TW320784B - - Google Patents

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^^0784 ^^0784 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發'明相關領域 本發明是有關於在聚合物電解質中，使用具有樹枝體 結構的巨分子物種來改良前者的性質，這包括在環境溫度 時的離子導電性。這使它們特別適用在聚合物電解質電池 和其他電化學裝置上的應用。還另外和一些具有樹枝體結 構的新穎巨分子材料有關。 本發明背景賫料 自從對聚（環氧乙烷）-鹸金-屬鹽類錯合物一的離子 導電度有報告後，吾人就對於離子導電聚合物有澳厚的興 趣。所尤其看重的是在高能量密度電池中將這類聚合物用 作固體電解質成份的可能性，比如由M.B.Armond等人在 固體中的快速離子傳送# ( F a s t I ο η T r a n s ρ ο n t i η

Solids)，北哈洛（North Hollow )，NY( 1 979 )中所報告 的鋰電池。和以傅統上用於這類電池一比如G.Bio mg re n在 ' 鋰電池’ （Lithium B.atteries)，第 2 章，Academic Press (倫敦）19 83中所說明的一之極性非質子有機液體爲 主的電解質相比，業已有人提出以聚合物爲主的電解質可 能可提供部份或全部的下列優點： —安全性增加。 -較低的蒸氣壓和增强的熱安定性。 一腐蝕性減小以及與像鋰之活性電極的反應性較低。 —優異的機械性質，比如維度（dimensional)穩定 性和/或柔量（compliance)，這可在加工及製造時提供 本纸張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明（2 ) 處理_及機械上的優點，以及使用時耐用性的增加.。 -電解質外漏會減少或沒有。 爲了試著要發現具有部份或全部上面所列出之潛在優 點，以及環境溫度下的導電度接近傳統液體電解胃者之以 聚合物爲主的電解質，硏究人員已經考慮過許多合適的有 機單體，較宜爲其中含有至少一個可與電解質鹽類中之陽 離子（比如鹸金屬離子）形成錯合物的極性基團或原子者 。當進行聚合化時，這些化合物會形成適用於電解質組成 物的聚合物。技藝上所一般知曉之JS用的有機聚合物基材 爲有機均聚物一它是對像在美國專利號碼 4 ，9 0 8，2 8 3中所說明之合適單體進行聚合化得到 的，或是對一個或以上有機單體之混合物進行聚合化而得 到的共聚物。適用的有機單體或聚合物例子包括有氧乙烷 、環氧丙烷、乙撑亞胺、聚表氮醇、聚（丁二酸乙烯酯） ，以及含有化學式爲CH2=CR>C (0) 0 —之丙烯 醯基的由丙烯醯基-衍生的聚（環氧烷類），其中R/是 氫或碳數在1至6的較低碳數烷基。 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在許多出版物中有提到被建議用作聚合物電解質，說 得更明白些，即作爲固體聚合物電解質基質的聚合物。一 些這類電解質在第三屆國際聚合物電解質硏討會（Third I n t S y m ρ 〇 s i u m ο η Ρ ο 1 y m e r E 1 e c t r ◦ 1 y t e )在 Μ · A r m a n d 和 A. Gandini 編輯的 Electrochim.Acta 3 7 ( 9)1992 發表的論 文中有加以討論。所使用的聚合物種類有像P E 0或 ΡΡ0的聚醚類至梳狀（comb)聚合物—比如包含可接有 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 320784 at B7 經濟部中央梯準局負工消費合作社印装 五、發明説明（3 ) 短鍵·聚链基團之髙度脣曲多憐氣（polyphosphazene)骨 架者。 在電化學協會有限公司的出版刊物第9 3 — 1卷，5 月1 6至2 1日，1 9 9 3 ，第2 4 3 9頁中詳述了一篇 題名爲^新穎聚合物電解質的合成及性質’（Symthesis a n d P r 〇 p e r t i e s 〇 f N 〇 w Ρ ο 1 y m e r E 1 e c t r ο 1 y t e s )的摘要 。該摘要提及官能性聚合物電解質的製備，這些電解質包 括具有多官能性離子錯合鹽類、具氧化還原活性的部位和 不可移動的陰離子-也許基於策略_^上需要放置作下垂基團 (pendant )或接在鏈尾處一的聚合物。 美國專利號碼5，2 9 4 ，5 0 1說明一種矽氧烷丙 烯酸鹽單體和由其聚合化衍生得到的固髋電解質。說得明 白些，該說明文字是針對矽氧烷丙烯酸鹽，以及針對有將 衍生自矽氧烷丙烯酸鹽之重覆單元納入該固體電解質之固 體聚合物基材中之含有單一相溶劑的固體電解質。此外也 有對包含有該電解質的電解質電池加以說明。 美國專利號碼5，0 6 1，5 8 1說明一種其環境溫 度離子導電度獲得改良的無定形離子導電性巨分子固體。 該固體包含一個由至少一個正電荷離子物種溶解於巨分子 材料中所形成的固體溶液，該巨分子材料包含一個大部份 是聚醚類結構的聚合物或共聚物。部份重覆單元上的氧可 以S或NR來取代，其中！^包括至少一個可與正電荷離子 物種結合的鹸性位置，並且在主架上具有2至10個碳原 子。 请 先 閲 讀 背 Λ 之 注 項 再 填/ 寫 本 頁 訂 本紙悵尺度遗用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7____五、發明説明（4 ) •到目前爲止，仍然有問題存在而限制了聚合物電解質 在萵能置密度電池（比如鋰一固體聚合物電解質電池）上 的用途，最特別的是，要獲得足夠髙的環境溫度導電度才 能有引入注意的電子密度（>1 0 0W/1 )。比如一些 最有前景的電解質爲那些以聚（環氧乙烷）一鹽類錯合物 爲主者。P E 0可呈現出良好的安定性，廣泛的電化學安 定性櫥窗，並對鹸金屬鹽類存在有良好的媒合（solvating) 電力 。然而任意溫度導電度會因 PEO- 鹽類錯合物 有形成結晶相的傾向而大受限制。由於這些結晶相的導電 度比無定形材料要低得多，所以整體的導電度會降低。 一個常用來改良P E 0和其他聚合物錯合物導電度的 方法是將增塑劑（溶劑）加到聚合物電解質中。這些材 料可減少或去除掉聚合物基材中的結晶度（crystallinity) 和 / 或增强鹽類的溶解度 。適用 的溶劑 通常是極性非 質子有機液體，技藝上爲人熟知者有羰酸丙烯酯、羰酸乙 烯酯、r— 丁內酯、四氫呋喃、二甲氧基乙烷（乙肟， glyme)、二乙肟、三乙肟、四乙肟、二甲基亞碩、二噁 烷（diaxolane)、丁抱碉等等。其他有被報告過的增塑劑 包括有寡聚物或低分子量聚合物材料，比如聚（乙二醇） 〇 爲在導電度上獲得足夠多的改進（要足以達到液體電 解質者），通常加入明顯置（在2 〇重置％或以上）的這 類增塑劑到聚合物電解質中。在道些濃度時，通常聚合物 基材所需求的機械性質和維度穩定性就會劣化。此外，增 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 320784 五、發明説明（5 ) 塑劑的反應性對電極的整體化學性質也會有强烈的影響， 因此假定所有聚合物電解質所需求的優點將會有部份不見 0 本發明的一個目檫是要提供具有樹枝體結構的新穎巨 分子材料，它可方便作爲應用在電化學裝置中電解質組成 物的成份。由實施例可看出，當和傅統以極性非質子有機 液體爲主的m解質相比較時，使用本發明樹枝體結構材料 所形成的電解質將有改良的化學及熱安定性，和降低的揮 發性。 本發明的另一個目標是要在整體組成物的主要部份毋 需含有相當低分子量有機溶劑或增塑用陰離子下，來提供 一種獲得在室溫時爲完全或主要是無定形聚合物電解質的 方法。由實施例可看出，使用本發明樹枝體結構巨分子材 料所形成的電解質將可因降低的結晶度而有此傅統上不含 有一至少是局部不含有一溶劑之聚合物電解質要髙的室溫 離子導電性。 本發明的另一個目標是要提供具有良好導電度性質的 新穎聚合物巨分子材料，如此它將可輕易地被組合成固體 電解質電池的成份。 上述和另外的目標將可由下面的說明來變得更完全清 楚。 本發明概要 本發明是有關於具有樹枝體結構的極性巨分子材料， 本紙張尺度適用中國囷家橾率（CNS ) Α4洗格（210X297公釐） —,------Λ.Λ------tr------^ (請先Η·讀背面^/注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局員工消费合作社印裝 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 它可用來形成電化學裝置一包括能量貯存裝置（比如《池 和電容器）、離子感應器和顯示裝置一所用的電解質。就 其最簡單的形式而言，該m解質含有以解離形式固定在巨 分子材料聚合物基材中的溶解離子物種，如此至少有一個 離子物種可移動並可攜帶竄荷，但系統可能會要複雜得多 ，並且包含有許多不同的離子物種、聚合物和非聚合物材 料、添加劑和改良劑，並且其中本發明的材料只可以是微 童成份或是添加劑。電解質的最適合形式是全部或大部份 是由含有離子物種（鹽類）的樹枝體材料所構成。本發明 材料除了具有樹枝體結構外，還另外包含可媒合至少一個 m解質離子物種一較宜爲每個聚合物重谖單元可媒合離子 物種-的極性物種。就應用在高能電池的較佳m解質形式 而言，它將含有可與鹸金屬離子錯合化的陰電性雜原子， 就其最適合形式而言，是和鋰離子發生錯合化。這類陰電 性雜原子單元較宜爲氧、氮、硫、磷或矽氧烷或混合物或 其合金。 在本申請案中所用到的一些術語定義如下： 重覆單元-重覆單元通常等於或幾乎等於單體或形成 聚合物的起始物。 逋常可定義的最小單元會以類似於定義無機晶體之巨 分子結構的單位細胞方式來等於聚合物的化學含量（ chemical content) 0 聚合度（DP) —重覆單元數目可指定的聚合物鏈長 度- D P。類似於項鍵上的珠子一項鍵的長度可以鍵上珠 本紙張尺度逍用中國困家標率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (.- -Λ -i 1^1 ill - - i ill i n 一^ (請先"-讀背面1之注意事項再填寫本頁)

