TWI711653B - 聚合物與鋰電池 - Google Patents

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Abstract

一種聚合物與鋰電池。所述聚合物由含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物進行聚合反應而得，其中所述含至少一個乙烯性不飽和基的化合物為馬來醯亞胺系化合物，且所述親核性化合物選自由單馬來醯亞胺、巴比妥酸、巴比妥酸衍生物、硫代巴比妥酸、硫代巴比妥酸衍生物、三聚氰酸、三聚硫氰酸、脲嘧啶、硫脲嘧啶及其組合所構成的族群。

Description

聚合物與鋰電池
本發明是有關於一種聚合物與電池，且特別是有關於一種用於鋰電池的聚合物與鋰電池。
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的市場需求量與日遽增。因此，現今對二次鋰電池的諸如輕質耐用、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是相當高的。
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結構穩定性且具有高性能是目前此領域技術人員所欲達成的目標之一。
本發明提供一種聚合物，其可應用於鋰電池的陰極材料，使得鋰電池具有良好的性能。
本發明提供一種鋰電池，其具有上述的聚合物。
本發明的聚合物由含至少一個乙烯性不飽和基（ethylenically unsaturated group）的化合物、聚醚胺（polyetheramine）化合物與親核性化合物進行聚合反應而得，其中所述含至少一個乙烯性不飽和基的化合物為馬來醯亞胺系（maleimide-based）化合物，且所述親核性化合物選自由單馬來醯亞胺（monomaleimide，MI）、巴比妥酸（barbituric acid，BTA）、巴比妥酸衍生物、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBTA）、硫代巴比妥酸衍生物、三聚氰酸（cyanuric acid，CA）、三聚硫氰酸（trithiocyanuric acid，TCA）、脲嘧啶（uracil，UR）、硫脲嘧啶（thiouracil，TUR）及其組合所構成的族群。
在本發明的聚合物的一實施例中，所述含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、所述聚醚胺化合物與所述親核性化合物的莫耳比例如介於1：1：5至5：1：1之間。
在本發明的聚合物的一實施例中，所述馬來醯亞胺系化合物例如為單馬來醯亞胺或雙馬來醯亞胺（bismaleimide，BMI）。
在本發明的聚合物的一實施例中，所述聚醚胺化合物包括單胺（monoamine）、二胺（diamine）或三胺（triamine）。
在本發明的一實施例中，所述聚合反應的反應溫度例如介於25 °C至200 °C之間。
在本發明的一實施例中，所述聚合反應的反應時間例如介於0.5小時至8小時之間。
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，且陰極包括上述的聚合物。隔離膜配置於陽極與陰極之間，且隔離膜、陽極與陰極定義出容置區域。電解液配置於容置區域中。封裝結構包覆陽極、陰極及電解液。
在本發明的鋰電池的一實施例中，所述電解液包括有機溶劑、鋰鹽以及添加劑，其中所述添加劑例如為單馬來醯亞胺、聚馬來醯亞胺（polymaleimide）、雙馬來醯亞胺、聚雙馬來醯亞胺（polybismaleimide）、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）或其混合物。
基於上述，透過使用上述的含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物來製備，本發明的聚合物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，下文特舉實施例，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逐一列舉所述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了所述數值範圍內的任意數值，以及涵蓋由所述數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍。
在本文中，有時以鍵線式（skeleton formula）表示化合物的結構。這種表示法可以省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，當結構式中有明確繪出官能基時則以所繪示者為準。
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聚合物，本發明提出了可達到上述優點的聚合物。以下，特舉實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。
本發明的實施例提出一種聚合物，其是由含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物進行聚合反應而得。
在本發明中，含至少一個乙烯性不飽和基的化合物為馬來醯亞胺系化合物。馬來醯亞胺系化合物例如為單馬來醯亞胺或雙馬來醯亞胺。
在本發明中，聚醚胺化合物例如為亨斯邁公司（Huntsman Corporation）製造的Jeffamine-M-1000、Jeffamine-D-400或Jeffamine-T-400。
在本發明中，親核性化合物選自由單馬來醯亞胺、巴比妥酸、巴比妥酸衍生物、硫代巴比妥酸、硫代巴比妥酸衍生物、三聚氰酸、三聚硫氰酸、脲嘧啶、硫脲嘧啶及其組合所構成的族群。上述的單馬來醯亞胺亦可稱為2,5-吡咯烷酮（2,5-pyrrolidone）。
