 리튬 염과 혼합해서, 이온 전도력, 특히 리튬 이온 전도력을 높일 수 있다. 분자 중량 또는 중합체의 반복 단위의 평균 수는 중합체/염 혼합물의 이온 전도력을 결정할 수 있는 순수 중합체의 유리 전이 온도와 밀접하게 관련될 수 있다.
상기 실시 형태의 특별한 구현의 범위에서, 적어도 하나의 제1 반복 단위, 예컨대 하기 반복 단위:
Figure pat00191
는 하기 화학식:
Figure pat00192
및/또는
Figure pat00193
, 예컨대
Figure pat00194
및/또는
Figure pat00195
및/또는
Figure pat00196
및/또는
Figure pat00197
및/또는
Figure pat00198
및/또는
Figure pat00199
및/또는
Figure pat00200
및/또는
Figure pat00201
및/또는
Figure pat00202
및/또는
Figure pat00203
,예컨대
Figure pat00204
의 (적어도) 하나의 반복 단위를 포함하거나 또는 그 자체이다. 올리고-에틸렌옥사이드 관능기, 예컨대 1 ≤ nⅣ 또는 nⅨ ≤ 15, 예컨대 2 ≤ nⅣ 또는 nⅨ ≤ 6의 반복 단위를 가진 (올리고-)에틸렌옥사이드 그룹을 포함할 수 있는 반복 단위와 전술한 반복 단위의 조합은, 상응하는 단독중합체에 비해, 경우에 따라 리튬 염과 혼합해서 이온 전도력, 특히 리튬 이온 전도력을 높일 수 있다.
적어도 하나의 제2 반복 단위, 예컨대 반복 단위:
Figure pat00205
는 예컨대 1 ≤ n ≤ 15, 예컨대 2 ≤ n ≤ 6의 반복 단위를 가진 올리고-에틸렌옥사이드 관능기, 예를 들면 (올리고-)에틸렌옥사이드 그룹을 갖는 하나 또는 다수의 반복 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
상기 실시 형태의 다른, 추가의 또는 대안적, 특별한 구현의 범위에서, 적어도 하나의 제2 반복 단위, 예컨대 반복 단위:
Figure pat00206
는 하기 화학식:
Figure pat00207
및/또는
Figure pat00208
의 (적어도) 하나의 반복 단위를 포함하거나 또는 그 자체이다.
폴리설파이드의 용액을 가급적 적게 유지하기 위해, 예컨대 에틸렌옥사이드 단위의 함량이 적게, 예컨대 최대한 적게 유지될 수 있다. 에틸렌옥사이드 단위 또는 폴리에테르, 특히 폴리에틸렌 옥사이드 및/또는 폴리프로필렌 옥사이드의 불소화에 의해 폴리설파이드 가용성이 억제될 수 있다. 따라서, 특히 적어도 하나의 제2 반복 단위가 과불소화된 알킬렌 옥사이드 단위, 특히 과불소화된 에틸렌옥사이드 단위를 포함하거나 퍼플루오로폴리에테르일 수 있다. 예컨대 그룹 R130-132 또는 R180-R182은 과불소화될 수 있고 및/또는 불소 원자일 수 있다.
전술한 바와 같이, 이러한 이유에서 스페이서 X, (XⅠ), (XⅡ), (XⅢ), (XⅣ), (XⅤ), (XⅥ), (XⅦ), (XⅧ), (XⅨ), (Xa), (Xb), (Xc), (Xd), (Xe), (Xf), (Xz) 또는 (Xz1) 및/또는 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-, -[AⅠ]-, -[AⅡ]-, -[AⅢ]-, -[AⅣ]-, -[AⅤ]-, -[AⅥ]-, -[AⅦ]-, -[AⅧ]-, -[AⅨ]-, -[Aa]-, -[Ab]-, -[Ac]-, -[Ad]-, -[Ae]-, -[Af]-, -[Az]- 또는 -[Az1]-- 및/또는 그룹 Q 또는 Q+ 또는 Q_- 또는 R10-R213을 가진 그룹들은 과불소화된 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 과불소화된 에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 과불소화된 프로필렌옥사이드 그룹, 예컨대 과불소화된 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 과불소화된 올리고-에틸렌옥사이드 그룹 및/또는 과불소화된 올리고-프로필렌옥사이드 그룹을 포함할 수 있고 및/또는 과불소화될 수 있다.
특별한 실시예의 범위에서 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00209
의 적어도 하나의 공중합체(P), 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 특히 블록 공중합체, 예컨대 콤브 공중합체를 포함하거나 또는 그 자체이다.
예컨대 중합체 전해질은 상기 화학식의 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체 공중합체를 기반으로 할 수 있거나 그 자체일 수 있다. 예컨대 공중합체는 블록 공중합체 또는 교호 공중합체 또는 통계 공중합체, 예를 들면 블록 공중합체 또는 교호 공중합체일 수 있다. 특히 상기 화학식의 공중합체는 블록 공중합체일 수 있다. 이런 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 콤브 공중합체에 의해, 바람직하게는 비교적 높은 리튬 이온 전도력이 달성될 수 있다.
예컨대, 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00210
또는
Figure pat00211
의 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 특히 블록 공중합체, 예컨대 콤브 공중합체를 포함할 수 있고, 예컨대 그것을 기반으로 할 수 있고, 예컨대 그 자체일 수 있다.
특별한 실시예의 범위에서, 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00212
의 (적어도) 하나의 공중합체(P), 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 특히 블록 공중합체, 예컨대 콤브 공중합체를 포함하거나 또는 그 자체이다.
예컨대 중합체 전해질은 상기 화학식의 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체를 기반으로 할 수 있거나 그 자체일 수 있다. 예컨대 상기 공중합체는 블록 공중합체 또는 교호 공중합체 또는 통계 공중합체, 예를 들면 블록 공중합체 또는 교호 공중합체일 수 있다. 특히 상기 화학식의 공중합체는 블록 공중합체일 수 있다. 이런 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 콤브 공중합체에 의해 바람직하게는 비교적 높은 리튬 이온 전도력이 달성될 수 있다.
예컨대 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00213
의 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 특히 블록 공중합체, 예컨대 콤브 공중합체를 포함할 수 있고, 예컨대 그것을 기반으로 할 수 있고, 예컨대 그 자체일 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 중합체 전해질은(또한) 적어도 하나의(한번 또는 여러 번) 불소화된, 예컨대 과불소화된 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된 중합체를 포함한다. 예컨대 적어도 하나의, 불소화된 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된 중합체는 퍼플루오로폴리에테르 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불소화된, 예컨대 과불소화된 폴리올레핀, 예컨대 테트라플루오로에틸렌-중합체, 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불소화된, 예컨대 과불소화된 폴리에테르, 예를 들면 리튬 이온 함유, 예컨대 리튬 이온으로 치환된 나프이온, 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불소화된, 예컨대 과불소화된 폴리페닐렌일 수 있다. 따라서, 리튬 전도력이 경우에 따라 더 높아질 수 있다. 리튬 설포네이트로 치환된 및/또는 불소화된 중합체, 예컨대 리튬 나피온 이온 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된 폴리페닐렌 및/또는 불소화된, 예컨대 과불소화된 폴리에테르(퍼플루오로폴리에테르)는 바람직하게는 리튬-황 셀에, 예컨대 황-탄소 복합체, 예컨대 SPAN과 함께, 캐소드 활성 물질로서 사용될 수 있는데, 특히 그 이유는 줄어든 폴리설파이드 가용성이 달성될 수 있기 때문이다. 불소화된, 특히 과불소화된 폴리에테르(퍼플루오로폴리에테르)가 리튬-황 셀에, 예컨대 황-탄소 복합체, 예컨대 SPAN과 함께, 캐소드 활성 물질로서, 특히 바람직하게는 적어도 하나의 리튬 전도염과 조합해서 사용될 수 있다. 리튬 나피온 이온은 예컨대 비치환된 테트라플루오로에틸렌 단위 및 리튬 설포네이트로 치환된 테트라플루오로에틸렌 단위로 이루어진, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 스페이서를 가진 반복 단위 조합을 포함할 수 있고, 예컨대 하기 화학식:
Figure pat00214
을 기반으로 할 수 있고, 상기 식에서 n은 비치환된 테트라플루오로에틸렌 단위의 반복 수이며, n* 는 반복 단위 조합의 반복 수이다.
리튬 설포네이트로 치환된, 예컨대 불소화된, 예를 들면 과불소화된 중합체에 대한 다른 예는 리튬 설포네이트로 치환된 페닐렌 단위 및 경우에 따라 비치환된 페닐렌 단위를 가진, 리튬 설포네이트로 치환된 폴리페닐렌이고, 예컨대 상기 폴리페닐렌은 하기 화학식:
Figure pat00215
을 기반으로 하고, 특히 상기 식에서, n은 비치환된 페닐렌 단위의 반복 수이고, 예컨대 0 ≤ n ≤ 3 이다.
다른 실시 형태의 범위에서 중합체 전해질은 적어도 하나의 제1 중합체 및 적어도 하나의 제2 중합체로 이루어진 중합체 혼합물, 특히 중합체 블렌드를 포함한다. 이 경우, 적어도 하나의 제1 중합체는 특히 하기 화학식:
Figure pat00216
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는, (적어도) 하나의 본 발명에 따른 중합체, 예컨대 단독중합체 및/또는 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티 블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 특히 블록 공중합체, 예컨대 콤브 공중합체를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다. A, X, x 및 Q는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대 중합체 혼합물은 공중합체, 전술한 특별한 반복 단위의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히 적어도 하나의 제1 반복 단위는 전술한 특별한 반복 단위들 중 하나를 포함할 수 있거, 그 자체일 수 있다.