、1T 320784 Α7 Β7 五、發明説明（7 ) 子的數目來定義。在本申請案中，DP是根據合成反應所 假定的計量關係所得到的計算平均値。 聚合物一聚合物是由小而.相當簡單的化學單元所 的大分子。在某些情形結合是線型的，就好像鏈 結物建立起來的。在其他情形，鏈是有支鏈的， 接而形成三度空間的網狀結構。 寡聚物-具有低 物。寡聚物分子量低 的較高分子量聚合物 支鏈聚合 架上的聚合物 物一俥 。更一 DP —通常在2和1 0 0之 於分子置斷置（CQUtQff) — 開始有優異的性質。 統上是指有鏈以週期方式接 建立起來 是由其連 或相互連 間的聚合 超過此値 到線型主 上支鏈點 請 先 閲- 之* 注 意 事 項 再 寫 本 頁 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 般來講，是指含有一個或以 可以是有支鏈的。 合物上的部位，它包含一個可供3個 的原子。 的聚合物。寡聚物也 支鏈點-支鏈聚 鏈接上 支鏈聚合物的一般型式，它包含一些由中心 或以上聚合物 樹枝體-核向外輻射出來的聚 星狀樹枝體-指 線型的（即不再是支 合物臂。 由聚合物分子核向外輻射的各個鏈是 鍵的）。 星塵狀（starburst)樹枝體—指樹枝體上的臂有進一 步支鏈，即除了鏈終止劑外，聚合物的各個線型鏈段（ section)在其兩端有支鏈點。這些樹枝體可以、代代延伸 方式’（enerationally)來加以合成。 臂鏈段一聚合物鏈的線型區域（region)，它包含支鏈 聚合物臂。它位在兩個支鏈點之間，或位在支鏈點與鏈或 本紙張尺度逍用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 10 - 320784 A7 B7 五、發明説明（8 ) 臂的鏈終止劑處之間。 交聯聚合物-由單體、寡聚物和/或聚合物相互連接 成三度空間網狀結構所構成的聚合物材料。 婧 先 閲· 讀 背 面 之* 注 意 事 項 再 填1 窝 ϊίέ 本^ 頁， G P C _凝膠滲透屠析法，一種用以測定聚合物分子童和 分子量分布的分析技術。 形態（morphology)-物質的形式和微結構。 凝膠一以溶劑來使聚合物膨脹以製備半固體明膠狀材 料。 自由容積一無定形聚合物的微觀 '未被佔據*或空置 的洞，它會强烈影響到像黏度的整體性質。 訂 立體張力（steric strain) -兩個或以上未鍵結的原 子彼此相向接近至因電子雲靜電作用而有斥力發生的位e 巨分子一具有非常大分子量（> 1 〇，〇 〇 〇 )的分 子，其結構可以和聚合物一樣是重覆的，或是和蛋白質一 樣不是重覆的。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 離子導電度-藉由陽離子或陰離子（不是電子）的運 輸來傳遞電荷。 電解質一在本專利中是用作允許有離子導電度的材料 聚合物/鹽類錯合物一在其中鹽類是由聚合物的幾個 鏈段經由induced dipole作用力來鍵結的結構。 機械性質一可預測在工程應用上效能的物性，比如硬 度和彈性。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11 320784 A7 B7 五、發明説明（9) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 雜原子 聚合物 應0 本發明 解質的特點 被定義作具 上並由該核 線型、如圖 外有支鏈一 含像迴圈的 支鏈點之間 枝臂的情形 來構成聚合 樹枝體 (a ) 均分子量相 (b ) (或在核不 支鏈點的聚 宜在1至2 (c ) 支鏈點之間 ，較宜小於 宜超過1 0 -除了 降解一 的重點 在於形 有支鏈 以輻射 1所顯 比如圖 密合支 的任何 中是由 物整髋 與其他 相對於 對核的 這些臂 是聚合 合物重 0之間 材料本 )聚合 1 5 0 和最適 碳以外可包括在聚合物主架中的原子。 聚合物中可導致機械性質下降的化學反 (essence)以及和早先說明之聚合物電 態上獨特的樹枝體結構。本發明樹枝體 結構一其中至少有三個聚合物臂接到核 方式向外延伸-的分子架構。臂可以是 示之簡單或星狀樹枝體，或者可本身另 2所顯示的星塵狀樹枝體，或甚至可包 鏈結構。這些臂包含有鏈段-它們是由 線型鏈段所界定的（或者在線型或無分 單一支鏈點向外延伸）。這些臂組合起 的主要部份，並且主導其性質。 型式支鏈聚合物的不同處在於： 核的大小，臂的長度較長。個別臂的平 分子量比値要大於或等於1。 是相當緊密地安置在核上。在聚合物核 物時的主架原子）的情形中，核上每個 覆單元平均數目要小於或等於2 5，較 和最適宜在1和4之間。 身是相當高度分支的。臂鏈段上（即在 物重覆單元的平均數目不可超過5 0 0 ，最適宜小於5 0，較宜超過4，更適 宜超過2 0。 請 先 閲· 讀 背 意 事 項 再 填 寫 訂 Λ 一 本紙張尺度適用中國躅家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 12 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 320784 A7 B7 五、發明説明（10) 有關結構規律性方面，並未暗示可超出上述定義的範 園，這些臂可在長度上，和/或在結構上和/或在核上之 擺設上有所不同。此外，這些臂可以是線型和支鏈結構的 混合物。具有各種不同化學組成物和/或不同末端基之臂 的結構是落在該定義範圍內。 核材料可包含任何具有3個或以上可接有樹枝體臂、 或在其上可供樹枝體臂成長之官能基的有機（芳族或脂族 )或無機材料。可以任何化學領域知道的方法來使臂接上 或成長，包括親核性、親電子性、自由基和開環反應。可 在親核性反應中用作親核性之含有官能基的材料例子爲像 氨水、胺類和.聚胺類之含有N_H的材料，像聚醇、多糖 、聚（絲氨酸）、或聚甘油之含有羥基的材料：像多硫醇 之含有硫醇的材料。可在親核性反應中用作斥核性（ nucleofugal)基團的化合物例子爲含有3個或以上鹵素、 甲苯磺醯鹽、或其他常用之離去基的化合物。 樹枝體臂包括線型有機（芳族或脂族）或無機寡聚物 ，或含有可媒合陽離子之像陰電性雜原子的極性實體的聚 合物。適當的原子例子包括，但不局限於，硫、氮、磷、 或氧。連接雜原子的原子數目可在1至2 0之間變化。連 接原子包括任何可形成寡聚物的材料，比如碳、矽、磷等 等。道些臂可含有下垂基團、接枝、或不會媒合離子之寡 聚物的團塊，並且可包括任何可形成寡聚物或聚合物的有 機材料（芳族或脂族）或無機材料。道些臂可以是線型的 、低度分支的、髙度分支的或交聯的，並且這些臂較宜至 本紙張尺度遑用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐）

