TW201817781A - 寡聚物及鋰電池 - Google Patents

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Abstract

一種寡聚物高分子，其由含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物進行聚合反應而得，其中親核性化合物包括以下式1所示的化合物：

Description

寡聚物高分子及鋰電池
本發明是有關於一種寡聚物高分子，且特別是有關於一種用於鋰電池的寡聚物高分子。
由於一次電池不符環保需求，因此近年來可重複充電放電兼具重量輕、高電壓值與高能量密度等特點的二次鋰電池之市場需求量與日遽增。因此，現今對二次鋰電池諸如輕質耐用、高電壓、高能量密度與高安全性等性能的要求也越來越高，二次鋰電池尤其在輕型電動車、電動車、大型儲電產業上的應用及拓展潛力極高。
然而，在一般市面已商業化的二次鋰電池中，由於使用鋰過渡金屬氧化物作為陰極，在高溫應用時，陰極容易與電解質反應而受到破壞，使得鋰金屬氧化物中的氧氣釋出並參與燃燒反應。此為導致二次鋰電池爆炸、膨脹與性能衰退的主要原因之一。因此，如何能夠讓陰極材料在高溫應用下持續維持良好的結構穩定性是目前此領域技術人員所欲達成的目標之一。
本發明提供一種寡聚物高分子，其可應用於鋰電池的陰極材料，使得所述鋰電池在高溫環境下仍具有良好性能。
本發明的寡聚物高分子由含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物進行聚合反應而得，其中親核性化合物包括以下式1所示的化合物：式1。
在本發明的一實施方式中，上述的含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物的莫耳比例介於2:1至1:1之間。
在本發明的一實施方式中，上述的含乙烯性不飽和基的化合物包括馬來醯亞胺系化合物。
在本發明的一實施方式中，上述的馬來醯亞胺系化合物包括單馬來醯亞胺、或雙馬來醯亞胺等。
在本發明的一實施方式中，上述的親核性化合物更包括以下式2所示的化合物：式2。
在本發明的一實施方式中，在上述親核性化合物中，式1所示的化合物與式2所示的化合物的莫耳比例介於2:1至1:2之間。
在本發明的一實施方式中，上述的聚合反應的反應溫度介於25o C至200o C之間。
本發明的鋰電池包括陽極、陰極、隔離膜、電解液以及封裝結構。陰極與陽極分離配置，且陰極包括如前所述的任一寡聚物高分子。隔離膜設置於陽極與陰極之間，且隔離膜、陽極及陰極定義出容置區域。電解液設置於容置區域中。封裝結構包覆陽極、陰極及電解液。
在本發明的一實施方式中，上述的電解液包括有機溶劑、鋰鹽以及添加劑。
在本發明的一實施方式中，上述的添加劑包括單馬來醯亞胺、聚馬來醯亞胺、雙馬來醯亞胺、聚雙馬來醯亞胺、雙馬來醯亞胺與單馬來醯亞胺之共聚物、碳酸亞乙烯酯或其混合物。
基於上述，透過使用含乙烯性不飽和基的化合物與包括式1所示的化合物的親核性化合物來製備，本發明的寡聚物高分子可應用於鋰電池的陰極材料中，並使得鋰電池即使在高溫操作下仍具有良好的電容量、電池效率及充放電循環壽命。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施方式，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
再者，在本文中，有時以鍵線式（skeleton formula）表示化合物結構。這種表示法可以省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，結構式中有明確繪出官能基的，則以繪示者為準。
為了製備出可應用於鋰電池的陰極材料以使所述鋰電池在高溫環境下仍具有良好性能的寡聚物高分子，本發明提出了可達到上述優點的寡聚物高分子。以下，特舉實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。