적어도 하나의 제2 중합체는 예컨대(적어도) 임의의 중합체일 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 제2 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드(폴리에테르), 특히 퍼플루오로폴리에테르, 및/또는 폴리카보네이트 및/또는 폴리실록산 및/또는 폴리포스파젠 및/또는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 폴리메타크릴레이트 및/또는 폴리페닐렌 및/또는 폴리페닐렌 옥사이드 및/또는 폴리벤질렌 및/또는 폴리올레핀 및/또는 폴리스티롤을 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다. 예를 들면 적어도 하나의 제2 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드 및/또는 폴리실록산 및/또는 폴리포스파젠 및/또는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 폴리메타크릴레이트 및/또는 폴리올레핀 및/또는 폴리페닐렌, 특히 폴리아킬렌옥사이드 및/또는 폴리올레핀 및/또는 폴리페닐렌을 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
예를 들면 적어도 하나의 제2 중합체는 그룹 Q를 포함할 수 없고, 예컨대 특히 단일의, 폴리알킬렌 옥사이드(폴리에테르), 특히 퍼플루오로폴리에테르, 및/또는 폴리카보네이트 및/또는 폴리실록산 및/또는 폴리포스파젠 및/또는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 폴리메타크릴레이트 및/또는 폴리페닐렌 및/또는 폴리페닐렌 옥사이드 및/또는 폴리벤질렌 단위 및/또는 폴리올레핀, 예를 들면 폴리알킬렌 옥사이드(폴리에테르) 및/또는 폴리페닐렌, 예컨대 파라-폴리페닐렌, 및/또는 폴리스티롤 또는 그 밖의 중합체일 수 있다.
경우에 따라 적어도 하나의 리튬 전도염과 조합해서, 퍼플루오로폴리에테르는 중합체 전해질로서 특히 리튬-황 셀에, 특히 SPAN과 함께 캐소드 물질로서 바람직하게 사용될 수 있다. 더 높은 유리 전이 온도를 일으킬 수 있는 (폴리-)페닐렌 단위 및/또는 (폴리-)스티롤 단위는 기계적 특성과 관련해서, 특히 SPAN에 대한 리튬 이온 전도력이 있는 매트릭스로서 바람직할 수 있다.
특별한 실시예의 범위에서, 적어도 하나의 제2 중합체는 특히 하기 화학식:
Figure pat00217
의, 적어도 하나의 제1 중합체의 적어도 하나의 반복 단위와는 다른 적어도 하나의 반복 단위를 가진 본 발명에 따른 중합체, 특히 단독중합체 및/또는 공중합체, 및/또는 불소화된 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된 적어도 하나의 중합체, 특히 퍼플루오로폴리에테르 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불소화된, 폴리올레핀 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불소화된, 폴리에테르 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 특히 불소화된, 폴리페닐렌, 예컨대 리튬 이온 함유, 예컨대 리튬 이온으로 치환된, 나프이온을 포함하거나 또는 그 자체이다. A, X, x 및 Q는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 따라서, 리튬 전도력이 경우에 따라 더 높아질 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은 특히 하기 화학식:
Figure pat00218
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는, 적어도 하나의 중합체, 특히 중합체 전해질을 포함하거나 또는 그 자체이고, 상기 식에서 -[A]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이고, X는 스페이서이며, x는 스페이서 X의 수이고 1 또는 0이며, Q는 음으로 하전된 그룹 Q- 및 짝이온 Z+이거나 또는 Q는 양으로 하전된 그룹 Q+ 및 짝이온 Z-이다. 이는 특히 바람직한 것으로 나타났는데, 그 이유는 이로 인해 이온 해리가 증가하고 폴리설파이드 가용성이 줄어들 수 있기 때문이다.
상기 실시 형태의 구현의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은
- 하기 화학식:
Figure pat00219
을 가진 적어도 하나의 제1 반복 단위, 및 상기 적어도 하나의 제1 반복 단위와는 다른 적어도 하나의 제2 반복 단위를 갖는, (적어도) 하나의 공중합체, 예컨대 블록 공중합체, 예를 들면 멀티블록 공중합체, 및/또는 교호 공중합체 및/또는 통계 공중합체, 특히 블록 공중합체, 예컨대 콤브 공중합체, 및/또는
- 하기 화학식:
Figure pat00220
의 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 및 적어도 하나의 제2 중합체로 이루어진 중합체 혼합물, 특히 중합체 블렌드를 포함하거나, 또는 그 자체이다.
A, X, x 및 Q는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대 (공)중합체 또는 중합체 혼합물은 전술한 특별한 반복 단위 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
비하전된, 이온 전도력이 있는 또는 이온 전도성 그룹, 예컨대 알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 사이클릭 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 사이클릭 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹, 예컨대 락톤 그룹 및/또는 사이클릭 및/또는 비환형 카바메이트 그룹, 특히 알킬렌 옥사이드 그룹, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹 및/또는 폴리에테르와 조합해서, 양으로 하전된 그룹 Q+ 및 짝이온 Z- 및/또는 음으로 하전된 그룹 Q- 및 짝이온 Z+를 가진 반복 단위가 특히 바람직하게 나타나는데, 그 이유는 양으로 하전된 또는 음으로 하전된 그룹 Q+ 및 Q-에 의해 이온 해리가 커질 수 있으며, 비하전된 그룹 Q에 의해 이온 이동도가 커질 수 있기 때문이고, 이로 인해 전체적으로 이온 전도력, 예컨대 리튬 이온 전도력이 현저히 상승할 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 제2 반복 단위 및/또는 적어도 하나의 제2 중합체는 특히 알킬렌 옥사이드 및/또는 사이클릭 카보네이트 그룹 및/또는 락톤 그룹 및/또는 사이클릭 카바메이트 그룹 및/또는 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 및/또는 비환형 카바메이트 그룹을 포함할 수 있다.
상기 실시 형태의 구현의 범위에서,
- 적어도 하나의 제2 반복 단위는 알킬렌 옥사이드 단위, 및/또는 알킬렌 옥사이드 관능기(알킬렌 옥사이드 그룹)를 갖는 반복 단위를 포함하고, 및/또는
- 적어도 하나의 제2 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드(폴리에테르), 및/또는 알킬렌 옥사이드 관능기(알킬렌 옥사이드 그룹)를 갖는 반복 단위를 포함한다.
양으로 또는 음으로 하전된 그룹 Q+, Q-과 알킬렌 옥사이드, 예컨대 알킬렌 옥사이드 단위 및/또는 알킬렌 옥사이드 관능기 및/또는 폴리알킬렌 옥사이드의 조합이 특히 바람직한 것으로 나타났는데, 그 이유는 양으로 또는 음으로 하전된 그룹 Q+ 또는 Q-에 의해 이온 해리가 커질 수 있으며, 알킬렌 옥사이드에 의해 이온 이동도가 커질 수 있기 때문이고, 이로 인해 전체적으로 이온 전도력, 예컨대 리튬 이온 전도력이 현저히 상승할 수 있다.
특히 공중합체는 블록 공중합체, 예컨대 멀티블록 공중합체일 수 있다. 이 경우 특히 블록의 길이는 전도염, 특히 리튬 전도염이 해리되어 존재하고 동시에 알킬렌 옥사이드, 예컨대 폴리에테르 내에서 이온, 특히 리튬 이온의 충분한 이동도가 주어지도록 선택될 수 있다.
적어도 하나의 제2 반복 단위는 특히 알킬렌 옥사이드 단위, 및/또는 예를 들면 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진 알킬렌 옥사이드 관능기, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위일 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 제2 반복 단위는 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 프로필렌옥사이드 단위 및/또는 반복 단위일 수 있고, 상기 반복 단위는 예컨대 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진 에틸렌옥사이드 관능기 및/또는 프로필렌옥사이드 관능기, 예를 들면 올리고-에틸렌옥사이드 관능기 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 관능기를 갖는다. 특히 적어도 하나의 제2 반복 단위는 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 반복 단위일 수 있고, 상기 반복 단위는 예컨대 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진 에틸렌옥사이드 관능기, 예를 들면 올리고-에틸렌옥사이드 관능기, 예컨대 (올리고-)에틸렌옥사이드 그룹을 갖는다.
적어도 하나의 제2 중합체는 특히 폴리알킬렌 옥사이드(폴리에테르)일 수 있고, 및/또는 예컨대 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진 알킬렌 옥사이드 관능기, 예를 들면 올리고-알킬렌 옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 제2 중합체는 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 및/또는 폴리프로필렌옥사이드일 수 있고, 및/또는 예컨대 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진 에틸렌옥사이드 관능기 및/또는 프로필렌옥사이드, 예를 들면 올리고-에틸렌옥사이드 관능기 및/또는 올리고-프로필렌옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 제2 중합체는 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)일 수 있고, 및/또는 예컨대 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진 에틸렌옥사이드 관능기, 예를 들면 올리고-에틸렌옥사이드 관능기, 예컨대 (올리고-)에틸렌옥사이드 그룹을 갖는 반복 단위를 포함할 수 있다.