-13 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（11) 少有一個要含有至少一個另外的支鏈和含有至少兩個支鏈 點。另一種選擇則是，這些臂可由聚合物材料的線型鏈段 或包括任何有機（芳族或脂族）或無機材料的聚合物鏈所 構成，道些材料會形成可供下垂基團或供接枝接上的線型 或支鏈寡聚物或聚合物。在該情形下，下垂基團或接枝要 含有先前說明可媒合離子的雜原子。含有臂的下垂基團或 接枝可以是線型的、低度分支的、高度分支的或交聯的。 另外本發明還包括其中之樹枝體結構是團塊共聚物成 份的組成物，並且這些聚合物存在有本發明所需求的性質 。在該定義下，還另外包括其中任何上還樹枝體聚合物或 寡聚物會含有分子內和/或分子間分子交聯的物種。這可 能是基於要改變電解質的機械性質或化學安定性以致。也 可使用交聯作用來使電解質的結晶度進一步降低，以便改 變在溶劑中或對溶劑的溶解度，以及允許可製備高度溶劑 膨脹的凝膠電解質。樹枝體可以是非交聯的、低度交聯的 或分子間連接的、高度交聯的、或任何其他的交聯數目。 交聯劑可以是任何會與兩個或以上樹枝髖臂、樹枝體末端 、樹枝體下垂基團，或是和核有作用的物質。 儘管不受限於理論，吾人相信在相同或類似的重覆單元中 ，樹枝體形態將優於線型巨分子，這是因爲對樹枝體鏈段 中至少一端所施加的束縛以致。該束縛，連同也可因此被 感應的立體擁擠效應，將會抑制聚.合物鏈以其在結晶時熱 力學上較佳的形態來堆積，因此也由於熵的因索而使它們 的熔點降低了。該效應對電解質會更明顯；也許這是因爲 本紙張尺度遑用中國國家橾率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I—-------^ (請先阢讀背面4:*注意事項再填寫本1)

