TW201330369A - 聚胺甲酸酯系電極黏結劑組成物及其電化學電池用之電極 - Google Patents

聚胺甲酸酯系電極黏結劑組成物及其電化學電池用之電極 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種電極黏結劑組成物，一種使用所述的黏結劑組成物所製造的電極，及一種使用所述的電極所製造的電化學電池，其中所有的這些材料均使用聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之組成物製造。該電極係使用所述的熱塑性聚胺甲酸酯及電極活性材料製造。該電化學電池可使用所述的電極，亦使用(i)使用所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物所製造的薄膜及/或隔板；(ii)基於所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之電解質系統；或(iii)其組合而製造。

Description

聚胺甲酸酯系電極黏結劑組成物及其電化學電池用之電極
本發明關於一種電極黏結劑組成物，一種使用所述的黏結劑組成物所製造的電極，及一種使用所述的電極所製造的電化學電池，其中所有的這些材料均使用聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之組成物製造。該電極係使用所述的熱塑性聚胺甲酸酯及電極活性材料製造。該電化學電池可使用所述的電極，亦使用(i)使用所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物所製造的薄膜及/或隔板；(ii)基於所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之電解質系統；或(iii)其組合而製造。
隨可攜式電子裝置(如PDA、行動電話及膝上型電腦)之供給增加，其使用範圍亦已擴大。因而以更小，更薄且輕及具高性能的電池組作為電源之需求亦增加，故已對電池組進行大量研究。由於鋰電池組輕且有較高的能量密度，所以其已被作為此種可攜式裝置之主要電源。現在需要改良電化學電池之整體性能，故需要改良組成電化學電池之組件。
用於鋰電池之陰極活性材料可包括含Li之過渡金屬氧化物，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4、及硫族元素化合物，如MoS2。由於這些化合物具有層-結晶結構，故Li離子可以被可逆地插入或抽出。因而這些化合物已被廣泛地作為用於鋰電池之陰極活性材料。
金屬鋰可被作為陽極活性材料。然而，鋰之鋰離子 被插入或抽出。因為在電池組之充電/放電期間，鋰會重複地溶解及沉澱，所以針形鋰枝晶在鋰表面上生長。針形枝晶具有較低的充電/放電效率，且會因接觸陰極而造成內部短路。另外，鋰金屬在這些應用中由於其對氧及水分之反應性而非常不安定。
為了解決這些問題，現正考量使用可以將Li離子可逆地插入及抽出之鋰合金、金屬粉、石墨或碳質材料、金屬氧化物、或金屬硫化物作為陽極材料。然而，在將由鋰合金所製成的片型陽極用於電池組時，片型合金在充電/放電期間變薄，因而降低電流收集性質。因此，充電/放電特徵退化。
在片型電極係由金屬粉、碳質材料、金屬氧化物、或金屬硫化物粉末製造時進一步使用黏結劑，因為這些材料以單獨粉末形式無法形成電極。例如在使用碳質材料製造陽極時，經常添加彈性橡膠系高分子材料作為黏結劑。
在使用金屬氧化物或金屬硫化物製造陽極時，除了黏結劑，亦添加導電劑以改良充電/放電特徵。通常在使用碳質材料製造陽極時，碳質材料被粉碎成粉末且添加黏結劑。然而，如果使用習知的橡膠系高分子材料作為黏結劑，則依黏結劑之用量而會塗覆石墨粒子，因而阻礙鋰離子之插入及抽出，且高效率放電特徵退化。
如果單獨使用習知黏結劑，則不論碳質材料之種類及形式為何均應添加大量黏結劑，因為金屬核心材料與習知黏結劑之間的黏結力微弱。然而，在添加大量黏結 劑以強化黏結力時，碳質材料之表面被黏結劑塗覆。因此，高效率放電特徵退化。相反地，如果使用少量黏結劑以維持放電特徵則無法容易地製造片型電極，因為電極板用之材料從核心材料分離。此外，製造電極板之失敗比例增加。
因此，現在需要可用於電極之黏結劑使生成電極表現至少如同習知電極，及解決一個或以上的在此所述的問題。換言之，現在需要改良的電極黏結劑，由此黏結劑所製造的電極，及使用一個或以上的此種電極之電化學電池，以解決在目前替代品中所遭遇的問題
本發明關於一種電極黏結劑組成物，其係使用聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，視情況進一步包含導電劑、有機溶劑、或其組合而製造。本發明亦包括以所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物製備電極黏結劑組成物之用途，及由其製造而得的電極。
本發明亦提供一種電化學電池電極，其包含：(A)包含聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之電極黏結劑組成物，及(B)電極活性材料，及其中該電極視情況進一步包含導電劑、有機溶劑、或其組合。該電極可為例如電化學鋰電池組用之片型電極。
本發明進一步關於一種包含至少一個電極之電化學電池，其中該電極包含：(A)包含聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之電極黏結劑組成物，及(B)電極活性材料，及其中該電極視情況進一步包含導電劑、有機溶劑、 或其組合。
本發明進一步包含以下之電化學電池：(i)電池之薄膜及/或隔板係使用所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物製造；(ii)電池之電解質系統包括分散於使用所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物所製造的高分子撐體結構中之電解質活性物種；或(iii)其組合。
本發明提供一種電極黏結劑組成物，由其製造而得的電極，及使用(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物製造而得的電化學電池。該電極可進一步包括(B)電極活性材料。該電極進一步包括導電劑，如碳黑或鎳粉。這些導電劑可稱為陰極或陽極粉末。電解質亦可進一步包括選用有機溶劑，例如二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、二甲基乙醯胺(DMA)、丙酮、N-甲基-2-吡咯啶酮、及其組合。在一些具體實施例中不使用溶劑，或者在製備電極期間將溶劑移除。
該聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造；其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物。
本發明亦提供一種包含至少一個電極之電化學電池，其係包含：(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物及(B)電極活性材料之組成物。該電化學電池可進一步包括：(I)配置於該正極與負極之間的隔板薄膜，其中該薄膜包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物；(II) 配置於該正極與負極之間的高分子凝膠電解質，其中該高分子電解質包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，(B)鹼金屬鹽，及(C)非質子有機溶劑。
該薄膜可包含在此所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物。該電解質系統係用於具有正極與負極之電化學電池的，該電解質系統包含：(A)由聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物所製造的高分子撐體結構，(B)鹼金屬鹽，及(C)非質子有機溶劑。
在任何具體實施例中，本發明提供聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，其係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造；其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物。在一些具體實施例中，成分(iii)鏈延長劑包含氫醌貳(β-羥基乙基)醚。在一些該具體實施例中，成分(iii)本質上無或甚至無乙二醇、丁二醇、及/或小型二胺。