경우에 따라 적어도 하나의 제2 반복 단위 및/또는 적어도 하나의 제2 중합체는 불소화될 수 있고 및/또는 리튬 설포네이트로 치환될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 제2 반복 단위 및/또는 적어도 하나의 제2 중합체는 퍼플루오로폴리에테르 및/또는 리튬설포네이트로 치환된, 특히 불소화된, 폴리올레핀 및/또는 리튬 설포넨이트로 치환된, 특히 불소화된, 폴리에테르 및/또는 리튬 설포네이트로 치환된, 경우에 따라 불소화된, 폴리페닐렌을 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
상기 실시 형태의 특별한 구현의 범위에서,
- 적어도 하나의 제2 반복 단위는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 알킬렌 옥사이드 단위, 및/또는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 알킬렌 옥사이드 관능기, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위를 포함하고, 및/또는
- 적어도 하나의 제2 중합체는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 폴리알킬렌 옥사이드(퍼플루오로폴리에테르), 및/또는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 알킬렌 옥사이드 관능기, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위를 포함한다.
불소화에 의해 바람직하게는 폴리설파이드 가용성이 감소할 수 있다.
적어도 하나의 제2 반복 단위는 특히 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 알킬렌 옥사이드 단위, 및/또는 예컨대 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진, 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 알킬렌 옥사이드 관능기, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위일 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 제2 반복 단위는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 에틸렌옥사이드 관능기 및/또는 프로필렌옥사이드 관능기를 갖는, 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 프로필렌옥사이드 단위 및/또는 반복 단위일 수 있다. 특히 적어도 하나의 제2 반복 단위는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 에틸렌옥사이드 관능기, 예를 들면 올리고-에틸렌옥사이드 관능기를 갖는, 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 에틸렌옥사이드 단위 및/또는 반복 단위일 수 있다.
적어도 하나의 제2 중합체는 특히 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 폴리알킬렌 옥사이드(폴리에테르)일 수 있고, 및/또는 예컨대 1 또는 2 내지 15, 예컨대 2 내지 6의 반복 단위를 가진, 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 알킬렌 옥사이드 관능기, 예컨대 올리고-알킬렌 옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 제2 중합체는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 폴리에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드일 수 있고, 및/또는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된 에틸렌옥사이드 관능기 및/또는 프로필렌옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위를 포함할 수 있다. 특히 적어도 하나의 제2 중합체는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된 폴리에틸렌 옥사이드일 수 있고, 및/또는 부분적으로 또는 완전히 불소화된, 특히 과불소화된, 에틸렌옥사이드 관능기, 예를 들면 올리고-에틸렌옥사이드 관능기를 갖는 반복 단위를 포함할 수 있다.
상기 실시 형태의 특별한 구현의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00221
및/또는
Figure pat00222
및/또는
Figure pat00223
및/또는
Figure pat00224
및/또는
Figure pat00225
및/또는
Figure pat00226
및/또는
Figure pat00227
및/또는
Figure pat00228
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하거나 또는 그 자체이고, 특히 적어도 하나의 제1 반복 단위, 예컨대 반복 단위:
및/또는 적어도 하나의 제1 중합체는 상기 화학식의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다. 적어도 하나의 제2 반복 단위, 예컨대 반복 단위:
Figure pat00230
는 예컨대 하기 화학식:
Figure pat00231
및/또는
Figure pat00232
및/또는
Figure pat00233
및/또는
Figure pat00234
,예컨대
Figure pat00235
, 및/또는 및/또는
Figure pat00237
및/또는
Figure pat00238
및/또는
Figure pat00239
및/또는
Figure pat00240
의 (적어도) 하나의 반복 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다. 특히 적어도 하나의 제2 반복 단위, 예컨대 반복 단위:
Figure pat00241
는 예컨대 하기 화학식:
Figure pat00242
및/또는
Figure pat00243
의 (적어도) 하나의 반복 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다. 예를 들면, 공중합체는 폴리[(4-스티롤설포닐)(트리플루오로메탄설포닐)이미드]일 수 있다.
경우에 따라 공중합체(P)는 또한 적어도 하나의 제 3 반복 단위를 포함할 수있고, 및/또는 중합체 혼합물은 또한 특히 제1 중합체 및 제2 중합체와는 다른 적어도 하나의 제3 중합체를 포함할 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 중합체 전해질은 또한 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염을 포함한다. 따라서, 경우에 따라 이온 전도력, 특히 리튬 이온 전도력이 더 높아질 수 있다. 블록 공중합체에 따라, 높은 전달 수에도, 전도염, 특히 리튬 전도염의 적은 혼합은 블록 공중합체의 유리 전이 온도를 낮추고 그에 따라 시스템 내에서 리튬 이온의 전체 이동도를 높이기 위해 바람직할 수 있지만, 이로 인해 전달 수가 감소할 수 있다. 이상적으로, 이 경우에는 전도염, 특히 리튬 전도염이 사용될 수 있고, 상기 염의 음이온은 그룹 Q와 양호하게 상호 작용한다. 예를 들면, 리튬비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드(LiTFSI)가 설포닐이미드 그룹에 사용될 수 있다. 전도염은 예컨대 리튬 전도염 또는 나트륨 전도염, 특히 리튬 전도염일 수 있다. 리튬 염으로서 통상의 리튬 전도염이 사용될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 리튬 전도염은 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6) 및/또는 리튬비스(트리플루오로메탄-설포닐)이미드(LiTFSI) 및/또는 리튬비스옥살레이토보레이트(LiBOB) 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트(LiTriflate) 및/또는 리튬퍼클로레이트(LiClO4) 및/또는 리튬디플루오로옥살레이토보레이트(LiDFOB) 및/또는 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4) 및/또는 리튬브로마이드(LiBr) 및/또는 리튬요오다이드(LiI) 및/또는 리튬클로라이드(LiCl)를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다. 이 경우, 음이온 Z- 및 적어도 하나의 리튬 전도염의 음이온은 상이하거나 동일할 수 있다.
상기 실시 형태의 구현의 범위에서, 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염의 음이온 및 Z- 또는 Q-는 동일한 음이온 부류, 예컨대 설포닐이미드, 예를 들면 트리플루오로메탄설포닐이미드 및/또는 펜타플루로오에탄설포닐이미드 및/또는 플루오로설포닐이미드, 특히 트리플루오로메탄설포닐이미드로부터 선택된다. 따라서, 바람직하지 않은 부가 반응이 방지될 수 있고, 특히 적어도 하나의 전도염의 음이온 및 Z- 또는 Q-가 알칼리 이온, 특히 리튬 이온과 유사하게, 예컨대 동일하게 배위하는 것이 달성되고, 이는 이온 이동도에 바람직하게 작용할 수 있다.
상기 실시 형태의 특별한 구현의 범위에서, 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염은 중합체의 짝이온 Z- 또는 Z+ 또는 중합체 전해질, 특히 양으로 하전된 그룹 Q+ 또는 음으로 하전된 그룹 Q-를 포함한다. 예컨대 음이온 Z-는 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염의 음이온과 동일할 수 있다.
리튬 염 농도는 특히 중합체 또는 중합체 전해질 내의 산소 원자의 수에 의존할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 리튬 전도염의 리튬 이온 대 중합체 전해질 또는 중합체의 산소 원자의 화학량론적 비율이 1:2 내지 1:100, 특히 1:5 또는 1:10 내지 1:25, 예컨대 1:10 내지 1:15의 범위 내에 놓일 수 있다. 이는 바람직하게는 효과적인, 이동 전하 캐리어 및 유리 전이 온도에 따른 이동도와 관련해서 최적의 범위일 수 있다. 적어도 하나의 리튬 전도염의 리튬 이온 대 중합체 전해질 또는 중합체의 반복 단위의 화학량론적 비율은 예컨대 2:1 내지 1:100의 범위 내에 놓일 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 입자는 예컨대 하기 화학식:
Figure pat00244
의 이온 전도력이 있는 또는 이온 전도성, 특히 리튬 이온 전도력이 있는 또는 리튬 이온 전도성 중합체 또는 중합체 전해질로 및/또는 폴리에틸렌글리콜 및/또는 폴리에틸렌 옥사이드로 코팅된다. 따라서, 폴리설파이드가 바람직하게는 이격 확산을 매우 효과적으로 방지한다. A, X, x 및 Q는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 코팅은 예컨대 전술한 중합체 또는 중합체 전해질을 포함하거나 또는 그 자체로 형성될 수 있다. 예컨대 코팅의 중합체는 전술한 특별한 반복 단위들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 이온성 액체들(ionic liquids)의 혼합에 의해 전도력이 상승할 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 캐소드 물질은 또한 적어도 하나의 이온성 액체를 포함한다. 따라서, 바람직하게는 시스템 내의 이동도가 상승할 수 있거나 또는 유리 전이 온도가 낮아질 수 있어서, 이온 전도력, 특히 리튬 이온 전도력이 상승할 수 있다. 특히 이온성 액체는 피리디늄 양이온 및/또는 특히 4차, 암모늄 양이온 및/또는 이미다졸륨 양이온 및/또는 피페리디늄 양이온 및/또는 피롤리디늄 양이온 및/또는 특히 4차, 포스포늄 양이온 및/또는 구아니디늄 양이온 및/또는 모르폴리늄 양이온 및/또는 우로늄 양이온 및/또는 티오우로늄 양이온으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 양이온, 및/또는 트리플루오로메탄설포네이트(Triflat) 및/또는 테트라플루오로보레이트 및/또는 비스옥살레이토보레이트 및/또는 헥사플루오로포스페이트 및/또는 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 및/또는 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드 및/또는 비스(플루오로에탄설포닐)이미드 및/또는 디플루오ㅎ로옥살레이토보레이트 및/또는 퍼클로레이트 및/또는 브로마이드 및/또는 요오다이드 및/또는 클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 음이온을 포함한다. 이 경우, 음이온 Z- 및 적어도 하나의 리튬 전도염의 음이온 및/또는 이온성 액체는 상이하거나 또는 동일할 수 있다. 특히 음이온 Z-는 이온성 액체 및/또는 적어도 하나의 리튬 전도염의 음이온과 동일할 수 있다. 따라서, 바람직하지 않은 부가 반응 또는 리튬 염의 황화(sulfuring)가 방지될 수 있다.