、1T 14 A7 B7 五、發明説明（l2) 請 先 閲- S 背 φ 之. 注 意 事 項 % ^ 頁： 經媒合的離子物種或聚合物-鹽類錯合物的形成和結晶化 對立體和熵效應更敏感以致。藉著控制樹枝體的結構以得 到適當的鏈段長度對支鏈倍數（multiplicity)的比値下， 則將可使鏈末端可用的自由容稹變得相當大。這也許可加 速在鏈末端的鏈段動作和/或離子的溶解度，因此可使電 解質的導電度獲得增加。 業已有人提出，藉著使用梳狀結構的聚合物，將可避 免或減少在任意溫度下以PEO、PPO等爲主的聚合物 電解質發生結晶的傾向。將要進行結晶嫌太短的聚醚鏈接 到可彎曲的聚合物主架上，比如多磷氮，來形成所謂的梳 形聚合物。 訂 經濟部中央棣準局貝工消费合作社印製 本發明樹枝體與梳形結構的不同之處在於側鏈，它與 離子溶液有關，較短。參見L.Marchese等人，El ectroch-im.Acta 37. 1559(1992),該文獻說明在以梳形聚合物爲主 之電解質中的側鏈在大約爲5個E 0單元時，其室溫導電 度將可達到最高値，所以當該側臂比該値大得多時將不會 有好處，或者甚至會有缺點。該文獻建議說，相反的，主 架要足夠長以產生所需求的機械性質。在本發明樹枝體中 ，臂相對於核的長度是夠長的。在該限制下，核可以是單 —原子（比如C、N、S i )的。因此梳狀物的理想幾何 形狀將會接近圖3 A所顯示的螺條，而樹枝體者會接近圖 3 B所顯示的圓球。兩個方案實際上可產製其結構大致爲 圓简狀幾何形狀的化合物，但是梳狀聚合物將生成一個其 軸要比其直徑要長的圓筒，如圓3 C所示，同時樹枝體聚 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）_ 3207S4 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五 '發明説明（13) 合物將 圚3 D 本 和樹枝 來使環 。聚（ 的試劑 並且可 不是固 。鏈末 脂族的 由 當大數 效應。 結構。 所需的 另 在底下 是不需 固定在 則在稍 用以說 出來的 :比如 可生成一個其軸長度等於或小於其直徑的園筒，如 所顯示的。 發明樹枝體 體有所不同 氧乙烷臂成 乙撑亞胺） 。鏈段長度 輕易變化成 定的，而是 端是由醇鹽 0 實驗觀察結 目的重覆單 於是要獲得 這是吾人所 合成步驟數 外要注意的 實施例中有 要這種程度 至少一個末 後將可獲得 明這些優點 聚合物來獲 實際上最大 在結構上及合成上會與先前技藝的星狀 。它們是以一種簡單且單一鍋合成方式 長而衍生出來的聚（乙撑亞胺）樹枝體 樹枝體和環氧乙烷是隨時可取得且便宜 要比先前合成出來的樹枝體要長得多， 大部份的任意長度。另外就是鏈段長度 可藉著改變反應條件來操縱的長度分布 所構成。核、臂、和支鏈點都全部都是 果似乎 元一至 本發明 希望的 目，進 是’儘 畫出理 的完美 端上時 本發明 的實施 得，無 的分支 指出將 少1 0 的好處 »因爲 而降低 管在這 想的完 。只要 一較宜 的優點 例是使 疑的， 程度可 鏈的一個末端連結到以相 0個-向外延伸的核上的 要非常高度分支的 化要產製有用材料 可能成本。 就不需 這可簡 它們的 個鏈段 美分子 含有樹 有某種 。因此 用依照 這些聚 能要比 所顯示 ，但本 枝體臂 程度的 在下個 所給合 合物是 這裡所 的說明圖和 發明的儍點 的聚合物鏈 立體擁擠， 段落所提出 成方法製備 會有缺陷的 給結構分子 請 先 聞· 背 面 之· 注 意 事 項 再 § 窝 訂 本紙張尺度逍用中國國家榡準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） -16 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（14) 式中所畫的要少。這裡並未暗示所給予的合成方法可產製 出基於說明目的而顯示的這類理想化結構，也未暗示說髙 完美程度是必需的。 本發明的一個體系是有關使用於電化學電池的離子導 電性無定形聚合物電解質，該電池是由至少一個正價離子 物種（鹽類）溶解在聚合物巨分子材料中形成的溶液所構 成，該聚合物巨分子材料包含一個具有支鏈樹枝體結的寡 聚物、聚合物或共聚物，該結構包含一個其上接有至少3 個線型聚合物臂並由該核向外延伸的聚合物核或非聚合物 核，並且臂的平均分子量相對核的分子量比値要至少爲1 ，較宜至少爲2，以及核上每個支鏈點的聚合物重覆單元 數目要小於2 5，較宜在1和2 0之間，最適宜在1和4 之間。至少其中一個臂可另外有支鏈來形成星塵狀樹枝體 結構或密合支鏈樹枝體結構，並且支鏈點之間时聚合物重 覆單元平均數目爲5 0 0或不到。聚合物巨分子材料可含 有陰電性雜原子，比如醚化氧，它可與鹽類的陽離子物種 結合，因此使它成爲固體電解質電池中的理想成份。 爲製備竜化學亀池所用的電解質，可加入帶有電荷的 物種，通常是使鹽類溶解於本發明的聚合物材料中。該鹽 類包含有正價的離子物種一比如鋰離子，和陰離子一比如 I 一、C 1 0 4 -、S C N -、B F 4' ' PF6-或 C F3S 〇3。其他適用的鹽類有A s F6—，特定的醯亞胺 ，其他的鹵化物，和其他技藝上已知者。可選擇性地加入 溶劑或增塑劑來增進離子鹽類在聚合物電解質中的溶解度 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I--ί-----------訂-----一^ 1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印 A7 _B7_ 五、發明説明（l5) ，並且利用這個方式和其他方式來增進電解質的導電度， 尤其是在低溫時者。技藝上熟知使用在非水性電池的適用 溶劑例子包括其分子置爲4，0 0 0或不到的碳酸丙烯酯 、碳酸乙烯酯、正甲基吡咯烷酮、甲酸甲酯、r_ 丁內酯 、四氫呋喃、乙肟（二甲氧基乙烷）、二乙肟、四乙肟、 聚乙二醇、二甲基亞砚、二噁烷、2Me—THF、碳酸 二甲酯、碳酸二乙酯等等。 適用於本發明的樹枝體包括含有3至1 0 0個羥基一 未限制是像聚醇或糖類，或是3至1 0 〇個硫醇，或含有 3 — 1 0 0個N_H基團的胺類或聚胺類，它可反應形成 3至1 0 0個由線型聚（環氧乙烷）和/或聚（硫化乙烯 〉。臂長度較宜在DP=4至DP=12 0之間變化。可 以技藝上熟知的方法，比如利用與溴丙二醇作用或利用與 表氣醇作用及後績的水解，來將鏈末端轉變成二醇或二硫 醇來加入支鏈點。 可以技藝上熟知的方法來完成交聯，比如使羥基或醇 鹽末端與已知會與這些基團作用之二、三或多重官能性交 聯劑作用。例子包括含有二溴、二碘、或二氯的有機（芳 族或脂族）化合物，二異氰酸鹽，三異氰酸鹽，二環氧化 物，酸鹵化，多官能性環氧化物，二酸酐、三酸酐、二酸 、或三酸。 附圖扼要說明 圖1是本發明星狀樹枝體結構的例子。 、及逍用中國B家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_化_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .《------訂------^ 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 320784 ΑΊ Β7 五、發明説明（16) 圚2是本發明星塵狀樹枝體結構的例子。 圖3 A和3 C是梳子狀結構的例子。 圖3 B和3 D是樹枝體結構的例子。 圖4 一乙氧基化三乙醇胺的樹枝體例子，其中R可以 是H、CH3 、Li、Na等等，而DP在1至120之 間（艮|3 1Sn，m，p<120)。 圖5 —乙氧基化戊胺的樹枝體例子，其中R可以是Η 、CH3、Li 、Na等等，而DP在7至120之間。 圚6 —乙氧基化聚烯丙醇的星狀樹枝體例子，其中R 可以是H、CH3、L i等等，而DP在1至1 2 0之間 0 圖7 —乙氧基化聚烯丙醇的星塵狀樹枝體例子，其中 D P = 2 0 ° 圚8是實施例9樹枝體材料的凝膠滲透層析圖。 圖9 a是實施例1 4電解質的熱流量相對溫度圚，其 中顯示出在3 5 °C時有一個尖銳的吸熱値（1 1 1 J/g )° 圖9 b是實施例1 4電解質的熱流量相對溫度圖，其 中顯示以比値爲10:1的鋰：PEO之氧的比値來加入 過氯酸鋰時可大幅減少結晶度。 圖1 0 —本發明巨分子材料（實施例1 4 )與 L i C 1 〇4混合時（以1個鋰對1 〇個乙醚氧原子的比 値）的導電度相對溫度圖一曲線A，以及另外加入3 % ( 曲線B)和1 〇% (曲線C)比値爲1 : 3之碳酸丙烯酯 本紙張尺度逍用中國國家橾率（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁)