本發明亦提供一種電化學電池，其包含正極，負極，及(I)配置於該正極與負極之間的隔板薄膜，其中該薄膜包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物；(II)配置於該正極與負極之間的高分子凝膠電解質，其中該高分子電解質包含(A)所述的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，(B)鹼金屬鹽，及(C)非質子有機溶劑；或(III)(I)與(II)之組合。
在一些具體實施例中，該電化學電池具有至少一種 以下特徵：(i)>500，>750，或甚至>1000次循環之充電/放電循環壽命；(ii)在500次循環之後>90%，或甚至>95%之充電/放電效率；(iii)-10至70℃之操作窗；(iv)本質上無任何剛性金屬質外殼；及/或(v)為袋型電池組。
以下藉非限制描述的方式說明本發明之各種特點及具體實施例。
本發明關於一種組成物，其包含至少一種熱塑性聚胺甲酸酯彈性體，尤其是聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯，其中該組成物係用於製備電化學電池用之電極，且關於該電極本身及利用所述電極之電化學電池。
《黏結劑組成物》
本發明關於一種黏結劑組成物，其包含至少一種熱塑性聚胺甲酸酯彈性體，尤其是聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯，其中該組成物係用於製備電化學電池用之電極，或關於利用所述電極之電化學電池。
該黏結劑組成物視情況進一步包括導電劑。該黏結劑組成物視情況進一步包括有機溶劑。該黏結劑組成物視情況進一步包括導電劑與有機溶劑。
合適的導電劑包括碳系導電性填料、鎳粉、或其組合。碳系導電性填料之實例包括碳黑、奈米碳纖維、碳奈米管、石墨、或其組合。
合適的有機溶劑包括二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、二甲基乙醯胺(DMA)、丙酮、N-甲基-2-吡咯啶酮、及其組合。
可用於本發明之黏結劑組成物的合適聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物包括任何在此所述的聚胺甲酸酯。在一些具體實施例中，聚胺甲酸酯係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造。聚(二伸烷酯)多元醇中間物可為由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物。
本發明進一步提供以所述的熱塑性聚胺甲酸酯組成物，或包括其之黏結劑組成物，用於製備電極，及在一些具體實施例中用於製備鋰離子電池組用之電極之用途。
《電極》
本發明提供一種電化學電池，其包含：(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物及(B)電極活性材料之組成物。在一些具體實施例中，本發明提供一種電化學電池電極，其包含：一種電極黏結劑組成物，其本身包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物及(B)電極活性材料之組成物。任何上述的黏結劑組成物均可被用於製備所述的電極。
該電極可用於鋰電池組，其中電極含有聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，及陰極活性材料或陽極活性材料，其均可被稱為電極活性材料。電極可進一步包括導電劑、有機溶劑、或兩者。
本發明亦提供一種製造電極之方法，該方法包含：藉由混合電極活性材料、導電劑、聚(二伸烷酯)熱塑性 聚胺甲酸酯組成物、與有機溶劑而形成活性材料溶液；將電極板之表面塗以活性材料溶液，且將塗覆表面乾燥；及將電極板(即陰極板或陽極板)在真空中於壓力下加壓且乾燥。
以下詳述適合用於本發明之聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物。
用於常見電池組之任何習知有機溶劑均可用於本發明而無特殊限制。然而，該有機溶劑可為具有相當強的偶極矩之化合物。該化合物之實例包括二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、二甲基乙醯胺(DMA)、丙酮、與N-甲基-2-吡咯啶酮(以下稱為NMP)。在一些具體實施例中，溶劑為NMP。熱塑性聚胺甲酸酯組成物對有機溶劑之比例可為1：0.1至100(重量比)。如果有機溶劑之比例小於0.1，則熱塑性聚胺甲酸酯組成物無法完全溶解，且無法作為黏合劑。如果有機溶劑之比例超過100，則聚胺甲酸酯組成物完全溶解，但是活性材料溶液之濃度會太低而在塗覆程序時出問題。
在一些具體實施例中，本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物可作為電極上的面漆層。在此具體實施例中，電極可為習知電極，或適合用於電極之電流收集器，然後將其塗以所述的熱塑性聚胺甲酸酯組成物。
在將陽極表面或陰極表面塗以熱塑性聚胺甲酸酯組成物時，塗覆速度為重要的。在一些具體實施例中，塗覆速度為10-30米/分鐘之範圍。如果塗覆速度低於10米/分鐘，則有時製造電極會耗費太多時間。如果塗覆速 度超過30米/分鐘，則必須在高溫以短時間實行乾燥。因此，如果電池組含有以此高速所塗覆的電極，則充電/放電效率及壽命效率會退化。
在一些具體實施例中，在將陰極表面或陽極表面塗以活性材料溶液後亦進行加壓程序。經由該加壓程序，活性材料與電極黏結劑於電極中之填充比例有時會增加，且有時可改良電接觸。在一些具體實施例中，加壓程序可以1至1,000公斤/立方公分之壓力實行。如果壓力低於1公斤/立方公分，則在某些情形填充比例及電接觸降低。如果壓力超過1,000公斤/立方公分，則在某些情形會破壞活性材料及電流收集器。
在一些具體實施例中，塗覆程序中的乾燥溫度亦會影響熱塑性聚胺甲酸酯組成物之結晶相組成物。如果乾燥溫度太高，則在某些情形會製造大量的不佳結晶相。因此，在一些具體實施例中可將乾燥溫度保持在80至120℃之範圍。
所屬技術領域常用之任何陰極表面均可用於本發明而無特殊限制。陰極表面為化學上非反應性導電劑，較佳為如鋁箔。塗覆陰極表面之陰極活性材料的實例包括至少一種鋰複合氧化物、元素硫、其中溶解Li2Sn(其中n大於或等於1)之卡索萊特、有機硫、及(C2Sx)y(其中x為2.5至20且y大於或等於2)。在本發明中，陰極活性材料於全部陰極組成物中的用量為80或90至99重量百分比之範圍。如果用量小於80或90重量百分比，則電池組性能由於缺乏活性材料而不良。用量超過99重量 百分比則活性材料組成物之分散力及黏結力降低。
所屬技術領域常用之任何化學上非反應性導電劑的陽極表面均可用於本發明而無特殊限制。陽極表面之實例包括不銹鋼、鎳、Cu、及鈦。在此可將不銹鋼或Cu之表面塗以C、Ni、Ti、或Ag。在一些具體實施例中，陽極表面係由Cu或Cu合金所組成。
所屬技術領域常用於塗覆陽極表面之任何陽極活性材料均可用於本發明而無特殊限制。陽極活性材料可為石墨系材料，如天然石墨、人造石墨、焦炭、與碳纖維；含有至少一種如Al、Si、Sn、Ag、Bi、Mg、Zn、In、Ge、Pb、與Ti之元素的化合物，其可與Li形成合金；由含有至少一種可與Li形成合金的元素之化合物、石墨系材料及碳所組成的複合物；或含鋰之氮化物。陽極活性材料對電池組性能扮演關鍵角色。大量陽極活性材料通常造成較佳的電池組性能。在本發明中，陽極活性材料於全部陽極組成物中的用量可為90-99重量百分比之範圍。如果用量小於90重量百分比，則電池組性能由於缺乏陽極活性材料而退化。如果陽極活性材料之用量超過99重量百分比，則陽極活性材料之分散力及黏結力會降低。
所屬技術領域常用之任何導電劑均可用於本發明而無特殊限制。該導電劑之實例包括碳黑及鎳粉。導電劑於電極組成物中的用量可為0-10重量百分比，較佳為1-8重量百分比之範圍。
本發明之電極可為片型電極。在此所述的陰極及陽 極，其含有本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物，均可用於製造電化學電池，如鋰電池。
《熱塑性聚胺甲酸酯組成物》
本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物為聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物。該聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造。
聚(二伸烷酯)多元醇中間物係由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生。然而，亦可存在其他的多元醇中間物，且將其組合在此所述的聚(二伸烷酯)多元醇中間物使用。