本發明的一實施方式提出一種寡聚物高分子，其是由含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物進行聚合反應而得，其中親核性化合物包括以下式1所示的化合物：式1。
在本實施方式中，含乙烯性不飽和基的化合物例如包括馬來醯亞胺系化合物。詳細而言，在本實施方式中，馬來醯亞胺系化合物例如包括單馬來醯亞胺、或雙馬來醯亞胺。所述單馬來醯亞胺例如是選自由未經取代的馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-(鄰甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-(間甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-(對甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-環己烷基馬來醯亞胺、馬來醯亞胺基酚、馬來醯亞胺基苯并環丁烯、含磷馬來醯亞胺、磷酸基馬來醯亞胺、氧矽烷基馬來醯亞胺、N-(四氫吡喃基-氧基苯基)馬來醯亞胺、及2,6-二甲苯基馬來醯亞胺所組成的族群；以及所述雙馬來醯亞胺可具有式I所表示的結構：式I， 其中R1 包括：、、、、、、、、或。
另外，在本實施方式中，寡聚物高分子係利用麥可加成反應使含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物進行加成聚合反應而得。也就是說，此時式1所示的化合物中之羥基的氧原子會與含乙烯性不飽和基的化合物中的碳碳雙鍵進行麥可加成反應。詳細而言，可以利用任何習知的方法使含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物進行加成聚合反應。
在一實施方式中，使含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物進行加成聚合反應的方法例如包括：將含乙烯性不飽和基的化合與親核性化合物溶於溶劑中，並在25o C至200o C的溫度下進行反應0.5小時至5小時。
在上述步驟中，含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物的莫耳比例介於2:1至1:1之間。若含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物的莫耳比例低於2:1，則麥可加成反應性不佳；若含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物的莫耳比例高於1:1，則親核性化合物殘存過多將會造成電化學副反應發生。
上述溶劑可為有機溶劑，例如（但不限於）N-甲基吡咯烷酮（N-methyl pyrollidone，NMP）、二甲基甲醯胺（Dimethylformamide，DMF）、二甲基亞碸（Dimethyl sulfoxide，DMSO）、二甲基乙醯胺（Dimethylacetamide，DMAC）或其組合。
在另一實施方式中，所述加成聚合反應亦可在催化劑的存在下進行，亦即使含乙烯性不飽和基的化合、親核性化合物與催化劑溶於溶劑中以進行反應。此時，反應溫度例如介於25o C至80o C之間，反應時間例如介於0.5小時至2小時之間，所述催化劑例如是三乙基胺（triethylamine）或三硫碳酸二苯甲酯（dibenzyl trithiocarbonate，DBTTC），且催化劑的添加量例如是1重量份至10重量份。
另外，在本實施方式中，親核性化合物可更包括以下式2所示的化合物：式2。詳細而言，式1所示的化合物與式2所示的化合物為互變異構體，且式2所示的化合物在pH值大於6的環境下會傾向轉變為式1所示的化合物。如此一來，如前文所述，在利用鹼性條件下始可進行的麥可加成反應來製備寡聚物高分子的情況下，親核性化合物必包括式1所示的化合物。