또한, 비수성 용매, 및/또는 전해액 내에 사용되는 성분들, 예컨대 카보네이트 기반 및/또는 에테르 기반 물질 또는 용매의 혼합에 의해 전도력이 상승할 수 있다.
경우에 따라 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 캐소드 물질은 또한 적어도 하나의 카보네이트 기반 및/또는 에테르 기반 첨가제, 예컨대 적어도 하나의 카보네이트 기반 및/또는 에테르 기반 용매를 포함할 수 있다.
특별한 구현의 범위에서, 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00245
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하고,
상기 식에서, -[A]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이고,
X는 스페이서이며, x는 스페이서 X의 수이고, 1 또는 0이며,
Q는 양으로 하전된 그룹 Q+ 및 짝이온 Z-이고,
특히 Q+는 이온성 액체의 양이온 기반 그룹이고, 예컨대 Q+는 피리디늄 그룹 또는 암모늄 그룹 또는 이미다졸륨 그룹 또는 피페리디늄 그룹 또는 피롤리디늄 그룹 또는 포스포늄 그룹 또는 구아니디늄 그룹 또는 모르폴리늄 그룹 또는 우로늄 그룹 또는 티오우로늄 그룹이고, 및/또는 Z-는 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온이고,
또는
Q는 음으로 하전된 그룹 Q_ 및 짝이온 Z+이고,
특히 Q-는 리튬 전도염 이온 기반 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 그룹 또는 설포네이트 그룹이고, 예컨대 Q_는 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹이고, 및/또는 Z+는 알칼리 이온, 예컨대 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온이거나, 또는
Q는 사이클릭 카보네이트 그룹 또는 락톤 그룹 또는 사이클릭 카바메이트 그룹 또는 비환형 카보네이트 그룹 또는 비환형 카복실산 그룹 또는 비환형 카바메이트 그룹 또는 알킬렌 옥사이드 그룹이고, 특히 Q는 사이클릭 카보네이트 그룹 또는 락톤 그룹 또는 사이클릭 카바메이트 그룹 또는 비환형 카보네이트 그룹 또는 비환형 카복실산 에테르 그룹 또는 비환형 카바메이트 그룹이고,
중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-는 적어도 하나의 다관능성 실록산 단위 및/또는 다관능성 포스파젠 단위 및/또는 다관능성 페닐렌 단위, 예컨대 다관능성 실록산 단위를 포함한다.
특히 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-는 하기 화학식:
Figure pat00246
및/또는
Figure pat00247
및/또는
Figure pat00248
및/또는
Figure pat00249
및/또는
Figure pat00250
및/또는
Figure pat00251
및/또는
Figure pat00252
및/또는
Figure pat00253
의, 중합체 골격을 형성하는 다관능성 단위일 수 있거나 또는 그 자체를 포함하고, 상기 식에서 Xq는 각각 결합 위치이고, 상기 결합 위치에서 각각 그룹 Q, 특히 Q+ 또는 Q_ 또는 Q가 스페이서 X를 통해 중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-에 결합되며, 특히 R'는 수소 또는 알킬렌 그룹이다.
중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]- 및/또는 스페이서 X 및/또는 그룹 Q, 예컨대 Q+ 또는 Q- 또는 Q, 및/또는 음이온 Z_ 및/또는 양이온 Z+은 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 반복 단위는 (적어도) 하나의 전술한 특별한 반복 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
다른 특별한 구현의 범위에서, 중합체 전해질은 적어도 하나의 제1 반복 단위, 및 상기 제1 반복 단위와는 다른 적어도 하나의 제2 반복 단위를 가진 적어도 하나의 공중합체(P), 특히 블록 공중합체, 예컨대 멀티 블록 공중합체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 반복 단위는 하기 화학식:
Figure pat00254
을 갖고,
상기 식에서, -[A]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이고,
X는 스페이서이며, x는 스페이서 X의 수이고, 1 또는 0이며,
Q는 양으로 하전된 그룹 Q+ 및 짝이온 Z-이고,
특히 Q+는 이온성 액체의 양이온 기반 그룹이고, 예컨대 Q+는 피리디늄 그룹 또는 암모늄 그룹 또는 이미다졸륨 그룹 또는 피페리디늄 그룹 또는 피롤리디늄 그룹 또는 포스포늄 그룹 또는 구아니디늄 그룹 또는 모르폴리늄 그룹 또는 우로늄 그룹 또는 티오우로늄 그룹이고/이거나,
Z-는 음이온, 특히 리튬 전도염 이온이고,
특히 스페이서 X는 특히 이온성 액체의 양이온 기반의, 양으로 하전된 적어도 하나의 다른 그룹 Q+, 특히 적어도 하나의 암모늄 이온 그룹 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 이미다졸륨 그룹 및/또는 적어도 하나의 피페리디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 피롤리디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 포스포늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 구아니디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 모르폴리늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 우로늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 티오우로늄 그룹, 특히 적어도 하나의 암모늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 이미다졸륨 그룹, 예컨대 적어도 하나의 암모늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹을 포함하거나, 또는
Q는 음으로 하전된 그룹 Q_ 및 짝이온 Z+, 예컨대 알칼리 이온, 특히 리튬 이온이고, 특히 Q는 리튬 전도염 이온 기반 및/또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 그룹 또는 설포네이트 그룹이고, 예컨대 Q_는 설포닐이미드 그룹 및/또는 설포네이트 그룹이고, 및/또는 Z+는 알칼리 이온, 예컨대 리튬 이온 및/또는 나트륨 이온, 특히 리튬 이온이고, 스페이서 X는 특히 리튬 전도염 이온 및/또는 이온성 액체의 음이온 기반의, 음으로 하전된 적어도 하나의 다른 그룹 Q- 및/또는 설포네이트 그룹, 특히 적어도 하나의 설포닐이미드 그룹 및/또는 적어도 하나의 설포네이트 그룹을 포함한다.
적어도 하나의 제2 반복 단위는 하기 화학식:
Figure pat00255
을 갖고, 상기 식에서 -[A]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이고,
X는 스페이서이며, x는 스페이서 X의 수이고, 1 또는 0이며,
Q는 비하전된 그룹 Q, 예컨대 알킬렌 옥사이드 그룹 또는 사이클릭 카보네이트 그룹 또는 락톤 그룹 또는 사이클릭 카바메이트 그룹 또는 비환형 카보네이트 그룹 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 또는 비환형 카바메이트 그룹이고, 특히 알킬렌 옥사이드 그룹이다.
중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-) 및/또는 스페이서 X 및/또는 그룹 Q, 예컨대 Q+ 또는 Q_ 또는 Q, 및/또는 음이온 Z_ 및/또는 양이온 Z+는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 제 1 및/또는 제2 반복 단위는 (적어도) 하나의 전술한 특별한 반복 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 캐소드 물질 결합제로서 사용되는 적어도 하나의 중합체 전해질은 하기 화학식:
Figure pat00256
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함한다. 중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-) 및/또는 스페이서 X 및/또는 그룹 Q, 예컨대 Q+ 또는 Q_ 또는 Q, 및/또는 음이온 Z_ 및/또는 양이온 Z+는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 캐소드 물질 결합제로서 사용되는 적어도 하나의 중합체 전해질은 전술한 적어도 하나의 중합체 전해질과 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
캐소드 물질은 예컨대 캐소드 물질의 총중량과 관련해서, ≥ 50중량% 내지 ≤ 90중량%, 예컨대 ≥ 50중량% 내지 ≤ 80중량%, 특히 ≥ 60중량% 내지 ≤ 70중량%의 캐소드 활성 물질, 및 ≥ 5중량% 내지 ≤ 30중량%, 예컨대 ≥ 20중량% 내지 ≤ 30중량%의 전해질, 특히 적어도 하나의 무기 이온 전도체 및 적어도 하나의 중합체 전해질 또는 중합체로 이루어진 전해질을 포함한다. 경우에 따라 캐소드 물질은 또한 캐소드 물질의 총중량과 관련해서, ≥ 5중량% 내지 ≤ 10중량% 첨가제, 예컨대 전도력 첨가제를 포함할 수 있다. 예컨대 전해질은 ≥ 50중량% 내지 ≤ 90중량%, 특히 ≥ 70중량% 내지 ≤ 90중량%의 적어도 하나의 황 함유 이온 전도체 및 ≥ 10중량% 내지 ≤ 50중량%, 특히 ≥ 10중량% 내지 ≤ 30중량%의 적어도 하나의, 특히 이온 전도력이 있는 또는 이온 전도성의 중합체를 포함할 수 있다.