上述二羧酸可含有4至15個碳原子。該二羧酸之合適實例包括琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、異苯二甲酸、對苯二甲酸、環己烷二羧酸、或其組合。在一些具體實施例中，二羧酸為己二酸。
上述二伸烷二醇可含有2至8個碳原子，及在一些具體實施例中為2至8個脂肪族碳原子(仍可有芳香族碳原子)。該二伸烷二醇之合適實例包括氧化二甲醇、二乙二醇、二丙二醇、3,3-氧化二丙-1-醇、二丁二醇、或其組合。在一些具體實施例中，二伸烷二醇為二乙二醇。
在一些具體實施例中，聚(二伸烷酯)多元醇中間物係由己二酸與二乙二醇所衍生，且具有1000至4000，或1500至3500，或甚至2000至3000之數量平均分子 量。在一些具體實施例中，將聚(二伸烷酯)多元醇中間物組合包含聚(單伸烷酯)之第二多元醇使用，例如由丁二醇與己二醇所衍生的聚酯多元醇，其中生成的多元醇可具有100至4000，或1500至3500，或甚至2000或2100至3000之數量平均分子量。
如上所示，聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造。
其可將聚(二伸烷酯)多元醇中間物組合一種或以上的額外多元醇使用。用於本發明之合適的聚(二伸烷酯)多元醇中間物可由至少一種二伸烷二醇與至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生。本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物可包括至少一個終端羥基，及在一些具體實施例中為至少一個終端羥基及一個或以上的羧酸基。在另一具體實施例中，聚(二伸烷酯)多元醇中間物包括兩個終端羥基，及在一些具體實施例中為兩個羥基及一個或以上，或兩個羧酸基。該聚(二伸烷酯)多元醇中間物通常為具有約500至約10,000，約500至約5000，或約1000至約3000，或約2000之數量平均分子量(Mn)的實質上線形或線形聚酯。
在一些具體實施例中，聚(二伸烷酯)多元醇中間物可具有低酸值，如小於1.5，小於1.0，或甚至小於0.8。聚(二伸烷酯)多元醇中間物之低酸值通常可在生成的TPU聚合物中提供改良的水解安定性。酸值可根據ASTM D-4662測定，且係定義為滴定1.0克樣品中的酸性組分 所需的鹼量，並以氫氧化鉀毫克數表示。水解安定性亦可藉由對TPU添加調配TPU聚合物之所屬技術領域者已知的水解安定劑而改良。
適合用於製備本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物的二伸烷二醇可為脂肪族、環脂肪族、芳香族、或其組合。合適的二醇可含有2或4或6至20，14，8，6，或4個碳原子，及在一些具體實施例中可含有2至12，2至8或6，4至6，或甚至4個碳原子。在一些具體實施例中，二伸烷二醇包括氧化二甲醇、二乙二醇、二丙二醇、3,3-氧化二丙-1-醇、二丁二醇、或其組合。在其他具體實施例中，本發明可排除一種或以上的所列二伸烷二醇。其可使用兩種或以上的二醇之摻合物。在一些具體實施例中可將單伸烷二醇組合上述的二伸烷二醇使用。在其他具體實施例中，用於製備聚(二伸烷酯)多元醇中間物之二醇並無單伸烷二醇。
適合用於製備本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物的二羧酸可為脂肪族、環脂肪族、芳香族、或其組合。合適的酸可含有2，4或6至20，15，8，或6個碳原子，及在一些具體實施例中可含有2至15，4至15，4至8，或甚至6個碳原子。在一些具體實施例中，二羧酸包括琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、異苯二甲酸、對苯二甲酸、環己烷二羧酸、或其組合。在其他具體實施例中，本發明可排除一種或以上的所列二羧酸。
本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物亦可由一種或 以上的上述二羧酸之酯或酐、或此材料的組合所衍生。合適的酐包括琥珀酸酐、烷基及/或烯基琥珀酸酐、苯二甲酸酐、及四氫苯二甲酸酐。在一些具體實施例中，酸為己二酸。其可使用兩種或以上的酸之摻合物。
本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物係藉由將一種或以上的上述二伸烷二醇以一種或以上的上述二羧酸、及/或一種或以上的其酯或酐反應而製備。在一些具體實施例中對每當量之酸使用超過1當量之二醇。該製備包括(1)一種或以上的二伸烷二醇與一種或以上的二羧酸或酐之酯化反應，或(2)轉酯化反應，即一種或以上的二伸烷二醇與二羧酸之酯的反應。莫耳比例通常較佳為超過1莫耳之二醇對酸，而獲得終端大多具有羥基之線形鏈。
在一些具體實施例中，將本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物組合聚醚多元醇中間物及/或習知聚酯中間物使用。在此所使用的本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物可包括聚酯與聚醚鍵聯之混合物，但是未必僅含有聚醚鍵聯，或者在一些具體實施例中，相對聚醚與聚酯鍵聯總量為超過70%之聚醚鍵聯。在其他具體實施例中，本發明之組成物為實質上無或無聚醚多元醇中間物，且不將此材料用於該製備，其中在此所使用的聚醚多元醇中間物可表示僅含有聚醚鍵聯，或者含有小於50，40，20，或甚至15百分比之聚醚鍵聯的中間物。
在一些具體實施例中，將本發明之聚(二伸烷酯)多元醇中間物組合聚醚多元醇中間物及/或習知聚酯中間 物使用。在此具體實施例中，聚(二伸烷酯)多元醇中間物對聚醚多元醇及/或習知聚酯中間物之比例為約10：90至約90：10，約25：75至約75：25，或約60：40至約40：60。在一些具體實施例中，此比例係使超過全部組成物之50重量百分比為聚醚多元醇及/或習知聚酯中間物。
如上所示，聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造。合適的二異氰酸酯包括：(i)芳香族二異氰酸酯，如4,4’-亞甲雙-(異氰酸苯酯)(MDI)、對二甲苯二異氰酸酯(XDI)、伸苯基-1,4-二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、二苯基甲烷-3,3’-二甲氧基-4,4’-二異氰酸酯(TODI)、及甲苯二異氰酸酯(TDI)；以及(ii)脂肪族二異氰酸酯，如異佛酮二異氰酸酯(IPDI)、二異氰酸1,4-環己酯(CHDI)、癸烷-1,10-二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、及二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯。在一些具體實施例中，二異氰酸酯為4,4’-亞甲雙(異氰酸苯酯)(MDI)。在其他具體實施例中，本發明可排除一種或以上的所列二異氰酸酯。
其可使用兩種或以上的混合物。亦可連同二異氰酸酯使用少量官能性大於2之異氰酸酯，如三異氰酸酯。應避免大量官能性為3或以上之異氰酸酯，因為其會造成TPU聚合物交聯。
如上所示，聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一 種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造。合適的鏈延長劑包括二醇且可為脂肪族、芳香族或其組合。在一些具體實施例中，鏈延長劑為芳香族二醇，或者使用包括芳香族二醇之鏈延長劑混合物。
在一些具體實施例中，鏈延長劑為具有2至約12個碳原子之二醇。在一些具體實施例中，二醇鏈延長劑為具有約2至約10個碳原子之低碳脂肪族或短鏈二醇，且包括例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,4-環己烷二甲醇(CHDM)、新戊二醇等。在一些具體實施例中，鏈延長劑包括1,4-丁二醇。在一些具體實施例中，鏈延長劑及/或全部TPU本質上無或甚至完全無CHDM。
亦可使用芳香族二醇作為鏈延長劑而製造TPU，其包括苯二醇及二甲苯二醇。二甲苯二醇為1,4-二(羥基甲基)苯與1,2-二(羥基甲基)苯之混合物。苯二醇特定地包括氫醌，即氫醌貳(羥基乙基醚)或貳(β-羥基乙基)醚，亦已知為1,4-二(2-羥基乙氧基)苯且經常被稱為HQEE；間苯二酚，即貳(β-羥基乙基)醚，亦已知為1,3-二(2-羥基乙氧基)苯；兒茶酚，即貳(β-羥基乙基)醚，亦已知為1,2-二(2-羥基乙氧基)苯；及其組合。在一些具體實施例中，鏈延長劑為HQEE。