進一步而言，由於反應環境之pH值會影響式1所示的化合物與式2所示的化合物間的平衡，故親核性化合物中式1所示的化合物與式2所示的化合物所存在的比例會隨著pH值的不同而不同。舉例而言，與弱鹼性反應條件相比，在強鹼性反應條件下，親核性化合物中式1所示的化合物存在的比例較高，甚至可能不存在式2所示的化合物。也就是說，在本實施方式中，寡聚物高分子可由含乙烯性不飽和基的化合物與式1所示的化合物進行聚合反應而得，或寡聚物高分子可由含乙烯性不飽和基的化合物與式1所示的化合物及式2所示的化合物進行聚合反應而得，且式1所示的化合物與式2所示的化合物間的比例關係隨pH值而變化。
在一實施方式中，寡聚物高分子係由以下條件製備：將含乙烯性不飽和基的化合物、親核性化合物及三乙基胺催化劑溶於N-甲基吡咯烷酮溶劑中，並在30o C至50o C的溫度下進行反應0.5小時至2小時。此時，由於N-甲基吡咯烷酮呈弱鹼性且三乙基胺為弱鹼性催化劑，故親核性化合物包括式1所示的化合物及式2所示的化合物，且合成莫耳比例介於2:1至1:1之間。從另一觀點而言，此時式1所示的化合物中之羥基的氧原子、和式2所示的化合物中之二級胺的氮原子會與含乙烯性不飽和基的化合物中的碳碳雙鍵進行麥可加成反應。
另外一提的是，在本實施方式中，寡聚物高分子具有高度分枝（hyperbranched）結構。此處所謂「高度分枝結構」是在使含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物（即式1所示的化合物、或式1所示的化合物及式2所示的化合物）進行加成聚合反應的過程中，透過以含乙烯性不飽和基的化合物為結構基質（architecture matrix），而親核性化合物親核加成到含乙烯性不飽和基的化合物的碳碳雙鍵上，使含乙烯性不飽和基的化合物的碳碳雙鍵可開雙邊或單側，進而進行分枝化（branching）及序化（ordering）的聚合反應而形成的結構。
值得說明的是，透過由含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物（即式1所示的化合物、或式1所示的化合物及式2所示的化合物）進行聚合反應而得的寡聚物高分子可應用於鋰電池的陰極材料中。進一步而言，寡聚物高分子會於陰極材料表面上形成一保護層，該保護層可有效阻絕高溫環境對陰極結構的破壞，其原因如下：如上所述，寡聚物高分子具有高度分枝結構，故能與一般陰極材料中的金屬氧化物形成穩定的錯合物而分布在其表面上，以及由於寡聚物高分子具有剛硬的化學結構，可促使所形成的保護層具有高熱穩定性。如此一來，在高溫環境下，陰極材料包括寡聚物高分子的鋰電池仍可具有良好的電容量、電池效率與安全性，並能夠改善電池的循環壽命。
本發明的另一實施方式提出一種鋰電池，其包括任一種前述實施方式中的寡聚物高分子。以下，將參照圖1進行詳細說明。
圖1是依照本發明一實施方式的鋰電池的剖面示意圖。
請參照圖1，鋰電池100包括陽極102、陰極104、隔離膜106、電解液108以及封裝結構112。
在本實施方式中，陽極102包括陽極金屬箔102a及陽極材料102b，其中陽極材料102b透過塗佈或是濺鍍而配置於陽極金屬箔102a上。陽極金屬箔102a例如是銅箔、鋁箔、鎳箔或高導電性不鏽鋼箔。陽極材料102b例如是碳化物或金屬鋰。上述作為陽極材料102b的碳化物例如是、碳粉體、石墨、碳纖維、奈米碳管、石墨烯或上述之混合物搭配組合。然而，在其他實施方式中，陽極102也可僅包括陽極材料102b。
陰極104與陽極102分離配置。陰極104包括陰極金屬箔104a及陰極材料104b，其中陰極材料104b透過塗佈而配置於陰極金屬箔104a上。陰極金屬箔104a例如是銅箔、鋁箔或、鎳箔或高導電性不鏽鋼箔。陰極材料104b包括任一種前述實施方式中的寡聚物高分子，以及鋰與過渡金屬混合氧化物（lithium mixed transition metal oxide）。詳細而言，在本實施方式中，寡聚物高分子作為陰極材料添加劑。