Λ .A

、1T 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17) :碳酸乙烯酯的增塑劑。 撤枝體合成窗施例 1 · •四乙烯戊胺與珊氣乙烷的反應 在磁搅拌下，將四乙烯戊胺放進內含二甲基乙醯胺（ DMAC) (10 0毫升）的10 0毫升有刻度量筒中。 將安裝有玻璃清洗（purge)末端的玻璃管插進液體中， 另一端則接到環氧乙烷槽。以每2秒1個氣泡的速率來將 環氧乙烷以氣泡形式打進液體中以產製單一乙氧基化的衍 生物。定時稱重裝置以監控反應的進展。在反應7天後， 反應將大約是1 0 0 %完成。 2 · D P = 7的樹枝镰合成 將氫化鈉（1. 63克，70. 9毫莫耳）加至 DMAC ( 1 0 0毫升）和實施例1的反應產物（ 49. 0克，99. 4毫莫耳〉中。在IParr壓力的 反應槽中將混合物密封起來，並與環氧乙烷（2 1 2克， 4. 8 2莫耳）的導向（lecture)瓶連接起來。以乾冰來 使反應槽冷卻下來，然後加入環氧乙烷直到達平衡爲止。 使反應槽回溫至室溫，並使壓力上升至2大氣壓。在使容 器搖晃時，壓力會下降到幾乎爲0 ，這代表有快速的反應 發生。以5天期間來重覆該加入步媒多次，直到氣髗圓筒 空了而產生黏稠狀溶液爲止。 本紙張尺度逋用中國《家標率（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（18) 3 _ DP=1 3的樹枝骼合成 將氫化鈉（0. 2 7克，11. 3毫莫耳）加至 DMAC ( 2 0毫升）和實施例2的反應產物（ 55. 0克，17. 8毫莫耳）中。在IParr壓力的 反應槽中將混合物密封起來，並與環氧乙烷（3 5克， 0. 79莫耳）的導向瓶連接起來。以乾冰來使反應槽冷 卻下來，然後加入環氧乙烷直到達平衡爲止。使反應槽回 溫至室溫，並使壓力上升至2大氣壓。在使容器搖動時， 壓力會立刻下降到幾乎爲0，這表示反應很快。以2天期 間來重覆該加入步驟多次，直到所有的環氧乙烷都加完爲 止。令容器在6 0°C加熱過夜，如此可生成淺黃褐色的材 料。 4. DP=40的樹枝懺合成 將氫化鈉（0. 2 9 5克，12. 2毫莫耳）加至 四氫呋喃（4 0毫升）和實施例3的反應產物（ 71. 0克，11. 62毫莫耳）中。反應槽以乾冰冷卻 後，將溫度爲_1 6°C的液態環氧乙烷（1 0 0克， 2. 2 7毫莫耳）加入。在lParr壓力的反應槽中將 混合物密封起來，並使回溫至室溫，並定期使容器搖晃直 到壓力下降到幾乎爲0 ，使容器在5 0 °C加熱2 4小時和 除去溶劑，如此可生成褐色的固體（mp = 4 2°C)。 5 . DP=4 0的樹枝體合成 將氫化鈉（1. 4克，5 8. 0毫莫耳）加至 本紙張尺度逋用中國國家橾率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A

、1T 21 A7 B7 320784 五、發明説明（19) DMAC (10 0毫升）和乙氧基化聚（乙亞胺）（MW =2000) (5. 〇克· 57. 47毫莫耳的羥基）中 。在反應槽以乾冰冷卻後，將溫度爲- 1 6 °C的液態環氧 乙烷（100克，2. 27毫莫耳）加入。在iparr

壓力的反應槽中將混合物密封起來，並使反應槽升溫至室 溫來使壓力最高爲2大氣壓，以及定期使容器搖動2 4小 時。使容器在5 0°C加熱數天直到壓力低於1大氣壓。使 所得褐色液體在乙醚中（2 5 0毫升）沉澱下來而生成白 色粉末（9 3. 3克’粗產率8 7. 9%>mp：=4 1°C )。 6 . DP=4 0的樹桉體合成 將氫化鈉（1. 4克，5 8. 〇毫莫耳〉加至 DMAC ( 1 0 0毫升）和乙氧基化聚（乙亞胺）（MW =2000)(5. 0克· 57. 47毫莫耳的羥基）中 。在反應槽以乾冰冷卻後，將溫度爲-1 6 〇C的液態環氧 乙烷（10 0克，2. 27毫莫耳）加入。在iparr

壓力的反應槽中將混合物密封起來，並使反應槽升溫至室 溫以使壓力上升至2大氣壓，以及定期使容器搖動2 4小 時。使容器在5 0°C加熱數天直到壓力低於1大氣壓。使 所得褐色液體在乙醚中（2 5 0毫升）沉澱下來而生成白 色粉末（95. 3克，粗產率90.. 7%，mp = 4〇eC 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） m· ^^^1 m· , (請先^讀背面之注意事項再填寫本頁) ,-° 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 -22 - 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（20) 7 . DP=8 0的樹枝體合成 將氫化鈉（〇· 7克，87. 0毫莫耳）加至 DMAC (100毫升）和乙氧基化聚（乙亞胺）（MW = 2 0 0 0 ) (7. 5克.86. 22毫莫耳的羥基）中 。在反應槽以乾冰冷卻後，溫度爲- 1 6 °C的液態環氧 乙烷（100克，2. 27毫莫耳）加入。在IParr

壓力的反應槽中將混合物密封起來，並使反應槽回溫至室 溫以使壓力上升至2大氣壓，以及定期使容器搖動2 4小 時。使容器在5 0°C加熱數天直到壓力低於1大氣壓。使 所得褐色液體在乙醚中（3 0 0毫升）沉澱下來而生成白 色粉末（89. 1克，粗產率87. 0%，mp = 44°C )0 8 . D P = 8 0的樹枝骼合成 將氫化鈉（2. 1克，29. 0毫莫耳）加至 DMAC (10 0毫升）和乙氧基化聚（乙亞胺）（MW =2000) (2. 5克.28. 75毫莫耳的羥基）中 。在反應槽以乾冰冷卻後，溫度爲一 1 6 °C的液態環氧 乙烷（100克，2_ 27毫莫耳）加入。在IParr 壓力的反應槽中將混合物密封起來，並使反應槽升溫至室 溫以使壓力上升至2大氣壓，以及定期使容器搖動2 4小 時。使容器在5 0 °C加熱數天直到壓力低於1大氣壓。使 所得褐色液體在乙醚中（3 0 0毫升）沉澱下來，再溶解 於THF中，然後在乙醚中（3 0 0毫升）沉澱下來而生 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS > A4规格（210X297公釐）_ ----------《^------訂------^ 1 (請先Μ·讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 _B7_ 五、發明説明（21) 成白色粉末（133_ 0克，粗產率43_ 3%)。 9 . DP= 1 2 0的樹枝體合成 將氫化鈉，Aldrich 95%( 0. 4 6 克，1 9. 1 7 毫莫耳）加至含有乙氧基化聚醯亞胺（MW = 2 0 0 0 ) ，Polyscineces 9 9% ( 1 . 7 克· 1 9 · 1 6 毫莫耳的 羥基）的二甲基乙醯胺Kodak 9 9% ( 1 5 0毫升）中。 在羥基都被轉換成醇鹽後，使反應槽在冰浴中冷卻1小時 。使環氧乙烷冷卻至_ 1 3 °C，然後加至反應混合物中。 在定期搅拌2 4小時下使反應槽回溫至室溫，可導致壓力 上升至5 p s i 。在2 4小時後，使反應槽加熱至5 0 °C 並維持2小時，這可生成2 Ops i的Μ力。在冷卻到室 溫後，將褐色反應混合物倒入2 5 0毫升的二乙醚中以生 成白色結晶狀的沉澱物。使沉濂物在高度眞空中達2 4小 時乾燥以生成白色粉末（8 5. 2克，產率8 3. 1 %、 經濟部中央標準局男工消費合作社印製 ----------ΛΆ I (請先閲讀背面、5-注意事項再填寫本頁) 〇1口 = 35°(：)。分子量很高（超過100，000)， 多分散性（Mw/Mm)大約爲2 ，如圖8的GPC所顯 示的，該樹枝體幾乎沒有低分子量或高分子量的雜質。 1 〇 _星塵狀第2代樹枋镰 將氫化鈉，Aldrich 95%( 1 4 3 克， 〇· 〇 5 6 5毫莫耳）加入其中含.有帶10支臂的PEG 化合物（MW = 1 〇，〇 〇 〇 ) ,Shearwater Polymers 9 9 % ( 5 6 . 5克.〇. 0565毫莫耳的羥基）的 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公兼 1—~ ~ Z4 - 320784 A7 B7 五、發明説明（22) THF ( 2 0 0毫升）中。在羥基都被轉換成醇鹽後，加 入 3 —溴一1，2 —丙二醇 Aldrich 9 9 % ( 8 . 7 6 克，0. 565毫莫耳）。在反應完全後，加入氫化鈉，