兩種或以上的二醇之混合物可被作為鏈延長劑。在一些具體實施例中，鏈延長劑為HQEE與至少一種其他鏈延長劑(如1,4-丁二醇及/或1,6-己二醇)之混合物。在一些具體實施例中，本發明可排除一種或以上的所列 鏈延長劑。
如所屬技術領域所周知，亦可使用二胺作為鏈延長劑。在本發明之一具體實施例中，鏈延長劑含有二胺作為副鏈延長劑而組合一種或以上的上述鏈延長劑，如HQEE。在其他具體實施例中，本發明在製備其組成物時不使用任何二胺。
在又其他具體實施例中，用於本發明之鏈延長劑本質上無或甚至完全無上述的丁二醇、乙二醇、及/或二胺副鏈延長劑。
本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物亦可包括固體。該熱塑性聚胺甲酸酯組成物可為1至99重量百分比之聚胺甲酸酯彈性體、及99至1重量百分比之固體，其中將該固體併入熱塑性聚胺甲酸酯彈性體中。固體含量亦可為3至95，5至97，10至90，或甚至5至20或10至20重量百分比，其餘組成物為聚胺甲酸酯彈性體。
合適的固體主要為無機固體，較佳為選自由週期表第一、第二、第三、或第四主族或第四次族元素之氧化物、複合氧化物、矽酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、氮化物、醯胺、醯亞胺、及碳化物所組成的群組之無機鹼性固體。
特定實例為氧化物，如氧化鈣、氧化矽、氧化鋁、氧化鎂、與二氧化鈦；例如元素矽、鈣、鋁、鎂、與鈦之混合氧化物；矽酸鹽，如梯型、鏈狀、葉狀、與網狀矽酸鹽，較佳為矽灰石，尤其是疏水化矽灰石；硫酸鹽，如鹼金屬與鹼土金屬之硫酸鹽；碳酸鹽，例如鹼金屬與 鹼土金屬之碳酸鹽，例如碳酸鈣、鎂、鋇、鋰、鉀、與鈉；磷酸鹽，如硫磷灰石；氮化物；醯胺；醯亞胺；碳化物；聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、與聚氟亞乙烯；聚醯胺；聚醯亞胺；及其他的熱塑物、熱固物與微凝膠；固態分散液，尤其是包含上述聚合物者；以及兩種或以上的上述固體之混合物。
特別提出為矽灰石(CaSiO3)；CaCO3；分別為研磨及沉澱形式之Mg與Ca的混合氧化物或碳酸鹽，如白雲石；矽酸鹽(SiO2)、滑石(SiO2*MgO)、Al2O3、高嶺土(Al2O3*SiO2)、及合成陶瓷；不溶於電解質溶劑中的高分子粉末，較佳為上述特定者；及經表面處理之填料，其係以例如電化學上安定的矽烷偶合劑處理。
依照本發明，所使用的固體亦可為無機Li離子導電性固體，較佳為無機鹼性Li離子導電性固體。
其實例為：硼酸鋰，如Li4B6O11*xH2O、Li3(BO2)3、Li2B4O7*xH2O、LiBO2，其中x可為0至20之數目；鋁酸鋰，如Li2O*Al2O3*H2O、Li2Al2O4、LiAlO2；鋁矽酸鋰，如含鋰之沸石、正長石、似長石、葉狀與鏈狀矽酸鹽，尤其是LiAlSi2O6(鋰輝石)、LiAlSiO10(葉長石)、LiAlSiO4(鋰霞石)；雲母，如K[Li,Al]3[AlSi]4O10(F-OH)2/K[Li,Al,Fe]3[AlSi]4O10(F-OH)2；鋰沸石，尤其是其形式為纖維狀、片狀或方塊狀者，如尤其是式Li2/zO*Al2O3*xSiO2*yH2O，其中z相當於價數，x為1.8至約12，及y為0至約8；鋰碳化物，如Li2C2、Li4C；Li3N；鋰氧化物及鋰混合氧化物，如 LiAlO2、Li2MnO3、Li2O、Li2O2、Li2MnO4、Li2TiO3；Li2NH；LiNH2；磷酸鋰，如Li3PO4、LiPO3、LiAlFPO4、LiAl(OH)PO4、LiFePO4、LiMnPO4；Li2CO3；梯型、鏈狀、葉狀、與網狀矽酸鹽的形式之矽酸鋰，如Li2SiO3、Li2SiO4、Li2S-SiS2，及得自Li2S、SiS2與Li4SiO2之機械研磨產物，其中最佳為由這三種化合物所組成的產物具有以下組成：95重量百分比之(0.6 Li2S 0.4 SiS2)、5重量百分比之Li4SiO4、與Li6Si2；硫酸鋰，如Li2SO4、LiHSO4、LiKSO4；討論陰極層時所揭述的Li化合物，在將其作為固體III時則排除導電性碳黑；及兩種或以上的上述Li離子導電性固體之混合物。
在一些具體實施例中，本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物可進一步包含含金屬之鹽、鹽錯合物、或將金屬離子結合非金屬離子或分子所形成的鹽化合物。可用於本發明之鹽的實例包括：LiClO4、LiN(CF3SO2)2、LiPF6、LiAsF6、LiI、LiCl、LiBr、LiSCN、LiSO3CF3、LiNO3、LiC(SO2CF3)3、Li2S、與LiMR4，其中M為Al或B，及R為鹵素、烴基、烷基、或芳基。在一具體實施例中，鹽為三氟甲磺酸之鋰鹽，或LiN(CF3SO2)2，其常被稱為三氟甲烷磺醯胺鋰鹽。加入單次聚合的選擇鹽於100重量份之聚合物中的有效量可為至少約0.10，0.25，或甚至0.75重量份。
合適的鹽亦包括無鹵素含鋰之鹽。在一些具體實施例中，鹽係由下式表示： 其中-X1-、-X2-、-X3-、與-X4-分別為-C(O)-、-C(R1R2)-、-C(O)-C(R1R2)-、或-C(R1R2)-C(R1R2)-，其中R1與R2分別為氫或烴基，及其中可將特定X基之R1與R2鍵聯形成環。在一些具體實施例中，鹽為其中-X1-、-X2-、-X3-、與-X4-均為-C(O)-之上式。合適的鹽亦包括此鹽之開放酸基結構，包括貳(草酸)硼酸鋰。在一些具體實施例中，無鹵素含鋰之鹽包含貳(草酸)硼酸鋰、貳(羥乙酸)硼酸鋰、貳(乳酸)硼酸鋰、貳(丙二酸)硼酸鋰、貳(柳酸)硼酸鋰、貳(羥乙酸，草酸)硼酸鋰、或其組合。
在其他具體實施例中，本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物實質上無至完全無任何或所有在此所述的固體及/或含金屬之鹽。在一些具體實施例中，熱塑性聚胺甲酸酯組成物含有小於10重量百分比之此材料，及在其他具體實施例中為小於8，6，5，3，或甚至2重量百分比之此材料。
若有固體則其可實質上不溶於作為電解質之液體，且在電池組中為電化學上惰性。為了本發明之目的，鹼性固體為其與含水之液態稀釋劑的混合物之pH高於此稀釋劑，且本身之pH不超過7。在一些具體實施例中，固體具有5奈米至25微米，較佳為0.01至10微米，尤其是0.01至5微米，且更佳為0.02至1微米之一級粒度，所示粒度係根據電子顯微術而測定。固體之熔點較佳為高於電化學電池之一般操作溫度，且已證明熔點高於120℃，尤其是高於150℃則特別有利。在此，固體的外部形狀可對稱，即高：寬：長之尺寸比(縱橫比)為約1， 且形成如球或粒，形狀大約為圓形，或者為任何所欲多面體之形狀，如長方體、四面體、六面體、八面體、或金字塔形，或者可為扭曲或不對稱，即高：寬：長之尺寸比(縱橫比)不等於1，例如為針、不對稱四面體、不對稱金字塔形、不對稱六或八面體、薄片、或板狀之形式，或者為似纖維形狀。如果該固體為不對稱粒子，則在各情形上示一級粒度之上限係有關最小軸。
該熱塑性聚胺甲酸酯組成物亦可包含其他的熱塑性聚合物，如聚環氧乙烷，基於聚氟亞乙烯、聚丙烯腈、及聚(甲基)丙烯酸酯(如聚(甲基)丙烯酸甲酯)之共聚物。在使用這些其他的聚合物時，其於100重量份之熱塑性聚胺甲酸酯彈性體中的比例可在5至400重量份之範圍內。
以上所定義的熱塑性聚胺甲酸酯彈性體可依照眾所周知之方法製造。
在一些具體實施例中，將聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯摻合基質或基底聚合物而形成聚合物摻合物。這些摻合物可以在此所述的經鹽修改之聚合物製造。
在此所定義的合適基底聚合物可為同元聚合物或共聚物。該基底聚合物可為多種基底聚合物之摻合物，且可包括任何上述添加劑，其包括ESD(靜電消散性)添加劑。在一些具體實施例中，基底聚合物及/或本發明之組成物實質上無或甚至無ESD添加劑。