所述鋰與過渡金屬混合氧化物例如是LiAl0.05 Co0.95 O、LiMnO2 、LiMn2 O4 、LiCoO2 、Li2 Cr2 O7 、Li2 CrO4 、LiNiO2 、LiFeO2 、LiNix Co1-x O2 、Li[NiLi(1-2x)/3 Mn(2-x)/3 ]O2 、LiFePO4 、LiMn0.5 Ni0.5 O2 、LiMn1/3 Co1/3 Ni1/3 O2 、LiMc0.5 Mn1.5 O4 或其組合，且0＜x＜1，Mc為二價金屬。另外，在本實施方式中，以陰極材料104b的總重為100重量份計，寡聚物高分子的含量為0.1重量份至10重量份，較佳為0.1重量份至5重量份，以及鋰過渡金屬混合氧化物的含量例如為80重量份至92重量份，較佳為85重量份至90重量份。若寡聚物高分子的含量低於0.1重量份，則電池安全特性不明顯；若寡聚物高分子的含量高於10重量份，則電池循環壽命不佳。
另外，在一實施方式中，鋰電池100可更包括高分子黏著劑（polymer binder），且高分子黏著劑與陽極102及/或陰極104反應，以增加電極的機械性質。詳細而言，陽極材料102b可藉由高分子黏著劑黏著於陽極金屬箔102a上，以及陰極材料104b可藉由高分子黏著劑黏著於陰極金屬箔104a上。高分子黏著劑例如是聚二氟乙烯（PVDF）、苯乙烯丁二烯橡膠（SBR）、聚醯胺、三聚氰胺樹脂或上述之組合物。
隔離膜106設置於陽極102與陰極104之間，且隔離膜106、陽極102及陰極104定義出容置區域110。隔離膜106的材料例如是絕緣材料，而絕緣材料可為聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或上述材料的多層複合結構如PE/PP/PE。
在本實施方式中，電解液108設置於容置區域110中，且電解液108包括有機溶劑、鋰鹽以及添加劑，其中有機溶劑的添加量占電解液108的55 wt%至90 wt%，鋰鹽的添加量占電解液108的10 wt%至35 wt%，以及添加劑的添加量則占電解液108的0.05 wt%至10 wt%。然而，在其他實施方式中，電解液108也可不添加有添加劑。
有機溶劑例如是γ-丁基內酯（γ-butyrolactone，GBL）、碳酸乙烯酯（ethylene carbonate，EC）、碳酸丙烯酯（propylene carbonate，PC）、碳酸二乙酯（diethyl carbonate，DEC）、乙酸丙酯（propyl acetate，PA）、碳酸二甲酯（dimethyl carbonate，DMC）、碳酸甲乙酯（ethylmethyl carbonate，EMC）或上述之組合。
鋰鹽例如是LiPF6 、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiClO4 、LiAlCl4 、LiGaCl4 、LiNO3 、LiC(SO2 CF3 )3 、LiN(SO2 CF3 )2 、LiSCN、LiO3 SCF2 CF3 、LiC6 F5 SO3 、LiO2 CCF3 、LiSO3 F、LiB(C6 H5 )4 、LiCF3 SO3 或上述之組合。
添加劑例如包括單馬來醯亞胺、聚馬來醯亞胺、雙馬來醯亞胺、聚雙馬來醯亞胺、雙馬來醯亞胺與單馬來醯亞胺之共聚物、碳酸亞乙烯酯（vinylene carbonate，VC）或其混合物。單馬來醯亞胺例如是選自由未經取代的馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-(鄰甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-(間甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-(對甲基苯基)-馬來醯亞胺、N-環己烷基馬來醯亞胺、馬來醯亞胺基酚、馬來醯亞胺基苯并環丁烯、含磷馬來醯亞胺、磷酸基馬來醯亞胺、氧矽烷基馬來醯亞胺、N-(四氫吡喃基-氧基苯基)馬來醯亞胺、及2,6-二甲苯基馬來醯亞胺所組成的族群。雙馬來醯亞胺可具有如上述式I所表示的結構。
封裝結構112則用以包覆陽極102、陰極104及電解液108。封裝結構112的材料例如是鋁箔。