在本發明的實施例中，藉由使含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物於溶劑中進行反應來得到聚合物。進一步說，在本實施例中，可利用麥可加成反應（Michael addition reaction）使至少一個乙烯性不飽和基的化合物與聚醚胺化合物溶於溶劑中來進行聚合而形成預聚物（prepolymer），然後再利用麥可加成反應或自由基共聚合反應（free radical copolymerization reaction）使所述預聚物與親核性化合物溶於溶劑中來進行聚合，以形成本發明的聚合物。然而，本發明不限於此。在其他實施例中，利用麥可加成反應或自由基共聚合反應使至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物溶於溶劑中來進行聚合，以形成本發明的聚合物。
在本發明的實施例中，所使用的含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物的莫耳比例如介於1：1：5至5：1：1之間。若含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物的莫耳比低於1：1：5，則反應性不佳。若含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物的莫耳比高於5：1：1，則容易造成電化學副反應發生。上述聚合反應的溫度例如是介於25 °C至200 °C之間，反應時間例如是介於0.5小時至8小時之間。
在本發明中，上述的溶劑可為有機溶劑，其實例包括N-甲基吡咯烷酮（N-methyl pyrrolidone，NMP）、二甲基甲醯胺（dimethylformamide，DMF）、二甲基亞碸（dimethyl sulfoxide，DMSO）或二甲基乙醯胺（dimethylacetamide，DMAC）。上述的溶劑可單獨使用或混合使用。
此外，上述的麥可加成聚合反應亦可在催化劑的存在下進行。也就是說，將上述各反應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25 °C至80 °C之間，反應時間例如介於0.5小時至2小時之間。上述的催化劑例如是三乙基胺（triethylamine）或三苯基膦（triphenylphosphine，TPP），且催化劑的添加量例如是1重量份至10重量份。
以下將對製備本發明的聚合物的聚合反應作示例性說明，且這些示例並非用以限定本發明。
含至少一個乙烯性不飽和基的化合物與聚醚胺化合物的預聚物的製備
使用雙馬來醯亞胺（BMI）作為含至少一個乙烯性不飽和基的化合物，使用Jeffamine-M-1000作為聚醚胺化合物，且使用N-甲基吡咯烷酮（NMP）作為溶劑。雙馬來醯亞胺與聚醚胺（PE-NH 2）可進行麥可加成反應來形成預聚物（PE-N-BMI）。
麥可加成反應：
Figure 02_image001
（R為-(CH 2) 2-、-(CH 2) 6-、-(CH 2) 8-、聚醚基（polyether group）、
Figure 02_image003
、
Figure 02_image005
、
Figure 02_image007
、
Figure 02_image009
、
Figure 02_image011
或
Figure 02_image013
，x = 19，y = 3，R'為-CH 3，n為聚合度（degree of polymerization））
>示例1>
分別使用巴比妥酸（BTA）與硫代巴比妥酸（TBTA）作為親核性化合物。巴比妥酸（或硫代巴比妥酸）與上述預聚物（PE-N-BMI）可進行麥可加成反應與自由基共聚合反應來形成本發明的聚合物。 自由基聚合反應：
Figure 02_image015
（X為O或S，n為聚合度） 麥可加成反應：
Figure 02_image017
（X為O或S）
>示例2>
分別使用三聚氰酸（CA）與三聚硫氰酸（TCA）作為親核性化合物。三聚氰酸（或三聚硫氰酸）與上述預聚物（PE-N-BMI）可進行麥可加成反應來形成本發明的聚合物。 麥可加成反應：
Figure 02_image019
（X為O或S）
>示例3>
使用單馬來醯亞胺（MI）作為親核性化合物。單馬來醯亞胺與上述預聚物（PE-N-BMI）可進行麥可加成反應與自由基共聚合反應來形成本發明的聚合物。 麥可加成反應：
Figure 02_image021
（n為聚合度） 自由基聚合反應：
Figure 02_image023
（n為聚合度）
>示例4>
分別使用脲嘧啶（UR）與硫脲嘧啶（TUR）作為親核性化合物。脲嘧啶（或硫脲嘧啶）與上述預聚物（PE-N-BMI）可進行麥可加成反應與自由基共聚合反應來形成本發明的聚合物。 麥可加成反應：
Figure 02_image025
（X為O或S） 自由基聚合反應：
Figure 02_image027
（X為O或S，n為聚合度）
本發明的聚合物可應用於鋰電池的陰極材料中。進一步而言，本發明的聚合物可於陰極材料表面上形成保護層，且由於本發明的聚合物具有高熱反應性、高熱穩定性及剛硬的化學結構，因此可有效地阻絕高溫環境對陰極結構的破壞。如此一來，在高溫環境下，具有包括本發明的聚合物的陰極材料的鋰電池可具有良好的電容量、電池效率與安全性，並具有優異的電池循環壽命。
以下將對包括本發明的聚合物的鋰電池進行說明。
圖1為依照本發明實施例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。