該基底聚合物可包括：(i)聚烯烴(PO)，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁 烯、乙烯丙烯橡膠(EPR)、聚氧乙烯(POE)、環狀烯烴共聚物(COC)、或其組合；(ii)苯乙烯系，如聚苯乙烯(PS)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR或HIPS)、聚α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(MS)、苯乙烯順丁烯二酸酐(SMA)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)及苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS))、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)、苯乙烯丁二烯乳膠(SBL)、經乙烯丙烯二烯單體(EPDM)及/或丙烯酸系彈性體(例如PS-SBR共聚物)修改之SAN、或其組合；(iii)熱塑性聚胺甲酸酯(TPU)；(iv)聚醯胺，如NylonTM，包括聚醯胺6,6(PA66)、聚醯胺11(PA11)、聚醯胺12(PA12)、共聚醯胺(COPA)、或其組合；(v)丙烯酸系聚合物，如聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、或其組合；(vi)聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、或其組合；(vii)聚甲醛，如聚縮醛；(viii)聚酯，如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)；共聚酯及/或聚酯彈性體(COPE)，包括聚醚-酯嵌段共聚物，如經二醇修改之聚對苯二甲酸乙二酯(PETG)-聚(乳酸)(PLA)；或其組合；(ix)聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)、 或其組合；或其組合。
本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物亦可含有塑化劑。所使用的塑化劑可為非質子溶劑，較佳為溶劑合Li離子者，例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二異丙酯、碳酸二丁酯、碳酸乙二酯、與碳酸丙二酯；寡聚環氧烷，如二丁醚、二第三丁基醚、二戊醚、二己醚、二庚醚、二辛醚、二壬醚、二癸醚、二-十二醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、1-第三丁氧基-2-甲氧基乙烷、1-第三丁氧基-2-乙氧基乙烷、1,2-二甲氧基丙烷、2-甲氧基乙基醚、2-乙氧基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、二乙二醇第三丁基甲基醚、三乙二醇二甲基醚、四乙二醇二甲基醚、γ-丁內酯、與二甲基甲醯胺；式CnH2n+2之烴類，其中7<n<50；有機磷化合物，尤其是磷酸酯與膦酸酯，如磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三異丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三辛酯、磷酸參(2-乙基己酯)、磷酸三癸酯、磷酸二乙基正丁酯、磷酸參(丁氧基乙酯)、磷酸參(2-甲氧基乙酯)、磷酸參(四氢呋喃酯)、磷酸參(1H,1H,5H-八氟戊酯)、磷酸參(1H,1H-三氟乙酯)、磷酸參(2-(二乙胺基)乙酯)、乙基磷酸二乙酯、丙基磷酸二丙酯、丁基磷酸二丁酯、己基磷酸二己酯、辛基磷酸二辛酯、二甲基磷酸乙酯、二乙基磷酸甲酯、磷醯乙酸三乙酯、2-側氧丙基膦酸二甲酯、2-側氧丙基膦酸二乙酯、2-側氧丙基膦酸二丙酯、二乙氧基膦基甲酸乙酯、磷醯乙酸三甲酯、 磷醯乙酸三乙酯、磷醯乙酸三丙酯、與磷醯乙酸三丁酯；有機硫化合物，如硫酸酯、磺酸酯、亞碸、碸、與亞硫酸酯，例如亞硫酸二甲酯、亞硫酸二乙酯、亞硫酸甘醇酯、二甲碸、二乙碸、乙基丙基碸、二丙碸、二丁碸、伸丁碸、甲基環丁碸、二甲基亞碸、二乙基亞碸、二丙基亞碸、二丁基亞碸、伸丁亞碸、甲磺酸乙酯、1,4-丁二醇貳(甲磺酸酯)、硫酸二乙酯、硫酸二丙酯、硫酸二丁酯、硫酸二己酯、硫酸二辛酯、與SO2ClF；及腈類，如丙烯腈；分散劑，尤其是有界面活性劑結構者；及其混合物。
本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物可進一步包括額外的可用添加劑，其中可適量使用此添加劑。這些選用的額外添加劑包括礦物及/惰性填料、潤滑劑、處理助劑、抗氧化劑、水解安定劑、酸清除劑、及其他所欲的添加劑。可用的填料包括矽藻土(superfloss)、黏土、氧化矽、滑石、雲母、鈣矽石、硫酸鋇、及碳酸鈣。如果需要則可用的抗氧化劑包括酚系抗氧化劑。可用的潤滑劑包括金屬硬脂酸酯、石蠟油及醯胺蠟。添加劑亦可用於改良TPU聚合物之水解安定性。本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物中可有或排除上述這些選用的額外添加劑。
若有這些額外的添加劑，則其可以組成物之0或0.01至5或2重量百分比存在於本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物中。這些範圍可分別應用於存在於組成物中的個別額外添加劑，或者為所存在的全部添加劑總量。
本發明之組成物可溶解及分散於無機但較佳為有機液態稀釋劑，生成的混合物預期具有較佳為100至50,000 mPas之黏度，然後以本質已知方式，如藉由流延、噴灑、傾注、浸泡、旋塗、輥塗、或印刷--凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、或網版印刷，將此溶液或分散液塗佈於載體材料。後續處理可藉習慣方法完成，例如移除稀釋劑及將黏合劑硬化。
合適的有機稀釋劑為脂肪族醚類，尤其是四氫呋喃與二氧陸圜，烴類，尤其是如石油精、甲苯與二甲苯之烴混合物，脂肪族酯類，尤其是乙酸乙酯與乙酸丁酯，及酮類，尤其是丙酮、甲基乙基酮、環己酮、二乙基甲醯胺、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷、二乙基乙醯胺、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、1,1,1-三氯乙烷、或其組合。
合適的載體材料為習慣用於電極的材料，較佳為金屬類，如鋁與銅。亦可使用暫時撐體，如膜，尤其是聚酯膜，如聚對苯二甲酸乙二酯膜。此膜可有利地具有脫離層，其較佳為包含聚矽氧烷。
在一些具體實施例中，用於製備上述組成物之二異氰酸酯包含：4,4’-亞甲雙-(異氰酸苯酯)、六亞甲基二異氰酸酯、3,3’-二甲氧基聯苯基-4,4’-二異氰酸酯、對二甲苯二異氰酸酯、伸苯基-1,4-二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、二苯基甲烷-3,3’-二甲氧基-4,4’-二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、二異氰酸1,4-環己酯、癸烷-1,10-二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰 酸酯、或其組合，且用於製備上述組成物之鏈延長劑包含：氫醌貳(β-羥基乙基)醚、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、二(羥基乙基)醚、新戊二醇、或其組合。
在一些具體實施例中，用於製備上述組成物之聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含聚(二乙二醇己二酸酯)，且二異氰酸酯包含4,4’-亞甲雙-(異氰酸苯酯)；及鏈延長劑包含丁二醇、苯二醇、或其組合。
在任何上述具體實施例中，熱塑性聚胺甲酸酯組成物可由實質上無聚醚多元醇之聚酯多元醇成分製造。在又其他具體實施例中，熱塑性聚胺甲酸酯組成物可進一步包含至少一種基底聚合物。合適的基底聚合物包括：聚烯烴、苯乙烯系樹脂、熱塑性聚胺甲酸酯、聚醯胺、丙烯酸系聚合物、聚氯乙烯、聚氟亞乙烯、聚環氧乙烷、環氧乙烷-環氧丙烷共聚物、聚丙烯腈、聚甲醛、聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯硫醚、或其組合。
在一些具體實施例中可將填料用於本發明之熱塑性聚胺甲酸酯組成物。合適的填料包括奈米填料，甚至為奈米纖維。
《電化學電池》
本發明關於一種電化學電池，其包含以上所定義的電極，且通常包括正極與負極。本發明之另一態樣提供一種含鋰電池組陰極及/陽極之鋰電池組。此外，其關於在此所定義的電極在電化學電池(如鋰電池組)中之用途。該電化學電池包括電池組，如在此所示的鋰離子電 池組，亦包括電容器及類似裝置，如電雙層電容器，亦稱為超級電容器或超電容器。
操作上配置於正極與負極之間為電解質系統。電解質系統一般包括適用於接合(如藉吸收)電化學活性物種或材料之有機高分子撐體結構。該電化學活性材料可為液態電解質，如溶於有機溶劑之金屬鹽，且適用於促進該正極與負極之間的離子運輸。