예컨대 캐소드 물질은 특히 캐소드의 전기 전도도를 높이기 위한 적어도 하나의 전도도 첨가제를 포함할 수 있다.
다른 실시 형태의 범위에서, 캐소드 물질은 적어도 하나의, 특히 전기, 전도염 또는 전도 첨가제를 포함한다. 예컨대 캐소드 물질은 적어도 하나의 탄소 개질물, 예를 들면 전도 탄소, 예컨대 카본 블랙, 탄소 섬유, 흑연 등을 포함할 수 있다.
대안으로서 또는 추가로, 캐소드 물질은 적어도 하나의 전도염, 특히 리튬 전도염을 포함할 수 있다. 경우에 따라 캐소드 물질은 또한 적어도 하나의 이온성 액체를 포함할 수 있다.
캐소드 물질은 특히 본 발명에 따른 셀을 위해 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 캐소드 물질의 다른 기술적 특징 및 장점에 대해, 본 발명에 따른 셀 및 본 발명에 따른 배터리와 관련한 설명 그리고 도면 및 실시예 설명이 참고된다.
본 발명의 다른 대상은 본 발명에 따른 캐소드 물질을 포함하는, 전기화학 셀, 예컨대 알칼리 금속 셀, 예컨대 리튬 셀 및/또는 나트륨 셀, 특히 리튬 셀, 특히 알칼리 금속-황 셀, 예컨대 리튬-황 셀 및/또는 나트륨-황 셀, 특히 리튬-황 셀이다.
셀은 특히 캐소드 및 애노드를 포함한다. 특히 캐소드는 본 발명에 따른 캐소드 물질을 포함한다.
애노드는 예컨대 리튬 및/또는 나트륨을 포함할 수 있다. 특히 애노드는 리튬을 포함할 수 있다. 특히 애노드는 금속 애노드일 수 있고, 예컨대 금속 리튬 또는 리튬 합금을 포함할 수 있다. 셀은 특히 애노드와 캐소드 사이에 분리막(separator) 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층을 포함할 수 있다.
셀의 일 실시 형태의 범위에서, 셀은 특히 애노드와 캐소드 사이에 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층을 포함한다.
상기 실시 형태의 구현의 범위에서, 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층은 블록 공중합체를 포함한다. 블록 공중합체는 예컨대 다이-블록 공중합체 또는 트리-블록 공중합체일 수 있다. 특히, 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층은 블록 공중합체, 특히 다이-블록 공중합체 또는 트리-블록 공중합체로 형성될 수 있다. 블록 공중합체는 특히 이온 전도력이 있는 상 및 기계적으로 안정한 상을 포함할 수 있고, 상기 상들은 화학적으로 서로 결합되며 자기 조직화(selforganisation)에 의해 양연속성(bicontinuous) 그물망을 형성한다. 예컨대 복합체의 중합체에 공유 및/또는 이온 결합된, 특히 이온 결합된 황, 예컨대 황-폴리아크릴니트릴 복합체, 예컨대 SPAN 기반의 황을 포함하는, 예컨대 황-중합체-복합체 기반의 본 발명에 따른 캐소드 물질은 상기 유형의 블록 공중합체와 함께 특히 바람직하게 사용될 수 있는데, 그 이유는 예컨대 블록 공중합체를 팽윤시켜 중합체 겔 내로 이동시킬 수 있는 저분자 에테르 화합물 또는 에테르 용매의 사용이 생략됨으로써, 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층의 블록 공중합체의 팽윤이 방지되고 그의 또는 그들의 기능이 보장될 수 있기 때문이다.
상기 실시 형태의 특별한 구현의 범위에서, 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층은 적어도 하나의 폴리스티롤-폴리알킬렌 옥사이드-블록 공중합체, 특히 폴리스티롤-폴리에틸렌 옥사이드 블록 공중합체, 예컨대 폴리(스티롤-비-에틸렌옥사이드)를 특히 ≥ 5000 달톤의 블록들의 몰 질량으로, 예컨대 ≥ 150,000 달톤의 총 몰 질량으로, 특히 ≥ 350,000 달톤의 총 몰 질량으로 포함한다. 특히, 분리막 및/또는 보호층은 특히 ≥ 5000 달톤의 블록들의 몰 질량, 예컨대 ≥ 150,000 달톤의 총 몰 질량, 특히 ≥ 350,000 달톤의 총 몰 질량을 가진 폴리스티롤-폴리알킬렌 옥사이드-블록 공중합체, 특히 폴리스티롤-폴리에틸렌 옥사이드-블록 공중합체, 예컨대 폴리(스티롤-b-에틸렌옥사이드)로 형성될 수 있다. 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층은, 적어도 하나의 폴리스티롤 성분 및 적어도 하나의 폴리에틸렌 옥사이드 성분 및 적어도 하나의 다른 중합체 성분, 예컨대 폴리이소프렌 성분을 포함하는, 블록 공중합체, 예컨대 트리-블록 공중합체를 포함할 수 있거나 또는 그 자체로 형성될 수 있다. 폴리스티롤-폴리에틸렌 옥사이드-블록 공중합체는 바람직하게는 전기 화학 셀, 특히 리튬-황 셀의 작동온도에서 이온 전도력 > 10-5S/㎝를 갖는다.
상기 실시 형태의 다른, 대안적 또는 추가의, 특별한 구현의 범위에서, 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층은 적어도 하나의 폴리아크릴레이트-폴리알킬렌 옥사이드-블록 공중합체, 특히 폴리아크릴레이트-폴리에틸렌 옥사이드 블록 공중합체, 예를 들면 폴리(아크릴레이트-에틸렌옥사이드)를 특히 ≥ 5000 달톤의 블록들의 몰 질량으로, 예컨대 ≥ 150,000 달톤의 총 몰 질량으로, 특히 ≥ 350,000 달톤의 총 몰 질량으로 포함한다. 특히, 분리막 및/또는 보호층은 특히 ≥ 5000 달톤의 블록들의 몰 질량, 예컨대 ≥ 150,000 달톤의 총 몰 질량, 특히 ≥ 350,000 달톤의 총 몰 질량을 가진 폴리아크릴레이트-폴리알킬렌 옥사이드-블록 공중합체, 특히 폴리아크릴레이트-폴리에틸렌 옥사이드-블록 공중합체, 예컨대 폴리(아크릴레이트-에틸렌옥사이드)로 형성될 수 있다. 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층은, 적어도 하나의 폴리아크릴레이트 성분 및 적어도 하나의 폴리에틸렌 옥사이드 성분 및 적어도 하나의 다른 중합체 성분, 예컨대 폴리이소프렌 성분을 포함하는, 블록 공중합체, 예컨대 트리-블록 공중합체를 포함할 수 있거나 또는 그 자체로 형성될 수 있다. 폴리아크릴레이트-폴리에틸렌 옥사이드-블록 공중합체는 바람직하게는 전기 화학 셀, 특히 리튬-황 셀의 작동온도에서도 높은 이온 전도력을 갖는다.
상기 실시 형태의 다른, 대안적 또는 추가의, 특별한 구현의 범위에서, 분리막 및/또는 보호층, 예컨대 애노드 보호층 및/또는 캐소드 보호층은 하기 화학식:
Figure pat00257
의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는 예를 들면 블록 공중합체 형태의 적어도 하나의 중합체를 포함하고, 상기 식에서 -[A]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이며, X는 스페이서이고, x는 스페이서 X의 수이며 1 또는 0 이고, Q는 양으로 하전된 그룹 Q+ 및 짝이온 Z_이거나 또는 Q는 음으로 하전된 그룹 Q_ 및 짝이온 Z+이거나, 또는 Q는 비하전된 그룹 Q, 특히 사이클릭 카보네이트 그룹 또는 락톤 그룹 또는 사이클릭 카바메이트 그룹 또는 비환형 카보네이트 그룹 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 또는 비환형 카바메이트 그룹 또는 알킬렌 옥사이드 그룹이다.
중합체 골격을 형성하는 단위(-[A]-) 및/또는 스페이서 X 및/또는 그룹 Q, 예컨대 Q+ 또는 Q_ 또는 Q, 및/또는 음이온 Z_ 및/또는 양이온 Z+는 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 반복 단위는 (적어도) 하나의 전술한 특별한 반복 단위를 포함할 수 있거나 그 자체일 수 있다.
예컨대, 캐소드는 캐소드 전류 도체를 포함할 수 있다. 캐소드 전류 도체는 예를 들면 알루미늄 또는 탄소로 형성될 수 있다. 경우에 따라 캐소드 전류 도체는 접착 및/또는 전기 접촉 및/또는 화학적 안정성 및/또는 부식 안정성을 개선하기 위한 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 경우에 따라 하나 또는 다수의 첨가제, 예컨대 접착제, 부식 방지 첨가제 등을 포함하는 예컨대 중합체 층, 특히 탄소 개질물-중합체 층일 수 있다. 예컨대 코팅은 본 발명에 따른 고체 전해질을 포함할 수 있고 및/또는 본 발명에 따른 보호층, 특히 캐소드 보호층 및/또는 애노드 보호층일 수 있다.