Aldrich 9 5% (2. 8 6 克，0. 1 1 3 毫莫耳）〇 在氫化鈉反應後，使反應槽在冰浴中冷卻1小時。使環氧 乙烷冷卻至一1 3 °C，然後加至反應混合物中。使混合物 在3 0 0毫升Pa r r壓力的反應槽中密封。在定期搅拌 2 4小時下使反應槽升溫至室溫，可導致壓力上升至5 p s i 。在2 4小時後，使反應槽加熱至6 0 °C (起始壓 力=2 0 p s i )並維持2 4小時。在冷卻到室溫後，將 一半的褐色反應混合物倒入2 5 0毫升的二乙醚中以生成 白色結晶狀的沉澱物。使沉澱物在高度眞空中達2 4小時 乾燥以生成白色粉末（62. 3克，產率79. 6%)。 11.星塵狀第3代樹枝髓 將氣化納，Aldrich 95%( 1 . 4 3 克， 0. 5 6 5奄莫耳）加入其中含有寅施例10反應產物

(84. 75克，0. 565毫莫耳的羥基）的THF (2 0 0毫升）中。在羥基都被轉換成醇鹽後，加入3 — 溴-1，2 —丙二醇 Aldrich 9 9% ( 8. 7 6 克， 0· 05 6 5毫莫耳）。藉著置測pH値來監控反應的進 行。在反應完全後，加入氫化鈉，Aldrich 9 5 % ( 2. 85克，0.113毫莫耳）。在氫化鈉反應後，使

反應槽在冰浴中冷卻1小時。使環氧乙烷冷卻至一 1 3 °C 本紙張尺度逍用中國國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公釐）~~~ I!---5------tT------^「 (請先Μ·讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 經濟部中央樣隼局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（23) ，然後加至反應混合物中。使混合物在3 0 0毫升 Pa r r壓力的反應槽中密封。在定期搅拌2 4小時下使 反應槽升溫至室溫，可導致壓力上升至5ps i 。在2 4 小時後，使反應槽加熱至6 0 °C (起始壓力=2 0 p s i )並維持2 4小時。在冷卻到室溫後，將一半的褐色反應 混合物倒入2 5 0毫升的二乙醚中以生成白色結晶狀的沉 澱物。使沉澱物在高度眞空中達乾燥2 4小時以生成白色 粉末（88. 2克，產率95. 6%)。 交聯榭枝骼合成窗施例 1 2 . HMD I交聯樹枝體的合成一DP = 7 緩慢將六伸甲基二異氰酸鹽（0. 291克，1. 7 毫莫耳）加入維持在3 °C含有賁施例2產物（5 . 0克， 2 . 3毫莫耳）的THF ( 1 0毫升）中，這可產生一個 放熱反應。在搅拌3小時後，可明顯產生凝膠狀的材料。 以水沖洗產物來使半數的材料溶解。水不可溶部份明顯呈 現出高度交聯，而水可溶部份則可能只有輕微交聯。乾燥 後，水可膨脹的不溶解材料會變成橡膠狀的黃色固體。 13. HMD I交聯樹桉骼的合成- DP = 40 緩慢將六伸甲基二異氰酸鹽（0. 2 0 4克， 1. 2 2毫莫耳）加入維持在—2 0 °C含有實施例4產物 (5. 0克，4. 1毫莫耳）的四氫呋喃，其爲放熱反應 。在8 0 °C撹拌1小時後，明顯看到淺黃褐色膠狀物。用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） II.------ί I * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（24) 水清洗產物，約有一半的物質因此而溶解。水不可溶部份 明顯呈現出髙度交聯，而水可溶部份則可能只有輕微交聯 。乾燥後，水可膨脹的不溶解材料會變成橡膠狀的黃色固 體。 14.馑解質 將實施例9的產物（60. 0克）加到混合器中，並 使加熱至6 0 °C來生成褐色液體。將過氯酸鋰（14. 3 克，Li :樹枝體PEO中氧的比値爲1 0 : 1 )加入， 並使混合器搅拌3小時，其後所有的鹽類都已溶解。使混 合物冷卻至室溫。將兩個樣品移走，並分別加入3 %和 _ 1 0%的3 : 1碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯。以Stonehart A s s 〇 c i a t e s 的 P 〇 t e n t i 〇 s t a t B C 1 2 0 0 --種使用密封 電極的Solartron 1250型頻率反應分析儀—來量測導電度 (圖1 0 )。差示掃描卡計（DSC)的熱亞圖（ thermogram )顯示不含鹽類的樹枝體在3 5 °C時有1 1 1 J/g的尖銳熔融吸熱値，如圖9 a所顯示的。帶有鹽類 者其熔融吸熱値會下降（12J/g)，如圖9b所顯示 的。圖9 a中之1 1 1 J/g的尖銳熔融吸熱値顯示有髙 的結晶度。圖9 b顯示加入鋰：PEO中氧的比値爲1 0 :1的過氯酸鋰可使結晶度大幅下降。圖10顯示導電度 在將鋰：PEO中氧的比値爲10:1的過氯酸鋰加入後 以較不含溶劑樹枝體溫度爲函數的圖形（曲線A)，以及 在加入3% (曲線B)和1 0% (曲線C)之碳酸乙烯酯 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） I - I IWI— I -I I— I Φ * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央梯準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（25) /碳酸丙烯酯爲3 : 1的混合物後對同一電解質的圖形。 這些數據顯示本發明的巨分子材料可用作電化學電池的電 解質。 其DP=1 0至4 0的樹枝體具有1 7至4 4°C的熔 點，同時存在有較髙的DP値可產生較髙熔點的一般傾向 。其DP=8 0至1 2 0的樹枝體具有3 5至4 4°C的溶 點。各個樹枝體顯示最高有1 〇°C的變異數。比如實施例 6的反應產物（其約略的理論分子置=4 1 ，0 0 0 )在 第一次DSC掃描時顯示出4 0°C的熔融吸熱値。該樹枝 體已有從溶液中沉濂出來。在使樣品冷卻以便從熔融態中 結晶出來後，第二次掃描顯示出4 9 °C的熔融吸熱値。這 暗示晶體的形成與結晶條件有髙度的相關性。然而，所有 的樹枝體都顯示出比類似分子量的P E G聚合物要較低的 熔點。比如，PEG-4000 (分子量=4000)的 熔點爲6 2 °C，而較高分子量的PEG及PEO聚合物的 熔點在6 2 — 7 1°C之間。樹枝體的理論分子董最高可爲 1 3 0 ，0 0 0。樹枝體不只是熔點比相同分子董的 PEG者要低得多，同時其結晶度在加入像過氣酸鋰的鹽 類後可高度被抑制。比如其中每個氧相對過氯酸鋰之比値 爲1 0 : 1的PEG— 4 0 0 0在室溫時爲髙度結晶的， 然而帶有類似過氯酸鋰比値的實施例7反應產物卻是一個 相當非黏性的液體。D S C掃描結果顯示只有很少的結晶 度和很明顯的玻璃轉移現象，這表示混合物大部份是無定 形的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-1.>------^I * 【 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T -28 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（26) 本發明電解質在約2 4 °C時的導電度較宜超過1 0 ^ S/cm，更適宜超過1 0-5S/cm。本發明聚合物巨 分子材料的分子量將比約1 5 0 0大，較宜落在約 5 0，0 0 0至約5 0 0，〇 〇 〇或如有交聯則在以上的 範園內。 適用於本發明操作的聚合物巨分子材料例子如下： 1 .其結構如圖4顯示的乙氧基化三乙醇胺。 2.其結構如圖5顯示的乙氧基化戊胺。 3 .其結構如圖6顯示的乙氧基化聚烯丙醇。 4.其結構如圖7顯示的乙氧基化聚烷醇。 5 .乙氧基化聚醇。 6 .乙氧基化聚醇。 7 ·乙氧基化多糖。 8 .乙氧基化聚絲氨酸。 9. 乙氧基化聚乙烯醇。 10. 乙氧基化聚甘油。 11. 乙氧基化經還原的多糖。 適用於本發明的正價離子物種可選自L i +、N a*、 K +、C R b+、R4N +、Mg2+、c a2+，而相對 應的負價離子物種可選自鹵素、〇?33〇3-、（：1〇4-、A s F6_、P F6—、甲川化基（methide)、雙過鹵素 酿基一或碌醯基—醯亞胺、B F 4—、S C N-、 OOCR，-，其中R —是選自烷基、烯基、炔基和芳基。 一種適用於本發明的陰離子材料可含有一個活性陰離 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS〉Α4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Of