如上所述，本發明提供一種適合用於電化學電池之電極，其具有以下的所欲特徵：(a)上述的黏結劑組成物及由其製造的電極對例如與其一起使用的收集器、填料及隔板可具有改良的黏附性，所以每單位需要比習知替代品少的材料，所生成的電化學電池亦提供較低的內部電阻、較高的電容、較佳的速率性能、及較長的循環壽命；(b)上述的黏結劑組成物及由其製造的電極可具有比習知替代品高的離子導電度，因此所生成的電化學電池亦提供較低的內部電阻、較高的電容、較佳的速率性能、及較長的循環壽命；(c)與習知替代品作比較，上述的黏結劑組成物及由其製造的電極可改良低溫性質；(d)與習知替代品作比較，上述的黏結劑組成物及由其製造的電極可提供較佳的電極活性填料分散液；(e)與習知替代品作比較，上述的黏結劑組成物及由其製造的電極可提供改良的液態電解質潤濕力及吸收性，如此有助於減少滲漏而改良所生成的電化學電池之安全性。
本發明之電化學電池通常包括正極及負極，其中電極可為任何上述者。正極可如上所述使用活性材料製 造，其包括但不限於氧化錳、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、及其組合。負極同樣地可如上所述由所屬技術領域者已知的任何種類之電極材料製造。負極用之活性材料的選擇係依正極用之活性材料而定，以確保電化學電池對特定應用適當地作用。因而負極可由例如鹼金屬、鹼金屬合金、碳、石墨、石油焦碳、及其組合製造。
本發明提供一種電化學電池，其包含上述正極及負極。在一些具體實施例中，該電化學電池亦包括：(I)配置於該正極與負極之間的高分子電解質，其中該高分子電解質包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，及(B)電化學活性電解質物種；(II)配置於該正極與負極之間的隔板薄膜，其中該薄膜包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物；或(III)(I)與(II)。該聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物可為任何上述材料，及在一些具體實施例中係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造，其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物。在一些具體實施例中，鏈延長劑包含氫醌(β-羥基乙基)醚。
本發明之電化學電池可具有>500，>750，或甚至>1000次循環之充電/放電循環壽命。本發明之電化學電池在500次循環之後會具有>90%，或甚至>95%之充電/放電效率。本發明之電化學電池可具有-30至100℃或-10至70℃之操作窗，其中任何一種這些性能特徵或其組合 均符合所定義的操作窗。本發明之電化學電池可為本質上無任何剛性金屬質外殼，甚至可完全無任何剛性金屬質外殼。本發明之電化學電池可為袋型電池組。
在又進一步具體實施例中，本發明之電化學電池符合至少一種以下特徵或其任何組合：(i)>500，>750，或甚至>1000次循環之充電/放電循環壽命；(ii)在500次循環之後>90%，或甚至>95%之充電/放電效率；(iii)-10至70℃之操作窗；(iv)本質上無任何剛性金屬質外殼；(v)為袋型電池組。
在又其他具體實施例中，本發明之聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，以及使用此聚胺甲酸酯組成物所製造的薄膜、電解質系統、及/或電化學電池實質上無無機固體。實質上無係表示該組合物含有<10重量百分比之無機固體，或甚至<5重量百分比或<1重量百分比之無機固體。在又其他具體實施例中，該組成物本質上無或甚至完全無無機固體。
該電化學電池之電解溶液包括鋰鹽。任何溶於有機溶劑而產生鋰離子之鋰化合物均可作為該鋰鹽。例如可使用至少一種離子性鋰鹽，如過氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、三氟甲磺酸鋰(LiCF3SO3)、及貳(三氟甲磺醯基)醯胺鋰鹽(LiN(CF3SO2)2)。鋰鹽之濃度可為0.5-2.0 M之範圍。如果鋰鹽之濃度在此範圍之外，則離子導電度會過低。其使用含此無機鹽之有機電解溶液而可形成鋰離子按順流方向流動穿越之路徑。合適的鹽亦包括上述的無鹵素含 鋰之鹽。在一些具體實施例中，無鹵素含鋰之鹽包括貳(草酸)硼酸鋰、貳(羥乙酸)硼酸鋰、貳(乳酸)硼酸鋰、貳(丙二酸)硼酸鋰、貳(柳酸)硼酸鋰、貳(羥乙酸，草酸)硼酸鋰、或其組合。
適合用於本發明之電解溶液用有機溶劑的實例包括多甘醇二甲醚、二氧戊烷、碳酸酯、2-氟苯、3-氟苯、4-氟苯、二甲氧基乙烷、與二乙氧基乙烷。這些溶劑可個別地或以兩種或以上的組合使用。
多甘醇二甲醚之實例包括二乙二醇二甲基醚(CH3(OCH2CH2)2OCH3)、二乙二醇二乙基醚(C2H5(OCH2CH2)2OC2H5)、三乙二醇二甲基醚(CH3(OCH2CH2)3OCH3)、與三乙二醇二乙基醚(C2H5(OCH2CH2)3OC2H5)。這些多甘醇二甲醚可個別地或以兩種或以上的組合使用。
二氧戊烷之實例包括1,3-二氧戊烷、4,5-二乙基-二氧戊烷、4,5-二甲基-二氧戊烷、4-甲基-1,3-二氧戊烷、與4-乙基-1,3-二氧戊烷。這些二氧戊烷可個別地或以兩種或以上的組合使用。
碳酸酯之實例包括碳酸甲二酯、碳酸乙二酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯乙酯、碳酸二甲酯、γ-丁內酯、碳酸丙二酯、與碳酸乙烯酯。這些碳酸酯可個別地或以兩種或以上的組合使用。
有機溶劑可為碳酸乙二酯(EC)、碳酸乙酯甲酯(EMC)、碳酸丙二酯(PC)、與氟苯(FB)之混合物；及二甘二甲醚(DGM)(亦稱為「二乙二醇二甲基醚」)、二甲氧 基乙烷(DME)、與1,3-二氧戊烷(DOX)之混合物。
有機溶劑之用量係與用於習知鋰電池組的有機溶劑相同。
本發明之一具體實施例的電解溶液係在製造鋰電池組時使用習知方法添加。習知方法包括但不限於以下方法：(1)包括將電解溶液注射至包括陰極、陽極與隔板之封包電極組合件中的方法；(2)包括將電極或隔板塗以含有形成基質之樹脂與電解溶液的高分子電解質，使用該被覆電極與隔板形成電極組合件，及將該電極組合件密封於電池組外殼中的方法；或(3)包括將電極或隔板塗以含有形成基質之樹脂與電解溶液的高分子電解質，使用該被覆電極與隔板形成電極組合件，將該電極組合件密封於電池組外殼中，及在該電池組內部聚合的方法。在使用自由聚合物或聚合單體作為形成基質之樹脂時可應用此方法。
在本發明之方法中，任何通常作為電極板的黏合劑之材料均可作為形成基質之高分子樹脂而無限制。該形成基質之高分子樹脂的實例包括氟亞乙烯/六氟丙烯共聚物、聚氟亞乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、及這些材料之組合。
該形成基質之高分子樹脂可進一步包括增強高分子電解質的機械強度之填料。該填料之實例包括氧化矽、高嶺土與氧化鋁。另外，如果需要，則該形成基質之高分子樹脂可進一步包括塑化劑。
本發明之電解溶液可用於常見的鋰電池組，如一次 電池組、二次電池組、及硫電池組。
本發明之電解溶液可用於筒狀及長方形鋰電池組而無限制。
在一些具體實施例中，本發明進一步提供一種電解質系統，其將固態電解質所提供的機械安定性及不滲漏性結合液態電解質之高離子導電度。該電解質系統可包含適用於接合，例如藉由吸收，電化學活性物種或材料之有機高分子撐體。該電化學活性材料可為液態電解質，如溶於有機溶劑之金屬鹽，且適用於促進電化學電池(或電池組)的正極與負極之間的離子運輸。
其可選擇被有機撐體結構吸收的液態電解質而將正極與負極之性能最適化。在鋰系電化學電池之一具體實施例中，被有機撐體結構吸收的液態電解質一般為鹼金屬鹽或鹽之組合溶於非質子有機溶劑之溶液。一般而言，鹼金屬鹽包括但不限於具有式M+X-之鹽，其中M+為鹼金屬陽離子，如Li+、Na+、K+、及其組合；及X-為陰離子，如Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BF4 -、PF5 -、AsF6 -、SbF6 -、CH3CO2 -、CF3SO3 -、(CF3O2)2N-、(CF3SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、及其組合。在一些具體實施例中，該鹽為鋰鹽。非質子有機溶劑包括但不限於碳酸丙二酯、碳酸乙二酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、二甲基亞碸、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、及其組合。合適的鹽亦包括上述的無鹵素含鋰之鹽。在一些具體實施例中，無鹵素含鋰之鹽包括貳(草酸)硼酸鋰、貳(羥乙酸)硼酸鋰、貳(乳酸)硼酸鋰、貳(丙二酸) 硼酸鋰、貳(柳酸)硼酸鋰、貳(羥乙酸，草酸)硼酸鋰、或其組合。