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。上述的碳化物例如是碳粉體、石墨、碳纖維、奈米碳管、石墨烯或其混合物。然而，在其他實施例中，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、鎳箔或高導電性不鏽鋼箔。陰極材料104b包括本發明的聚合物以及鋰與過渡金屬的混合氧化物（lithium mixed transition metal oxide）。鋰與過渡金屬的混合氧化物例如是LiMnO 2、LiMn 2O 4、LiCoO 2、Li 2Cr 2O 7、Li 2CrO 4、LiNiO 2、LiFeO 2、LiNi xCo 1-xO 2、LiFePO 4、LiMn 0.5Ni 0.5O 2、LiMn 1/3Co 1/3Ni 1/3O 2、LiMc 0.5Mn 1.5O 4或其組合，其中0>x>1，Mc為二價金屬。
以陰極材料104b的總重為100重量份計，聚合物的含量例如為0.5重量份至5重量份（較佳為1重量份至3重量份），鋰與過渡金屬的混合氧化物的含量例如為80重量份至95重量份。若聚合物的含量低於0.5重量份，則電池安全特性不明顯。若聚合物的含量高於5重量份，則電池循環壽命不佳。
此外，鋰電池100可更包括高分子黏著劑（polymer binder）。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，且陰極材料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、三聚氰胺樹脂或其組合。
隔離膜106配置於陽極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的材料為絕緣材料，例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或由上述材料所構成的複合結構（例如PE/PP/PE）。
電解液108配置於容置區域110中。電解液108包括有機溶劑、鋰鹽以及添加劑。有機溶劑的添加量例如為電解液108的55 wt%至90 wt%，鋰鹽的添加量例如為電解液108的10 wt%至35 wt%，添加劑的添加量例如為電解液108的0.05 wt%至10 wt%。然而，在其他實施例中，電解液108也可不含有添加劑。
有機溶劑例如是γ-丁基內酯、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）或其組合。
鋰鹽例如是LiPF 6、LiBF 4、LiAsF 6、LiSbF 6、LiClO 4、LiAlCl 4、LiGaCl 4、LiNO 3、LiC(SO 2CF 3) 3、LiN(SO 2CF 3) 2、LiSCN、LiO 3SCF 2CF 3、LiC 6F 5SO 3、LiO 2CCF 3、LiSO 3F、LiB(C 6H 5) 4、LiCF 3SO 3或其組合。
添加劑例如是單馬來醯亞胺、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的共聚物、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)馬來醯亞胺與2,6-二甲苯基馬來醯亞胺所構成的族群。
封裝結構112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。
特別一提的是，陰極104可以透過在現有的電池製程中於陰極材料中添加本發明的聚合物來形成，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在高溫下的電容量、電池效率及充放電循環壽命，且使得鋰電池100具有較高的安全性。
以下將以實驗例與比較例來對本發明的聚合物的效果進行說明。
>實驗例1>
陽極的製備
將金屬鋰剪裁至適當形狀後直接置入以形成陽極。
陰極的製備
將1重量份（1 g）的雙馬來醯亞胺（BMI）與聚醚胺化合物（Jeffamine-M-1000，亨斯邁公司（Huntsman Corporation）製造）（莫耳比為2：1）加入裝有19重量份的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在70 °C的溫度下反應8小時，以製備預聚物（PE-N-BMI）。然後，以莫耳比為1：2的比例，將巴比妥酸（BTA）加入含預聚物（PE-N-BMI）的溶液中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備實驗例1的聚合物來作為陰極材料添加劑。(莫耳比為BMI：Jeffamine-M-1000：BTA = 2：1：1)
接著，將89重量份的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的實施例1的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
將LiPF 6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（體積比為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，且LiPF 6作為電解液中的鋰鹽。
鋰電池的製作
以聚丙烯（polypropylene）作為隔離膜來將陽極及陰極隔開，並定義容置區域。然後，於陽極及陰極之間的容置區域內加入上述電解液。之後，以封裝結構密封上述結構，以完成實驗例1的鋰電池的製作。
>實驗例2>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例2的陽極。
陰極的製備
將1重量份（1 g）的雙馬來醯亞胺（BMI）與聚醚胺化合物（Jeffamine-M-1000）（莫耳比為2：1）加入裝有19重量份的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在70 °C的溫度下反應8小時，以製備預聚物（PE-N-BMI）。然後，以莫耳比為1：2的比例，將硫代巴比妥酸（TBTA）加入含預聚物（PE-N-BMI）的溶液中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備實驗例2的聚合物來作為陰極材料添加劑。（莫耳比為BMI：Jeffamine-M-1000：TBTA = 2：1：1）。