特別說明的是，鋰電池100的陰極材料104b包括寡聚物高分子以及鋰與過渡金屬混合氧化物，故如前文所述，具有高度分枝結構的寡聚物高分子能夠和鋰與過渡金屬混合氧化物形成穩定的錯合物，而在鋰與過渡金屬混合氧化物的表面形成一保護層，並且由於寡聚物高分子具有剛硬的化學結構，可促使所形成的保護層具有高熱穩定性。如此一來，在高溫環境下，陰極材料104b包括寡聚物高分子的鋰電池100仍可具有良好的電容量、安全性與電池效率，並能夠改善電池的循環壽命。
此外，鋰電池100中之具有保護層的陰極104可以透過在現有的電池製程中於陰極材料中添加寡聚物高分子來形成，因此在不需要改變任何電池設計、電極材料與電解液的情形下，便能夠有效維持鋰電池100在高溫下之電容量、電池效率及充放電循環壽命。
下文將參照實施例1以及比較例1-2，更具體地描述本發明。雖然描述了以下實施例，但是在不逾越本發明範疇的情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應根據下文所述的實驗對本發明作出限制性地解釋。＜ 實施例 1＞ 陽極的製備
將金屬鋰剪裁至適當形狀後直接置入，即形成陽極。陰極的製備
將40重量份(0.5 mole)的含乙烯性不飽和基的化合物、50重量份(0.5 mole)的親核性化合物以及10重量份的三乙基胺催化劑加入適量的N-甲基吡咯烷酮溶劑中，並在溫度25o C下混合攪拌反應2小時，以製備實施例1的寡聚物高分子，其中含乙烯性不飽和基的化合物的結構式如式I所示，且式I中的R1 為、以及親核性化合物中式1所示的化合物及式2所示的化合物的適當的合成莫耳比例約為3：2。
接著，將90重量份的LiAl0.05 Co0.95 O2 、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）、及5重量份的乙炔黑(導電粉)均勻混合於N-甲基吡咯酮溶劑中。之後，將0.5重量份的實施例1的寡聚物高分子加入上述混合溶液中，以形成陰極材料。接著，將此材料塗佈於鋁箔後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。電解液的製備
將LiPF6 溶於碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）與碳酸二乙酯（DEC）的混合液（體積比PC/EC/DEC=2/3/5）中，以製備濃度為1 M的電解液，其中所述混合液作為電解液中的有機溶劑、LiPF6 作為電解液中的鋰鹽。鋰電池的製作
以聚丙烯作為隔離膜將陽極及陰極隔開並定義容置區域之後，於陽極及陰極之間的容置區域內加入上述電解液。最後，以封裝結構封住上述結構，而完成實施例1的鋰電池的製作。＜ 比較例 1＞ 陽極的製備
按照與實施例1相同的製備程序製備比較例1的陽極。陰極的製備
將40重量份(0.5 mole)的馬來醯亞胺系化合物、50重量份(0.5 mole)的巴比妥酸系化合物以及10重量份的三乙基胺催化劑加入適量的N-甲基吡咯烷酮溶劑中，並在溫度80o C下混合攪拌反應3小時，以製備比較例1的寡聚物高分子，其中馬來醯亞胺系化合物的結構式如式I所示，且式I中的R1 為、以及巴比妥酸系化合物的結構式如以下式II所示，且式II中的R2 與R3 為H：式II。
接著，將90重量份的LiAl0.05 Co0.95 O2 、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）、及5重量份的乙炔黑(導電粉)均勻混合於N-甲基吡咯酮溶劑中。之後，將0.5重量份的比較例1的寡聚物高分子加入上述混合溶液中，以形成陰極材料。接著，將此材料塗佈於鋁箔後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。電解液的製備
按照與實施例1相同的製備程序製備比較例1的電解液。鋰電池的製作
按照與實施例1相似的製造程序製作比較例1的鋰電池，其差異之處僅在於：在比較例1的鋰電池中，陰極材料包括比較例1的寡聚物高分子；而在實施例1的鋰電池中，陰極材料包括實施例1的寡聚物高分子。＜ 比較例 2＞ 陽極的製備