、1T ^0734 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（27) 子材料，比如二氧化錳（Μη 〇2)，一氟化碳，釩的氧 化物-比如五氧化釩，像鉻酸根和鉻酸銀鋇和鉻酸銀釩的 金屬鉻酸鹽；像氧化鎳、氧化鉛、氧化鋇鉛和氧化銅的金 屬氧化物；像硫化銅和硫化鐵的硫化物；像錳、鈷、鎳道 類金屬，像聚苯胺、聚吡咯聚乙炔的具電子導電性聚合物 ，和鎘的氫化鋰鹽化（lithiated)金屬氧化物。較佳的 碳質材料爲乙炔或爐黑（furnace balck)。 適合與本發明一起 使用在電化學電池的陽極包括鋰 ，鋰合金，其他的鹸金屬和鹸土族金颶壚比如鈉、鉀、鈣 或錢，以及具有上述插入或間插（intercalation)能力 的材料，比如W〇2、石墨或石墨化的碳。較佳爲鋰和具 有材料上插入或間插能力之鋰的鋰合金。 電解質電池可以各種不同的層壓物來形成外包裝以提 供電池另外的保護作用。然而，如果電池是被包覆在像聚 醯胺、米拉（mylar)或金屬化聚乙烯薄膜的薄膜中時， 則稍後要對電池導電端與電池外部之間的電子接觸。這可 藉著在薄膜上提供一個開口來達到，如此各個導電端都有 一個選定的區域可曝露出來。 適用於本發明的導電端薄片可以是銅、鎳、不銹鋼等 等，其中以銅是較佳的電流收集器。大多數平面電池應用 的導電端厚度較宜在〇. 〇〇05至0. 05英吋厚。 聚合物電解皙雷池窗施例 實施例15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ Λ 、1Τ i- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 30 3^0784 Α7 Β7 五、發明説明（28) 樣品電池的製備是使用3密耳（mii)厚的鋰片作爲 陽極，陰極則包含：8 _ 5 5毫克的氧化錳和2克的碳， 電解質包含有：〇_ 2克的實施例5反應產物和〇. 〇5 克的鋰鹽一 L ί C 1 〇4。 電池的組合是使電解質沿著分離器來分散在陽極和陰 極之間。將一片銅片沿著陽極擺放，另一片銅片則沿著陰 極擺放。對電池進行測試發現有一個3. 2伏特的開放電 路電壓。沿著2 7歐姆負載來使電池放電，可每小時輸送 出2. 88毫安培的输出。 要了解的是，可在不背離如所附申請專利範圍所定義 之本發明精神和範圍下來對這裡說明的本發明較佳體系作 修改和變化。 ----i------^4 ί r Λ (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁)

，1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公嫠）_ ^

Claims (1)