該有機高分子撐體結構可由任何上述聚胺甲酸酯彈性體組成物製造。
在一些具體實施例中，該電化學電池用電解質系統包含分散於高分子撐體結構中的電解質活性物種，其包含將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應所製造的聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物；其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物。
此外，本電解質系統之重大優點為具有易於處理及再製的高分子撐體結構，因為該材料為熱塑性彈性體。其他的先行技藝凝膠系統一般因使用放射線(電子束、UV等)，或因使用化學交聯劑，例如可用於交聯聚醚三醇之二異氰酸酯，而永久地化學交聯。
任何常用於鋰電池的隔板均可用於本發明而無限制。該隔板可具有高保水力，且較不阻礙離子在電解質中移動。隔板之實例包括玻璃纖維、聚酯、鐵氟龍(TEFLON)、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、及這些材料之組合，其可為非織或紡織織物形式。尤其是隔板可為對有機溶劑較不具反應性而保障安全性之聚乙烯及/或聚丙烯多層多孔性薄膜。
在一些具體實施例中，本發明進一步提供由任何上述聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物所製造的薄膜 或隔板。
在一些具體實施例中，本發明之薄膜具有根據Solartron分析系統在室溫，一般為20至30℃(1470 & 1400)所測量為>1.0x10-5 S/公分(>1E-5 S/公分，其表示每公分之西門子(Siemens per centimeter))，或>1E-4 S/公分，或>1E-3 S/公分之Li+導電度。在一些具體實施例中，薄膜具有至少一種以下特徵：(i)至少60,000之重量平均分子量；(ii)>120℃，>140℃，或甚至>160℃之熔點；及(iii)<-10℃，<-20℃，或甚至<-30℃之玻璃轉移溫度。
在又其他具體實施例中，電化學電池可為所謂的「固態電池組」，其中電池含有固態電極及固態電解質/隔板系統。有時此固態電解質/隔板系統係指固態電解質而無需隔板及/或薄膜，但是僅限於該固態電解質有效地作為隔板及/或薄膜時。在此具體實施例中，電池之固態電極可為上述的熱塑性聚胺甲酸酯系的電極，且電解質/隔板系統可為上述的熱塑性聚胺甲酸酯系的隔板組成物。
已知一些上述材料會在最終調配物中交互作用，所以最終調配物之成分會異於起初所添加者。例如(例如清潔劑之)金屬離子會移向其他分子之另一酸性或陰離子性位置。因而無法容易地說明所形成的產物，包括在將本發明之組成物用於預期用途時所形成的產物。儘管如此，所有此種修改及反應產物均包括於本發明之範圍內；本發明包含混合上述成分所製備的組成物。
〔實施例〕
本發明藉以下實施例而進一步描述，其係敘述特別有利的具體實施例。雖然提供實施例以描述本發明，但並非限制之。
〔實施例1〕
下表描述聚胺甲酸酯調配物。所有的樣品均以4,4’-亞甲雙-(異氰酸苯酯)(MDI)製造，且均使用習知聚胺甲酸酯熔化聚合處理法藉反應性擠壓製備。以下的樣品1a至1d僅被改變其硬段含量，且樣品1a具有最低的硬段含量而樣品1d具有最高的硬段含量。
〔實施例2〕
以下表2歸納實施例1之聚胺甲酸酯樣品的結果。根據ASTM D-2240測試蕭氏A硬度(5秒)，且此結果越高則表示材料越硬。將聚胺甲酸酯薄膜在真空烤箱中於80℃乾燥24小時，然後在電解質中浸漬12小時而組合於電極之間以進行導電度測試。薄膜樣品在浸泡於電解質中時尺寸膨脹，且測量尺寸變化及重量變化。
1-硬度係根據ASTM D-2240所測量，且以蕭氏A單位表示。
2- Li離子導電度係以S/公分表示。上表中之值為3次個別測試之平均值。結果係將欲測試的薄膜在液態電解質(在碳酸乙二酯：碳酸乙酯甲酯之30：70摻合物中的1.2 M LiPF6)中浸漬12小時，然後移除薄膜，以濾紙擦拭表面以移除過量液態電解質，將薄膜包夾在兩個不銹鋼電極之間而安置，然後使用Solartron 1470E Multistat(London Scientific，加拿大)之電化學阻抗光譜術測量而獲得。頻率係設為0.1 MHz至10 Hz，幅度為10毫伏。
3-電解質吸取率係在將樣品於電解質(在碳酸乙二酯：碳酸乙酯甲酯之30：70摻合物中的1.2 M LiPF6)中浸泡12小時前後秤重，且藉以下方程式計算而測量：電解質吸取率(%)=(浸泡後樣品重量-浸泡前樣品重量)/浸泡前樣品重量×100%。
4-膨脹率係使用液態電解質(在碳酸乙二酯：碳酸乙酯甲酯之30：70摻合物中的1.2 M LiPF6)評估。測量膜樣品在液態電解質中浸泡12小時前後之尺寸。軸向膨脹率=(浸泡後厚度-浸泡前厚度)/浸泡前厚度×100%。徑向膨脹率=(浸泡後直徑-浸泡前直徑)/浸泡前直徑×100%。
5-比較例1為PVDF。
［實施例3〕
將銅箔塗以由MCMB、Super P® Li(乙炔黑)、及黏結劑材料於NMP中所組成的漿液而製備陽極。先將黏結劑材料以10重量百分比之濃度溶於NMP。將MCMB與Super P® Li粉末以表3所示的重量比例混合，且在瑪瑙研缽中研磨成粉末。然後將粉末混合物加入黏結劑之NMP溶液而形成漿液，接著將其以刮刀片塗覆在銅箔上，間隙係控制在40-60微米。使用紅外線燈移除NMP 溶劑，然後在真空烤箱中於80℃乾燥12小時。使用液壓式壓接機(Carver 4122)將乾燥電極以10 MPa壓接。
使用上述相同步驟而製備陰極，然而使用LiFePO4代替MCMB，且將漿液塗覆在鋁箔上，繼而為乾燥程序而製造陰極。
使用實施例1中的TPU樣品作為黏結劑材料而製造陰極及陽極，為了比較目的，亦製備以PVDF黏結劑所製造者。表3描述電極調配物，且所有的樣品均含有相同重量百分比之黏結劑材料。
〔實施例4〕
以表4所示的組合，其間為多孔性隔板(Celgard® 3501)，而由兩個圓形電極碟片製造硬幣電池(CR2016)。所有的硬幣電池均在氧含量為0.1 ppm以下，及濕度為0.1 ppm以下的填氮手套工作箱中組合。從陽極與陰極積層穿孔而獲得電極碟片。將陰極碟片(1.4毫米)置於硬幣電池外殼中央。將隔板(1.6毫米)同心地置於陰極上方。在隔板表面上裝載6滴電解質。將陽極碟片置於隔板上方。將不銹鋼間隔板置於陽極上方，繼而為碟式彈 簧。然後將堆疊體以電池蓋覆蓋，且使用液壓式壓接機(MTI Corporation)以10 MPa夾緊。電解質係使用在EC/EMC(30/70)摻合物中的1.2 M LiTFSI製備。
〔實施例5〕
在Solartron 1470E Multistat(London Scientific，加拿大)中進行固定電流充電及放電測試而評估硬幣電池循環壽命。截止電壓係設為2伏至3.8伏且循環率為1 C。測試結果示於表5。電容係以每克活性材料(陰極為LiFePO4，及陽極為MCMB)之毫安培小時的單位測量。
［實施例6〕
PVDF之密度為TPU之約1.5倍，即1.77克/立方公分相對1.1克/立方公分，且TPU在電解質中的膨脹率遠高於PVDF，即>50%相對7%。因此，將PVDF以相同重量的TPU取代會在電極中生成超過2倍的黏結劑體積。因此，將活性粒子黏結在一起僅需要較少的TPU黏結劑。在實施例6中，將PVDF黏結劑以一半重量的TPU 材料取代，且將活性粉末(陽極為MCMB，陰極為LiFePO4)與碳黑(Super P® Li)之比例保持固定。電極調配物示於表6。
〔實施例7〕
將實施例6的陽極及陰極樣品組合成硬幣電池，且藉充電/放電循環測試評估。測試結果示於表7。
電池組測試結果顯示，在電極中使用TPU黏結劑而減少50%負載之本發明樣品13-15均具有與以PVDF黏結劑作為基準之比較例4相似的電容及電容保留率。
〔實施例8〕
製備更進一步實施例以證實本發明之TPU組成物對電化學電池(包括Li離子電池組)應用的適用性。製備且測試以下的TPU組成物而測量其硬度、其Li離子導電度、及其膨脹性質。這些額外樣品的調配物及結果係 歸納於下表。
將樣品藉熔化流延法擠壓成厚1.0密耳(mil)或以下之薄膜而用於評估，包括機械性質、Li離子導電度、及暴露於常用電解質系統時之膨脹率。
1-硬度係根據ASTM D-2240所測量，且以蕭氏A單位表示。
2- Li離子導電度係以mS/公分表示。上表中之值為3次個別測試之平均值。結果係將欲測試的乾燥薄膜(在真空烤箱中於80℃儲存24小時)浸入液態電解質(在碳酸乙二酯：碳酸乙酯甲酯之30：70摻合物中的1.2 M LiPF6)中，然後移除薄膜，以濾紙擦拭兩個表面以移除過量液態電解質，將薄膜包夾在兩個不銹鋼電極之間而安置，然後使用Solartron 1470E Multistat(London Scientific，加拿大)之電化學阻抗光譜術測量而獲得。頻率係設為0.1 MHz至10 Hz，幅度為10毫伏。