캐소드는, 예컨대 캐소드 성분들이 예컨대 용해기 내에서 적어도 하나의 용매와 혼합되어 슬러리를 형성하고 그에 따라 기판, 예를 들면 박막, 예컨대 알루미늄 박막, 특히 탄소 개질물로 코팅된 박막, 예컨대 알루미늄 박막이 코팅됨으로써, 제조될 수 있다. 코팅은 닥터 블레이드에 의한 코팅에 의해 이루어진다. 그리고 나서 코팅은 건조될 수 있고 및/또는 캘린더링될 수 있다. 이는 특히 다공성이 최소화되도록 이루어질 수 있다.
이에 대한 대안으로서, 캐소드는 건식 코팅, 즉 용매 없는 코팅에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 셀의 다른 기술적 특징 및 장점에 대해, 본 발명에 따른 캐소드 물질 및 본 발명에 따른 배터리와 관련한 설명 그리고 도면 및 실시예 설명이 참고된다.
또한, 본 발명은 하나 또는 다수의 본 발명에 따른 셀을 포함하는, 알칼리 금속 배터리, 예컨대 리튬 배터리 및/또는 나트륨 배터리, 예를 들면 리튬 배터리, 특히 알칼리 금속-황 배터리, 예를 들면 리튬-황 배터리 및/또는 나트륨-황 배터리, 특히 리튬-황 배터리에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리의 다른 기술적 특징 및 장점에 대해, 본 발명에 따른 캐소드 물질 및 본 발명에 따른 셀과 관련한 설명 그리고 도면 및 실시예 설명이 참고된다.
본 발명에 따른 대상의 다른 장점들 및 바람직한 실시예들은 도면에 도시되며 하기에 설명된다. 도면은 설명된 특성만을 가지며, 본 발명을 어떤 형태로든 제한하려는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 셀의 실시 형태의 개략적인 횡단면도.
도 1에는 캐소드(10), 애노드(20) 및 상기 캐소드(10)와 상기 애노드(20) 사이의 영역(30)을 포함하는 리튬-황 셀(1)이 도시되어 있다.
도 1은 캐소드(10)가 입자형 캐소드 활성 물질(11)을 포함하는 것을 도시한다. 입자(11)는 적어도 하나의 황 함유 캐소드 활성 물질, 예컨대 황-탄소 복합체, 및 적어도 하나의 전이금속 설파이드(도 1에 상세히 도시되지 않음)를 포함한다. 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 특히 공유 결합된 황을 가진 중합체를 포함할 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 캐소드 활성 물질의 중합체는 중합체, 특히 폴리아크릴니트릴의 황화 반응에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질은 황-탄소 복합체, 특히 황-폴리아크릴니트릴 복합체, 예컨대 SPAN일 수 있다.
도 1에는 셀(1)이 또한 캐소드 전류 도체(14)를 포함하는 것이 도시된다. 캐소드 전류 도체(14)는 예컨대 알루미늄으로 형성될 수 있고, 특히 전기 접촉을 위해 그리고 지지체로서 사용된다.
도 1에는 입자(11)가 캐소드 물질 결합제로서 사용되는 적어도 하나의 중합체 전해질(12(P))로 이루어진 매트릭스 내로 또는 고체 전해질(12(P)) 내로 결합되고/되거나 매립되는 것이 나타난다.
도 1에는 캐소드 물질(10)에 또한 입자형, 특히 전기 전도 첨가제(13), 예컨대 탄소 개질물이 혼합되고, 상기 첨가제가 결합제(12)로서 사용되는 중합체 전해질(12(P))에 의해 캐소드 활성 물질(11)의 입자 및 캐소드 전류 도체(14)에 예컨대 탄성으로 연결되는 것이 나타난다.
도 1에는 또한 애노드(20)가 애노드 활성 물질(21), 예컨대 금속 리튬 또는 리튬 합금, 및 예컨대 구리로 이루어진 애노드 전류 도체(22)를 포함하는 것이 나타난다.
도 1에는 캐소드(10)와 애노드(20) 사이에 블록 공중합체로 이루어진 층(31(P))이 형성되는 것이 나타나며, 상기 층은 분리막 및/또는 보호층으로서 사용된다. 도 1에는 추가로 예컨대 무기의, 예를 들면 세라믹 및/또는 유리질 재료 또는 블록 공중합체로 이루어진 애노드 보호층(32)이 제공될 수 있고, 상기 보호층은 예컨대 덴드라이트 성장에 대한 차단층으로서 사용될 수 있다. 경우에 따라 블록 공중합체로 이루어진 층(31(P))은 애노드 보호층(32)을 대체하는, 애노드(20)와 캐소드(10) 사이의 단독 층으로서 사용된다(도시되지 않음).

Claims (23)

  1. 알칼리 금속-황 셀(cell)용 캐소드 물질(10)로서,
    - 적어도 하나의 황 함유 캐소드 활성 물질, 및
    - 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드를 포함하는, 캐소드 물질(10).
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 캐소드 활성 물질(11)이 황-탄소 복합체, 특히 황-중합체 복합체를 포함하는, 캐소드 물질(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 캐소드 활성 물질(11)이 특히 공유 결합된 황을 가진, 특히 폴리아크릴니트릴을 기반으로 하는 중합체를 포함하는, 캐소드 물질(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드가 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-중합체 복합체 내에 포함되고, 특히 결합되는, 캐소드 물질(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-중합체 복합체가 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드와 섞이고/섞이거나 혼합되고, 및/또는
    상기 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체가 적어도 하나의 전이금속 설파이드에 의해 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드에 의해 에워싸이는, 캐소드 물질(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드가, 상기 셀의 알칼리 금속, 특히 리튬보다 ≥ 1V 만큼 더 큰 표준 전극 전위를 갖는, 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 전이 금속 및/또는 금속을 포함하는, 캐소드 물질(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드가 반도체인, 캐소드 물질(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 상기 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드가, 전기 화학적 활성 황 및/또는 금속 원자당 하나 이상의 황 원자를 포함하고, 특히 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드가 적어도 하나의 디설파이드-음이온 및/또는 폴리설파이드 음이온 및/또는 화학량론보다 희박한 황 함량을 가진 전이금속 설파이드를 포함하거나 또는 이러한 전이금속 설파이드 그 자체인, 캐소드 물질(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드가, 황 원자당 하나 이상의 금속 원자를 포함하고, 특히 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드가 화학량론보다 희박한 금속 함량을 가진 전이금속 설파이드를 포함하는, 캐소드 물질(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드가
    - 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체, 및 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드의 중량과 관련해서, 합하여 ≥ 5중량% 내지 ≤ 90중량%, 특히 ≥ 25중량% 내지 ≤ 50중량%인, 캐소드 물질(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드가 철, 구리, 코발트, 니켈, 바나듐, 니오븀, 탄탈, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 망간 및/또는 티타늄의 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이고/이거나,
    제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드가 인듐, 갈륨, 알루미늄, 주석, 게르마늄, 안티몬 및/또는 비스무트의 설파이드, 특히 인듐 및/또는 주석 및/또는 안티몬의 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체인, 캐소드 물질(10).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드가 금속 혼합 설파이드를 포함하거나 또는 그 자체이고, 특히 상기 금속 혼합 설파이드는 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 니오븀, 탄탈, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 2개의 금속을 포함하는, 캐소드 물질(10).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전이금속 설파이드가 FeS, FeS2, CuS, Cu2S, CuS2, Cu9S8, Cu7S4, CoS, CoS2, Co3S4, Co9S8, NiS, NiS2, Ni9S8, Ni3S2, VS, VS2, V2S3, V2S5, VS4, NbS2, NbS3, NbS4, NbS5, Nb2S3, Nb2S5, TaS2, TaS3, TaS4, TaS5, Ta2S3, Ta2S5, Cr2S3, CrS3, MoS2, MoS3, MoS4, WS2, WS3, WS4, WS5, MnS, Mn2S3, TiS2, NiNb3S6, Cu2MoS4 및/또는 Cu4Mo6S8로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 캐소드 물질(10).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 물질이 또한 적어도 하나의 전기전도성 금속 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 전기전도성 금속 카바이드 및/또는 원소 탄소를 포함하고, 특히 상기 적어도 하나의 전기전도성 금속 옥사이드 및/또는 상기 적어도 하나의 전기전도성 금속 카바이드 및/또는 상기 원소 탄소는 적어도 하나의 캐소드 활성 물질, 특히 황-탄소 복합체 내에 포함되고, 특히 결합되는, 캐소드 물질(10).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 물질은 또한 적어도 하나의 리튬 이온 전도성 또는 리튬 이온 전도력이 있는 중합체 전해질 및/또는 적어도 하나의 무기 이온 전도체, 특히 리튬 이온 전도체를 포함하는, 캐소드 물질(10).
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 중합체 전해질이 하기 화학식:
    Figure pat00258

    (상기 식에서,
    -[A]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이고,
    X는 스페이서이며, x는 스페이서 X의 수이고, 1 또는 0이며,
    Q는 음으로 하전된 그룹 Q- 및 짝이온 Z+, 특히 리튬 이온이거나, 또는
    Q는 비하전된 그룹 Q이거나, 또는
    Q는 양으로 하전된 그룹 Q+ 및 짝이온 Z-이다)의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는, 캐소드 물질(10).