按照與實施例1相同的製備程序製備比較例2的陽極。陰極的製備
按照與實施例1相似的製備程序製備比較例2的陰極，其差異之處僅在於：比較例1的陰極材料中未加入任何陰極材料添加劑。電解液的製備
按照與實施例1相同的製備程序製備比較例2的電解液。鋰電池的製作
按照與實施例1相似的製造程序製作比較例2的鋰電池，其差異之處僅在於：在比較例2的鋰電池中，陰極材料中未加入任何陰極材料添加劑；而在實施例1的鋰電池中，陰極材料包括實施例1的寡聚物高分子。
接著，對實施例1及比較例1-2的鋰電池進行充電放電性能測試，其量測結果示於表1、圖2中，以對及實施例1及比較例2的鋰電池進行充電放電循環測試，其量測結果示於表2、圖3中。充電放電性能測試
使用恆電位儀（由Biologic公司製造，型號為VMP3），將實施例1、及比較例1-2的鋰電池分別在室溫（30o C）的環境下，以固定電流/電壓進行第一圈的充電放電。首先，以0.1 C的固定電流將電池充電至4.8 V，直到電流小於或等於0.02 C。接著，以固定電流0.1 C將電池放電至截止電壓2 V。實施例1、及比較例1-2的鋰電池的放電電容量（discharge capacity）及不可逆比例（reversible ratio）記載於下表1中。圖2繪示本發明之實施例1、及比較例1-2的鋰電池在室溫下的電容量及電壓的關係曲線圖。 表1
由表1及圖2可知，與比較例1-2的鋰電池相比，實施例1的鋰電池具有較高的放電電容量，以及具有相近的不可逆比例。此表示，透過使用本發明之由含乙烯性不飽和基的化合物與包括式1所示的化合物的親核性化合物進行聚合反應而得的寡聚物高分子來製備陰極並不會影響電池特性，並且還提升了整體電池的能量密度。充電放電循環測試
使用恆電位儀（由Biologic公司製造，型號為VMP3），將實施例1及比較例2的鋰電池分別在室溫（30o C）的環境下，以固定電流/電壓進行充電放電。首先，根據以下條件重複進行充電放電循環20次：以0.1 C的固定電流將電池充電至4.8V，直到電流小於或等於0.02 C後，以固定電流0.1 C將電池放電至截止電壓（3V）。而在進行前述20次的充電放電循環後，再根據以下條件重複進行充電放電循環10次：以0.1 C的固定電流將電池充電至4.8V，直到電流小於或等於0.02 C後，以固定電流0.2 C將電池放電至截止電壓（3V）。最後，根據以下條件再重複進行充電放電循環10次：以0.1 C的固定電流將電池充電至4.8V，直到電流小於或等於0.02 C後，以固定電流0.5 C將電池放電至截止電壓（3V），即完成共計40圈的充電放電循環。實施例1及比較例2的鋰電池之第40圈的放電電容量及經過40圈充電放電循環後之放電電容量的維持率（retention）記載於下表2中。圖3繪示本發明之實施例1及比較例2的鋰電池在室溫下的充電放電循環次數及放電電容量的關係圖。 表2
由表2及圖3可知，與比較例2的鋰電池相比，在室溫的環境下經過40圈充電放電循環後，實施例1的鋰電池具有較高的放電電容量及電容量維持率。此表示，透過使用本發明之由含乙烯性不飽和基的化合物與包括式1所示的化合物的親核性化合物進行聚合反應而得的寡聚物高分子來製備陰極，使得在室溫環境下經過40圈充電放電循環後陰極仍具有良好的結構穩定性，藉此鋰電池能具有良好的電容量、電池效率及充放電循環壽命。另外，此結果亦證實本發明的寡聚物高分子確實可被現有的鋰電池所接受，並得以改善電池的安全性質。
另外，使用恆電位儀（由Biologic公司製造，型號為VMP3），將實施例1、比較例1及比較例2的鋰電池分別在高溫（55o C）的環境下，以固定電流/電壓進行充電放電。根據以下條件重複進行充電放電循環10次：以0.1 C的固定電流將電池充電至4.8V，直到電流小於或等於0.02 C後，以固定電流0.1 C將電池放電至截止電壓（3V）。實施例1、比較例1及比較例2的鋰電池之第10圈的放電電容量及經過10圈充電放電循環後之放電電容量的維持率記載於下表3中。圖4繪示本發明之實施例1、比較例1及比較例2的鋰電池在高溫下的充電放電循環次數及放電電容量的關係圖。 表3