3-膨脹率係使用液態電解質(在碳酸乙二酯：碳酸乙酯甲酯之30：70摻合物中的1.2 M LiPF6)評估。藉測徑器測量膜樣品在液態電解質中浸泡12小時前後之尺寸。軸向膨脹率(%)=(浸泡後厚度-浸泡前厚度)/浸泡前厚度×100%。徑向膨脹率(%)=(浸泡後直徑-浸泡前直徑)/浸泡前直徑×100%。
4-樣品17及21溶於電解質系統中，所以無法完成膨脹測量。
結果顯示，本發明之TPU組成物，尤其是樣品16、18、19、及20，均完全適合用於電化學電池應用，包括Li離子電池組，且與其他TPU組成物作比較，樣品15非常適合，具有非常良好的物理性質組合、電解質相容性、及導電度。
以上參考的文件均在此納入作為參考。除了在實施例中，或者在另有明確指示之處以外，應了解在指定材料、反應條件、分子量、碳原子數量等之說明中的所有數值量均以文字「約」修飾。除非另有指示，否則所有的百分比值、ppm值及份值均為重量比。除非另有指示，否則在此所指的化學物或組成物應分別解讀成商業等級材料，其可含有異構物、副產物、衍生物、及其他通常了解以商業等級存在之此種材料。然而，除非另有指示，否則各化學成分之用量係示為排除任何溶劑或稀釋油，其可能習慣上存在於市售材料。亦應了解，在此所述的量、範圍、及比例之上下限可獨立組合。類似地，本發明各元素之範圍及量可連同任何其他元素之範圍或量一起使用。在此所使用的表示法「本質上組成」可包括實際上不影響所考量的組成物之基本及新穎特徵的物質，而「本質上無」可至少排除不影響所考量的組成物之基本及新穎特徵之程度的物質。

Claims (18)

  1. 一種電極黏結劑組成物，其包含聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，以及視情況進一步包含導電劑。
  2. 如申請專利範圍第1項之電極黏結劑組成物，其中該導電劑包含碳黑、鎳粉、或其組合。
  3. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之電極黏結劑組成物，其中該聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造；其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物。
  4. 如申請專利範圍第3項之電極黏結劑組成物，其中(ii)二異氰酸酯包含：4,4’-亞甲雙-(異氰酸苯酯)、六亞甲基二異氰酸酯、3,3’-二甲氧基聯苯基-4,4’-二異氰酸酯、對二甲苯二異氰酸酯、伸苯基-1,4-二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、二苯基甲烷-3,3’-二甲氧基-4,4’-二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、二異氰酸1,4-環己酯、癸烷-1,10-二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、或其組合；其中(iii)鏈延長劑包含：氫醌貳(β-羥基乙基)醚、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、或其組合；及 其中二羧酸含有4至15個碳原子，及二伸烷二醇含有2至8個脂肪族碳原子。
  5. 如申請專利範圍第3至4項中任一項之電極黏結劑組成物，其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含聚(二乙二醇己二酸酯)；(ii)二異氰酸酯包含4,4’-亞甲雙-(異氰酸苯酯)；及(iii)鏈延長劑包含丁二醇、苯二醇、或其組合。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之薄膜，其進一步包含至少一種額外添加劑，其係包含塑化劑、潤滑劑、抗氧化劑、熱安定劑、水解安定劑、酸清除劑、礦物及/或惰性填料、奈米填料、或其任何組合。
  7. 一種電化學電池電極，其包含：(A)包含聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之電極黏結劑組成物，及(B)電極活性材料，及其中該電極視情況進一步包含導電劑。
  8. 如申請專利範圍第7項之電化學電池電極，其中該導電劑包含碳黑、鎳粉、或其組合。
  9. 如申請專利範圍第7至8項中任一項之電化學電池電極，其中該聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以(ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造；其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物。
  10. 如申請專利範圍第9項之電極，其中(ii)二異氰酸酯包含：4,4’-亞甲雙-(異氰酸苯酯)、六亞甲基二異氰酸酯、3,3’-二甲氧基聯苯基-4,4’-二異氰酸酯、對二甲苯二異氰酸酯、伸苯基-1,4-二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、二苯基甲烷-3,3’-二甲氧基-4,4’-二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、二異氰酸1,4-環己酯、癸烷-1,10-二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、或其組合；其中(iii)鏈延長劑包含：氫醌貳(β-羥基乙基)醚、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、或其組合；及其中二羧酸含有4至15個碳原子，及二伸烷二醇含有2至8個脂肪族碳原子。
  11. 如申請專利範圍第7至10項中任一項之電極，其中(B)電極活性材料為選自由下列所組成的群組之陰極活性材料：鋰複合氧化物；元素硫；含有溶解的Li2Sn之卡索萊特(casolite)，其中n大於或等於1；有機硫；(C2Sx)y，其中x為2.5至20且y大於或等於2；及其組合。
  12. 如申請專利範圍第7至10項中任一項之電極，其中(B)電極活性材料為選自由以下所組成的群組之陽極活性材料：石墨系材料；含有至少一種Al、Si、Sn、Ag、Bi、Mg、Zn、In、Ge、Pb、與Ti之第一化合物；第一化合物、石墨系材料與碳之複合物；含鋰之氮化 物；及其組合。
  13. 如申請專利範圍第7至12項中任一項之電極，其中該電極活性材料於全部電極重量中之用量為80-99重量百分比之範圍。
  14. 如申請專利範圍第7至13項中任一項之電極，其中該電極為鋰電池組用之片型電極。
  15. 如申請專利範圍第7至14項中任一項之電極，其進一步包含至少一種額外添加劑，其係包含塑化劑、潤滑劑、抗氧化劑、熱安定劑、水解安定劑、酸清除劑、礦物及/或惰性填料、奈米填料、或其任何組合。
  16. 一種電化學電池，其包含至少一個電極，其中該電極包含：(A)包含聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物之電極黏結劑組成物，及(B)電極活性材料，及其中該電極視情況進一步包含導電劑。
  17. 如申請專利範圍第16項之電化學電池，其進一步包含：(I)配置於該正極與負極之間的隔板薄膜，其中該薄膜包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物；(II)配置於該正極與負極之間的高分子凝膠電解質，其中該高分子電解質包含(A)聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物，(B)鹼金屬鹽，及(C)非質子有機溶劑；或(III)(I)與(II)之組合，其中該聚(二伸烷酯)熱塑性聚胺甲酸酯組成物係藉由將(i)至少一種聚(二伸烷酯)多元醇中間物以 (ii)至少一種二異氰酸酯及(iii)至少一種鏈延長劑反應而製造，其中(i)聚(二伸烷酯)多元醇中間物包含由至少一種二伸烷二醇及至少一種二羧酸、或其酯或酐所衍生的中間物；及(B)電化學活性電解質物種。
  18. 如申請專利範圍第16至17項中任一項之電化學電池，其進一步包含至少一種額外添加劑，其係包含塑化劑、潤滑劑、抗氧化劑、熱安定劑、水解安定劑、酸清除劑、礦物及/或惰性填料、奈米填料、或其任何組合。
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