  17. 제16항에 있어서,
    Q_가 리튬 전도염 음이온을 기반으로 하는 그룹 또는 이온성 액체의 음이온을 기반으로 하는 그룹 또는 설포네이트 그룹 또는 설페이트 그룹 또는 카복실레이트 그룹 또는 인산 기반 음이온을 기반으로 하는 그룹 또는 이미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹 또는 아미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹 또는 카복실산 아미드의 음이온을 기반으로 하는 그룹, 특히 설포닐이미드 그룹 또는 설포네이트 그룹이고, Z+는 알칼리 이온, 특히 리튬 이온이거나, 또는
    Q는 비하전된 그룹 Q, 특히 알킬렌 옥사이드 그룹 또는 비환형 카보네이트 그룹 또는 사이클릭 카보네이트 그룹 또는 락톤 그룹 또는 사이클릭 카바메이트 그룹 또는 비환형 카복실산 에스테르 그룹 또는 비환형 카바메이트 그룹 또는 수소 또는 알킬 그룹이거나, 또는
    Q+가 피리디늄 그룹 또는 암모늄 그룹 또는 이미다졸륨 그룹 또는 피페리디늄 그룹 또는 피롤리디늄 그룹 또는 포스포늄 그룹 또는 구아니디늄 그룹 또는 모르폴리늄 그룹 또는 우로늄 그룹 또는 티오우로늄 그룹이고, Z-가 음이온, 특히 리튬 전도염 음이온이고/이거나,
    중합체 골격을 형성하는 단위 -[A]-가 알킬렌 옥사이드 단위 및/또는 카보네이트 그룹을 포함하는 단위 및/또는 실록산 단위 및/또는 포스파젠 단위 및/또는 메틸메타크릴레이트 단위 및/또는 메타크릴레이트 단위 및/또는 페닐렌 단위 및/또는 페닐렌 옥사이드 단위 및/또는 벤질렌 단위 및/또는 알킬렌 단위를 포함하고/하거나,
    스페이서 X가
    - 적어도 하나의 알킬렌 옥사이드 그룹, 특히 올리고-알킬렌 옥사이드 그룹, 및/또는
    - 적어도 하나의, 경우에 따라 다른, 음으로 하전된 그룹 Q_, 특히 적어도 하나의 설포닐이미드 그룹 및/또는 적어도 하나의 설포네이트 그룹, 및 짝이온 Z+, 특히 리튬 이온, 및/또는
    - 적어도 하나의 카보닐 그룹, 특히 적어도 하나의 사이클릭 카보네이트 그룹 및/또는 적어도 하나의 락톤 그룹 및/또는 적어도 하나의 사이클릭 카바메이트 그룹 및/또는 적어도 하나의 비환형 카보네이트 그룹 및/또는 적어도 하나의 비환형 카복실산 에스테르 그룹 및/또는 적어도 하나의 비환형 카바메이트 그룹, 특히 적어도 하나의 비환형 카보네이트 그룹, 및/또는
    - 적어도 하나의, 경우에 따라 다른, 양으로 하전된, 특히 이온성 액체의 양이온 기반의 그룹 Q+, 특히 적어도 하나의 암모늄 이온 그룹 및/또는 적어도 하나의 피리디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 이미다졸륨 그룹 및/또는 적어도 하나의 피페리디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 피놀리디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 포스포늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 구아니디늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 모르폴리늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 우로늄 그룹 및/또는 적어도 하나의 티오우로튬 그룹 및 짝이온 Z_, 특히 리튬 전도염 음이온을 포함하는, 캐소드 물질(10).
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, Q가 음으로 하전된 그룹 Q- 및 짝이온 Z+, 특히 리튬 이온인, 캐소드 물질(10).
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 무기 이온 전도체가 설파이드 이온 전도체, 특히 리튬-아기로다이트(argyrodite) 및/또는 설파이드 유리, 및/또는 석류석 유형의 구조를 갖는 이온 전도체, 특히 리튬-티타네이트, 및/또는 LISICON 유형 및/또는 NASICON 유형의 이온 전도체 및/또는 리튬 포스포러스 옥시나이트라이드를 포함하거나 또는 그 자체인, 캐소드 물질(10).
  20. 알칼리 금속-황 셀용의, 특히 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 캐소드 물질, 특히 캐소드 활성 물질의 제조 방법으로서, 적어도 하나의 금속 설파이드, 특히 적어도 하나의 전이금속 설파이드 및/또는 제3, 제4 및/또는 제5 주족의 적어도 하나의 금속의 적어도 하나의 금속 설파이드, 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 화합물, 특히 적어도 하나의 전기 전도성 금속 옥사이드 및/또는 적어도 하나의 전기 전도성 금속 카바이드, 및/또는 원소 탄소가 적어도 하나의 중합체 및/또는 적어도 하나의 중합체 전구체, 특히 폴리아크릴니트릴 내로 혼입되고, 상기 적어도 하나의 중합체 및/또는 상기 적어도 하나의 중합체 전구체가 황화 반응되며, 특히 상기 황화 반응은 ≥ 300℃의 온도로 원소 황의 존재하에 상기 적어도 하나의 중합체 및/또는 상기 적어도 하나의 중합체 전구체를 가열하는 것을 통해 수행되는, 캐소드 물질의 제조 방법.
  21. 제20항에 기재된 방법에 의해 제조된, 캐소드 물질, 특히 캐소드 활성 물질, 및/또는 황-중합체 복합체.
  22. 제1항 내지 제19항 또는 제21항 중 어느 한 항에 기재된 캐소드 물질을 포함하는 및/또는 제20항에 기재된 방법에 의해 제조되는 리튬-황 셀.
  23. 제22항에 있어서, 상기 셀이 캐소드(10)와 애노드(20)를 포함하고, 상기 셀(10)이, 특히 상기 캐소드(10)와 상기 애노드(20) 사이에, 분리막 및/또는 보호층(30)을 포함하고, 상기 분리막 및/또는 상기 보호층(30)이, 특히 적어도 하나의 폴리스티롤 성분 및 적어도 하나의 폴리에틸렌 옥사이드 성분 및 적어도 하나의 다른 중합체 성분, 특히 폴리이소프렌 성분을 포함하는, 적어도 하나의 폴리스티롤-폴리에틸렌 옥사이드-블록 공중합체, 및/또는
    특히, 적어도 하나의 폴리아크릴레이트 성분 및 적어도 하나의 폴리에틸렌 옥사이드 성분 및 적어도 하나의 다른 중합체 성분, 특히 폴리이소프렌 성분을 포함하는, 적어도 하나의 폴리아크릴레이트-폴리에틸렌 옥사이드-블록 공중합체 및/또는
    하기 화학식:
    Figure pat00259

    (상기 식에서, -[A]-는 중합체 골격을 형성하는 단위이고, X는 스페이서이며, x는 스페이서 X의 수이고, 1 또는 0이며, Q는 양으로 하전된 그룹 Q+ 및 짝이온 Z-이거나 또는 Q는 음으로 하전된 그룹 Q- 및 짝이온 Z+이거나, 또는 Q는 비하전된 그룹 Q이다)의 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는 적어도 하나의 중합체(P), 특히 중합체 전해질을 포함하는, 셀.