接著，將89重量份的LiNi 0. 5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的實驗例2的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例2的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例2的鋰電池。
>實驗例3>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例3的陽極。
陰極的製備
將1重量份（1 g）的雙馬來醯亞胺（BMI）與聚醚胺化合物（Jeffamine-M-1000）（莫耳比為2：1）加入裝有19重量份的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在70 °C的溫度下反應8小時，以製備預聚物（PE-N-BMI）。然後，以莫耳比為2：3的比例，將三聚氰酸（CA）加入含預聚物（PE-N-BMI）的溶液中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備實驗例3的聚合物來作為陰極材料添加劑。（莫耳比為BMI：Jeffamine-M-1000：CA = 3：1.5：2）
接著，將89重量份的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的實驗例3的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例3的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例3的鋰電池。
>實驗例4>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例4的陽極。
陰極的製備
將1重量份（1 g）的雙馬來醯亞胺（BMI）與聚醚胺化合物（Jeffamine-M-1000）（莫耳比為2：1）加入裝有19重量份的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在70 °C的溫度下反應8小時，以製備預聚物（PE-N-BMI）。然後，以莫耳比為2：3的比例，將三聚硫氰酸（TCA）加入含預聚物（PE-N-BMI）的溶液中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備實驗例4的聚合物來作為陰極材料添加劑。（莫耳比為BMI：Jeffamine-M-1000：TCA = 3：1.5：2）
接著，將89重量份的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的實驗例4的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例4的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例4的鋰電池。
>實驗例5>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例5的陽極。
陰極的製備
將1重量份（1 g）的雙馬來醯亞胺（BMI）與聚醚胺化合物（Jeffamine-M-1000）（莫耳比為2：1）加入裝有19重量份的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在70 °C的溫度下反應8小時，以製備預聚物（PE-N-BMI）。然後，以莫耳比為1：2的比例，將單馬來醯亞胺（MI）加入含預聚物（PE-N-BMI）的溶液中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備實驗例5的聚合物來作為陰極材料添加劑。（莫耳比為BMI：Jeffamine-M-1000：MI = 2：1：1）
接著，將89重量份的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的實驗例5的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例5的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例5的鋰電池。
>實驗例6>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例6的陽極。
陰極的製備
將1重量份（1 g）的雙馬來醯亞胺（BMI）與聚醚胺化合物（Jeffamine-M-1000）（莫耳比為2：1）加入裝有19重量份的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在70 °C的溫度下反應8小時，以製備預聚物（PE-N-BMI）。然後，以莫耳比為1：2的比例，將脲嘧啶（UR）加入含預聚物（PE-N-BMI）的溶液中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備實驗例6的聚合物來作為陰極材料添加劑。（莫耳比為BMI：Jeffamine-M-1000：UR = 2：1：1）
接著，將89重量份的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的實驗例6的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例6的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例6的鋰電池。