由表3及圖4可知，與比較例1、比較例2的鋰電池相比，在高溫的環境下經過10圈充電放電循環後，實施例1的鋰電池具有較高的電容量維持率，並且在高溫的環境下經過10圈充電放電循環後，實施例1的鋰電池仍具有良好的放電電容量。此表示，透過使用本發明之由含乙烯性不飽和基的化合物與包括式1所示的化合物的親核性化合物進行聚合反應而得的寡聚物高分子來製備陰極，使得在高溫環境下陰極仍具有良好的結構穩定性，藉此鋰電池能具有良好的電容量、電池效率及充放電循環壽命。另外，此結果亦證實本發明的寡聚物高分子確實可被現有的鋰電池所接受，並得以改善電池的安全性質。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧鋰電池
102‧‧‧陽極
102a‧‧‧陽極金屬箔
102b‧‧‧陽極材料
104‧‧‧陰極
104a‧‧‧陰極金屬箔
104b‧‧‧陰極材料
106‧‧‧隔離膜
108‧‧‧電解液
110‧‧‧容置區域
112‧‧‧封裝結構
圖1是依照本發明一實施方式的鋰電池的剖面示意圖。 圖2繪示本發明之實施例1、及比較例1-2的鋰電池在室溫下的電容量及電壓的關係曲線圖。 圖3繪示本發明之實施例1及比較例2的鋰電池在室溫下的充電放電循環次數及放電電容量的關係圖。 圖4繪示本發明之實施例1、比較例1及比較例2的鋰電池在高溫下的充電放電循環次數及放電電容量的關係圖。

Claims (10)

  1. 一種寡聚物高分子，其由含乙烯性不飽和基的化合物與親核性化合物進行聚合反應而得，其中所述親核性化合物包括以下式1所示的化合物：式1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的寡聚物高分子，其中所述含乙烯性不飽和基的化合物與所述親核性化合物的莫耳比介於2:1至1:1之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的寡聚物高分子，其中所述含乙烯性不飽和基的化合物包括馬來醯亞胺系化合物。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的寡聚物高分子，其中所述馬來醯亞胺系化合物包括單馬來醯亞胺、或雙馬來醯亞胺。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的寡聚物高分子，其中所述親核性化合物更包括以下式2所示的化合物：式2。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的寡聚物高分子，其中在所述親核性化合物中，式1所示的化合物與式2所示的化合物的莫耳比例介於2:1至1:2之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的寡聚物高分子，所述聚合反應的反應溫度介於25o C至200o C之間。
  8. 一種鋰電池，包括： 陽極； 陰極，與所述陽極分離配置，且所述陰極包括由如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的寡聚物高分子； 隔離膜，設置於所述陽極與所述陰極之間，且所述隔離膜、所述陽極及所述陰極定義出容置區域； 電解液，設置於該容置區域中；以及 封裝結構，包覆所述陽極、所述陰極及所述電解液。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的鋰電池，其中所述電解液包括有機溶劑、鋰鹽以及添加劑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的鋰電池，其中所述添加劑包括單馬來醯亞胺、聚馬來醯亞胺、雙馬來醯亞胺、聚雙馬來醯亞胺、雙馬來醯亞胺與單馬來醯亞胺之共聚物、碳酸亞乙烯酯或其混合物。
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