1. 扣〇784 A8 B8 C8 D8

   六、申請專利範圍 ------— 附件二A : 第84 1 04 590號專利申請案 中文申請專利範圔修正本 民國85年4月修正

   1 .—種使用於電化學電池且包含至少一個溶解於巨 分子材料中之正價離子物種的電解質，該巨分子材料包含 —個具有支鏈樹枝體結構的寡聚物、聚合物或共聚物，而 該結構則是由其上接有至少三個線型或支鏈聚合物臂並由 該核向外延伸的聚合物核或非聚合物核所構成，並且各別 背的平均分子量相對於核的分子量比値至少爲1，而核上 每個支鏈點的核重覆單元數目小於25。 Γ 2 .如申請專利範圍第1項的電解質，其中該巨分子 材料有另外交聯或以共聚物交聯或併入延伸的聚合物結構 中〇 L 3. 如申請專利範圍第1項的電解質，其中每個核支 鏈點的核重覆單元數目是在1和2 0之間。 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印装 4. 如申請專利範圍第3項的電解質，其中每個核支 鏈點的核重覆單元數目是在1和4之間。 5. 如申請專利範圍第1項的電解質，其中該臂含有 線型聚合物鏈。 6 .如申請專利範圍第1項的電解質，其中至少一個 該臂含有至少一個另外的支鏈，以及該臂含有至少兩個支 鏈點。 7.如申請專利範圍第1項的電解質，其中該巨分子 本紙張尺度逋用中國國家揉率（匚阳）八4規格（210父297公釐） Ο 784 Α8 Β8 C8 --·—___ D8___:_ A'申請專利範圍 材料.是選自其每個臂含有至少一個能夠使離子物種錯合化 或媒合之極性實體的樹枝體。 8. 如申請專利範圍第7項的電解質，其中該巨分子 材料是選自其每個聚合物重覆單元中其每個臂含有至少一 個能夠使離子物種錯合化或媒合之極性實體的樹枝體。 9. 如申請專利範圍第1項的電解質，其中該臂是脂 族臂，它們含有選自氧、氮、硫、鉀、矽氧烷和其混合物 或合金的雜原子單元，以及其中該雜原子單只有與碳原子 鍵結。 1 0.如申請專利範圍第9項的電解質，其中該巨分 子材料含有脂族核，同時該核含有選自氧、氮、硫、鉀、 较氧烷和其混合物或合金的雜原子單元，以及其中該雜原 子單元只有與碳原子鍵結。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項的電解質，其中該核 含有氮以及這些臂含有氧。 1 2.如申請專利範圍第1項的電解質，其中該巨分 子材料是選自其中在臂鏈段上的聚合物重覆單元數目爲大 於4的樹枝體。 1 3.如申請專利範圍第1 2項的電解質，其中該巨 分子材料是選自其中在臂鏈段上的聚合物重覆單元數目爲 大於1 0的樹枝體。 1 4.如申請專利範圍第1 〇項的電解質，其中該巨 分子材料是選自其中在臂鏈段上的聚合物重覆單元數目爲 大於2 0的樹枝體。 本紙張尺度逍用申國國家梂準（CNS ) Λ4洗格（210X297公釐） 請 先 聞 背 面 之 注 旁 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印策 32〇784 、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 1 5 如 串 請 專 利 範 圔 第 1 項 的 « 解質 9 其 中該 巨 分 子 材料 是 選 白 乙 氧 基 化 聚 乙 撑 亞 胺 Λ 乙 氧基 化 聚 胺 > 乙 氧 基 化 聚 烯 丙 醇 乙 氧 基 化 聚 醇 類 乙 氧 基化 多 糖 乙 氧 基 S 請 先 閲 化 聚 絲 氨 酸 *> 乙 氧 基 化 聚 乙 烯 醇 N 乙 氧 基化丨 聚 甘 油 乙 氧 基 化 三 乙 醇 胺 、 和 乙 氧 基 化 經 還 原 的 多 糖。 讀 背 面 1 6 如 串 請專 利 範 圍 第 1 項 的 電 解質 其 中正 價 離 之 注 意 子 物 種 是 選 白 至 少 一 個 L i N c K +、 及R > 4 N 事 項 再 > Μ S 2 + C a 2 + •s C F 3 S 0 3 C 0 4 A s F 6 - t 本 > Ρ F 6 、 甲 川 化 基 、 雙 過 鹵 素 醯: .基 — 或磺· 睡 基 -醯 亞 胺 頁 .、 Β F 4 \ S C N 、和 0 0 C R * •的基_， 其中R •是 選 白 院 基 Λ 烯 基 炔 基 或 芳 基 〇 1 7 如 丰 請 專 利 範 圍 第 1 項 的 電 解質 9 其 中含有 增 塑 劑 是 選 白 碳 酸 乙 烯 酯 、 碳 酸 丙 烯 酸 r 一 丁 內 酯 、 正 甲 基 吡 咯 院 酮 > 甲 酸 甲 酯 > 碳 酸 二 甲 酯 碳酸 二 乙 酯 四 氫 呋 喃 2 Μ e — T Η F 、 和 聚 乙 一 醇 的 基團 0 1 8 一 種 含 有 — 個 具 有 支 鏈 樹枝 體結> 辑 之 寡聚 物 聚 合 物 或 共 聚 物 的 巨 分 子 材 5 而 該 結 構 則是 由 其 上接 有 至 少 三 個 線 型 或 支 鏈 聚 合 物 臂 並 由 該 核 向 外延 伸 的 聚合 物 核 經濟部中央揉準局貝工消費合作杜印装 或非聚合物核所構成，並且臂的平均分子置相對核的分子 置比値至少爲1 ;該上每個支鏈點的核重覆單元數目小於 2 5 ;其中該巨分子材料有另外交聯或以共聚物納入延伸 的聚合物結構中；其中該核和這些臂是脂族的；以及其中 各個該臂含有至少一個可使離子物種錯合化或媒合的極性 實體。 本紙張尺度適用t國國家椹準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 扣〇784 >、申請專利範圍 •1 9.如申請專利範圍第1 8項的巨分子材料，其中 各個該聚合物臂在每個聚合物重覆單元中含有至少一個可 使離子物種錯合化或媒合的極性實體。 請 先 閱 面 之 注

   2 0.如申請專利範困第1 8項的巨分子材料，其中 道些臂含有線型聚合物鏈。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項的巨分子材料，其中 該極性實體是由至少一個選自氧、氮和硫的雜原子物種所 構成，以及該雜原子是以只和碳原子直接鍵結方式來納入 聚合物鍵中。 2 2.如申請專利範圍第1 8項的巨分子材料，其中 每個核支鏈的核重覆單元數目在1和20之間。 I 2 3.如申請專利範圍第2 2項的巨分子材料，其中 訂 每個核支鏈單元的核重覆單元數目在1和4之間。 丨 24_如申請專利範圍第18項的巨分子材料，其中 這些臂含有至少一個另外的支鏈。 經 濟 部 中 央 m 準 局 貝 工 消 費 合 作 社 印 装 2 5.如申請專利範圍第1 8項的巨分子材料，其中 該核含有選自氧、氮、硫、鉀、矽氧烷及其混合物或合金 的雜原子單元，以及其中該雜原子單元只與碳原子鍵結。 2 6 ·如申請專利範圍第1 8項的巨分子材料，其中 臂鏈段上聚合物重覆單元數目大於4，但小於5 0 〇。 2 7.如申請專利範圍第2 6項的巨分子材料，其中 每個鏈段含有超過1 0個，但少於5 0 0個的重覆單元。 2 8.如申請專利範圍第2 6項的巨分子材料，其中 每個鏈段含有超過2 0個，但少於5 0 0個的重覆單元。 本紙張尺度逋用中S國家核率（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 . B8 C8 - D8 々、申請專利範圍 .2 9 .如申請專利範圍第1 8項的巨分子材料，其中 該巨分子材料是選自乙氧基化聚乙撑亞胺；乙 氧基化三 乙醇胺、乙氧基化聚胺、乙氧基化聚烯丙醇、乙氣基化聚 醇類、乙氧基化多糖、乙氧基化經還原的多糖、乙氣基化 聚甘油、乙氧基化聚絲氨酸和乙氣基化聚乙烯醇。 (請先閲讀背面之注^項再填寫本頁) 訂 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS〉A4洗格（210X297公釐）