>實驗例7>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例7的陽極。
陰極的製備
將1重量份（1 g）的雙馬來醯亞胺（BMI）與聚醚胺化合物（Jeffamine-M-1000）（莫耳比為2：1）加入裝有19重量份的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在70 °C的溫度下反應8小時，以製備預聚物（PE-N-BMI）。然後，以莫耳比為1：2的比例，將硫脲嘧啶（TUR）加入含預聚物（PE-N-BMI）的溶液中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備實驗例7的聚合物來作為陰極材料添加劑。（莫耳比為BMI：Jeffamine-M-1000：TUR = 2：1：1）
接著，將89重量份的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的實驗例7的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例7的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備實驗例7的鋰電池。
>比較例1>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備比較例1的陽極。
陰極的製備
將雙馬來醯亞胺（BMI）與巴比妥酸（BTA）（莫耳比為2：1）加入裝有N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑的反應器中，在130 °C的溫度下反應8小時，以製備比較例1的聚合物。
接著，將89重量份的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2、5重量份的聚二氟乙烯（PVDF）與5重量份的乙炔黑（導電粉末）均勻混合於N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑中。然後，將1重量份的比較例1的聚合物加入上述的混合溶液中，以形成陰極材料。之後，在將陰極材料塗佈於鋁箔之後，進行乾燥、壓縮並剪裁以形成陰極。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備比較例1的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備比較例1的鋰電池。
>比較例2>
陽極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備比較例2的陽極。
陰極的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備比較例2的陰極，除了比較例2的陰極材料中不含陰極材料添加劑。
電解液的製備
按照與實驗例1相同的製備方法製備比較例2的電解液。
鋰電池的製作
按照與實驗例1相同的製備方法製備比較例2的鋰電池。
充電放電循環測試
使用恆電位儀（型號VMP3）在室溫環境下以固定電流/電壓對實驗例與比較例的鋰電池進行充電放電循環測試，其量測結果示於圖2中。由圖2可以看出，具有本發明的聚合物的實驗例1至實驗例7的鋰電池的循環壽命（cycle life）明顯高於比較例1與比較例2的鋰電池的循環壽命。由此可知，本發明的聚合物可有效地改善鋰電池的效能。此外，此結果亦證實本發明的聚合物確實可被現有的鋰電池所接受，並得以改善鋰電池的安全性質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，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為依照本發明實施例的鋰電池的剖面示意圖。 圖2為本發明的實驗例與比較例的鋰電池在室溫下的充電放電循環次數與放電電容量的關係圖。

Claims (5)

  1. 一種聚合物，由含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、聚醚胺化合物與親核性化合物進行聚合反應而得，其中所述聚合反應的反應溫度介於25℃至200℃之間，且所述聚合反應的反應時間介於0.5小時至8小時之間，其中所述含至少一個乙烯性不飽和基的化合物為馬來醯亞胺系化合物，且所述親核性化合物選自由單馬來醯亞胺、硫代巴比妥酸、硫代巴比妥酸衍生物、三聚氰酸、三聚硫氰酸、脲嘧啶、硫脲嘧啶及其組合所構成的族群，其中所述含至少一個乙烯性不飽和基的化合物、所述聚醚胺化合物與所述親核性化合物的莫耳比介於1：1：5至5：1：1之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的聚合物，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。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的聚合物，其中所述聚醚胺化合物包括單胺、二胺或三胺。
  4. 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3項中任一項所述的聚合物；隔離膜，配置於所述陽極與所述陰極之間，且所述隔離膜、所述陽極與所述陰極定義出容置區域；電解液，配置於所述容置區域中；以及封裝結構，包覆所述陽極、所述陰極及所述電解液。
  5. 如申請專利範圍第4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，且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的共聚物、碳酸亞乙烯酯或其混合物。
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