KR1020160069837A 2015-06-05 2016-06-03 리튬-황 셀용 캐소드 물질 KR20160143577A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015210402.8 2015-06-05
DE102015210402.8A DE102015210402A1 (de) 2015-06-05 2015-06-05 Kathodenmaterial für Lithium-Schwefel-Zelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160143577A true KR20160143577A (ko) 2016-12-14

Family

ID=57352444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160069837A KR20160143577A (ko) 2015-06-05 2016-06-03 리튬-황 셀용 캐소드 물질

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10177381B2 (ko)
JP (1) JP2017041434A (ko)
KR (1) KR20160143577A (ko)
DE (1) DE102015210402A1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180074902A (ko) * 2016-12-23 2018-07-04 오씨아이 주식회사 황-탄소 복합체 및 이의 제조방법
KR20180077794A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 양극 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2019066298A3 (ko) * 2017-09-26 2019-05-23 주식회사 엘지화학 리튬 망간계 산화물을 포함하는 고전압용 양극 활물질 및 이의 제조방법
KR20190062969A (ko) * 2017-11-29 2019-06-07 주식회사 엘지화학 리튬-황 전지용 양극 및 이의 제조방법
KR20190137691A (ko) * 2018-06-01 2019-12-11 도요타 지도샤（주） 정극합재, 전고체전지 및 정극합재의 제조방법
WO2020235908A1 (ko) * 2019-05-17 2020-11-26 한양대학교 산학협력단 리튬-황 전지용 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지
CN112599846A (zh) * 2020-12-24 2021-04-02 蜂巢能源科技有限公司 全固态锂金属负极电池用复合电解质膜、其制备方法及包括其的全固态硫化物锂离子电池
WO2022086095A1 (ko) * 2020-10-22 2022-04-28 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬-황 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬-황 이차전지
US11600820B2 (en) 2017-09-26 2023-03-07 Lg Energy Solution, Ltd. High voltage positive electrode active material including lithium manganese-based oxide and method for producing the same

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10749166B2 (en) * 2015-11-09 2020-08-18 Robert Bosch Gmbh All-solid-state lithium rechargeable cells
KR102477372B1 (ko) 2016-04-01 2022-12-13 놈스 테크놀로지스, 인크. 인을 함유하는 개질된 이온성 액체
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
WO2018181698A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 国立研究開発法人産業技術総合研究所 低結晶性バナジウム硫化物
CN107256949B (zh) * 2017-06-01 2019-09-20 浙江大学 层状二硫化钼/碳复合材料的制备方法
KR102140128B1 (ko) 2017-06-20 2020-07-31 주식회사 엘지화학 리튬 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
EP3629412B1 (en) * 2017-07-07 2022-10-19 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Solid electrolyte of lithium secondary battery and sulfide compound for said solid electrolyte
EP3656010A4 (en) 2017-07-17 2021-08-11 Nohms Technologies, Inc. ELECTROLYTES CONTAINING PHOSPHORUS
FR3069711B1 (fr) 2017-07-25 2022-02-11 Centre Nat Rech Scient Cellule d'accumulateur lithium-soufre comprenant un separateur specifique
US10854877B2 (en) * 2017-08-25 2020-12-01 Samsung Electronics Co., Ltd. All-solid-state secondary battery
JP6962094B2 (ja) 2017-09-21 2021-11-05 トヨタ自動車株式会社 ガーネット型イオン伝導性酸化物、及び、酸化物電解質焼結体の製造方法
JP6988473B2 (ja) 2017-12-28 2022-01-05 トヨタ自動車株式会社 電池用セパレータ、及び、リチウム電池、並びに、これらの製造方法
JP6988472B2 (ja) * 2017-12-28 2022-01-05 トヨタ自動車株式会社 電池
CN108305792B (zh) * 2018-01-26 2019-07-02 厦门大学 一种硫化物复合纳米薄膜的制备方法
CN108336338B (zh) * 2018-02-09 2020-04-21 中南大学 一种具有多层级孔洞结构碳包覆硫化钴/八硫化九钴纳米颗粒的制备方法及应用
CN108598410B (zh) * 2018-04-20 2021-06-29 河北工业大学 一种锂硫电池夹层材料的制备方法
CN109346646B (zh) * 2018-09-30 2021-12-28 肇庆市华师大光电产业研究院 一种新型锂硫电池隔膜材料、制备方法及应用
US11152619B2 (en) * 2019-06-28 2021-10-19 City University Of Hong Kong Energy storage device and an electrode for an energy storage device
DK3772129T3 (da) 2019-07-31 2021-07-26 Innolith Tech Ag So2-baseret elektrolyt til en genopladelig battericelle og genopladelig battericelle omfattende denne
CN110723757B (zh) * 2019-07-31 2022-05-27 青岛大学 一种八硫化九钴多孔纳米片、正极材料、电池及制备方法
CN110665018B (zh) * 2019-09-25 2022-04-26 湖北大学 Cu2MoS4@BSA纳米材料及其制备方法与应用
US20230010131A1 (en) * 2019-11-26 2023-01-12 Uti Limited Partnership Sulfur cathode
CN111313111A (zh) * 2020-03-02 2020-06-19 中国科学技术大学 一种基于金属有机框架衍生的杂原子掺杂碳/CoS2功能材料及其应用
CN111916733A (zh) * 2020-06-23 2020-11-10 太原理工大学 一种中空四面体过渡金属硫化物Cu2MoS4锂电池负极材料的制备方法
CN111916618B (zh) * 2020-06-29 2022-04-22 西安交通大学 一种硫化物或硒化物改性隔膜及其制备、回收方法和用途
CN111816856B (zh) * 2020-07-21 2022-08-26 深圳先进技术研究院 复合材料及其制备方法和负极
CN114665078B (zh) * 2022-03-30 2024-04-26 潮州市艺锋陶瓷有限公司 片层自组装结构二硫化钒@四硫化钒纳米材料及其制备方法、倍率性能优异可充电电池
DE102022121579A1 (de) 2022-08-25 2024-03-07 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Schwefel-Kohlenstoff-Verbindungen mittels Mikrowellen
WO2024081391A1 (en) * 2022-10-14 2024-04-18 Conamix Inc. Solid-state lithium-sulfur battery compositions and devices

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821381B2 (ja) * 1987-03-30 1996-03-04 松下電器産業株式会社 電気化学セル
WO1997044840A1 (en) * 1996-05-22 1997-11-27 Moltech Corporation Composite cathodes, electrochemical cells comprising novel composite cathodes, and processes for fabricating same
JPH11339808A (ja) * 1998-05-29 1999-12-10 Fujikura Ltd 電 極
JP2004179160A (ja) * 2002-11-26 2004-06-24 Samsung Sdi Co Ltd リチウム−硫黄電池用正極
JP4948510B2 (ja) * 2008-12-02 2012-06-06 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
JP5381640B2 (ja) * 2009-11-24 2014-01-08 株式会社豊田中央研究所 リチウム二次電池
JP5142415B2 (ja) * 2011-01-18 2013-02-13 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池
EP2803108B1 (en) * 2012-01-10 2018-11-28 The Regents of The University of Colorado, A Body Corporate Lithium all-solid-state battery
JP5912550B2 (ja) * 2012-01-11 2016-04-27 出光興産株式会社 電極材料、電極及びそれを用いた電池
JP2013206645A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Toyota Central R&D Labs Inc 活物質及び蓄電デバイス
DE102012209642A1 (de) 2012-06-08 2013-12-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Polyacrylnitril-Schwefel-Kompositwerkstoffs
CN103682332B (zh) * 2012-09-26 2016-03-02 华为技术有限公司 一种锂离子电池复合型负极材料及其制备方法和锂离子电池
WO2015011937A1 (ja) * 2013-07-25 2015-01-29 三井金属鉱業株式会社 リチウムイオン電池用硫化物系固体電解質
CN104485449B (zh) * 2014-12-31 2017-02-01 东莞市丰邦新能源科技有限公司 一种用于锂硫电池正极的聚合物包覆硫复合材料的制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180074902A (ko) * 2016-12-23 2018-07-04 오씨아이 주식회사 황-탄소 복합체 및 이의 제조방법
KR20180077794A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 양극 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2019066298A3 (ko) * 2017-09-26 2019-05-23 주식회사 엘지화학 리튬 망간계 산화물을 포함하는 고전압용 양극 활물질 및 이의 제조방법
US11600820B2 (en) 2017-09-26 2023-03-07 Lg Energy Solution, Ltd. High voltage positive electrode active material including lithium manganese-based oxide and method for producing the same
KR20190062969A (ko) * 2017-11-29 2019-06-07 주식회사 엘지화학 리튬-황 전지용 양극 및 이의 제조방법
KR20190137691A (ko) * 2018-06-01 2019-12-11 도요타 지도샤（주） 정극합재, 전고체전지 및 정극합재의 제조방법
WO2020235908A1 (ko) * 2019-05-17 2020-11-26 한양대학교 산학협력단 리튬-황 전지용 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지
WO2022086095A1 (ko) * 2020-10-22 2022-04-28 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬-황 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬-황 이차전지
CN112599846A (zh) * 2020-12-24 2021-04-02 蜂巢能源科技有限公司 全固态锂金属负极电池用复合电解质膜、其制备方法及包括其的全固态硫化物锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
US10177381B2 (en) 2019-01-08
JP2017041434A (ja) 2017-02-23
DE102015210402A1 (de) 2016-12-08
US20170117547A1 (en) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160143577A (ko) 리튬-황 셀용 캐소드 물질
US10629894B2 (en) Cathode material for a lithium-sulphur cell
Fan et al. The recent research status quo and the prospect of electrolytes for lithium sulfur batteries
US10461317B2 (en) Solid electrode including electrolyte-impregnated active material particles
Zhang et al. Progress in electrolytes for beyond-lithium-ion batteries
US10601031B2 (en) Polymer electrolyte for a lithium sulfur cell
CN106537658B (zh) 用于锂-硫-电池的聚合物电解质
JP7109879B2 (ja) 高容量高分子の陰極および該陰極を含む高エネルギー密度の再充電可能な電池
US10141604B2 (en) Polymer composition with electrophilic groups for stabilization of lithium sulfur batteries
Gu et al. Recent progress in liquid electrolyte-based Li–S batteries: shuttle problem and solutions
Irfan et al. Recent advances in high performance conducting solid polymer electrolytes for lithium-ion batteries
Li et al. Developments of electrolyte systems for lithium–sulfur batteries: A review
KR20230130028A (ko) 리튬 이온 및 리튬 금속 전지용 난연성 준-고체 및고체 상태 전해질 및 그 제조 방법
WO2016193216A1 (de) Elektrospinnen von kathodenaktivmaterialfasern
WO2014093978A1 (en) Liquid electrolyte for increasing capacity and cycling retention of lithium sulfur battery
WO2016198550A1 (en) Metal carbodiimides and metal cyanamides as electrode materials
US10044064B2 (en) Long cycle-life lithium sulfur solid state electrochemical cell
CN109312075B (zh) 用于高压锂电池的聚烷氧基硅氧烷阴极电解液
WO2015185754A2 (de) Elektrolyt für lithium-schwefel-zelle
Vineeth et al. Electrolytes for room-temperature sodium-sulfur batteries: A holistic approach to understand solvation
DE102014221736A1 (de) Polymerelektrolyt für Lithium-Schwefel-Zelle
DE102014221737A1 (de) Elektrolyt für Lithium-Schwefel-Zelle
Maurya et al. Electrolytes for lithium–sulfur batteries
US11258102B2 (en) Fluorinated ionic liquids for multi-layer Li ion battery applications
Song et al. Designer Anions for Better Rechargeable Lithium Batteries and Beyond