发明名称 适合作为二次电池之正极活性物质的导电高分子复合体
摘要 一种适合作为二次电池之正极活性物质的导电高分子复合体,包含10-99重量分的一(conjugated electroconductivemacromolecular material)共轭导电高分子,例如聚苯胺,90-1重量分的离子化高分子电解质,后者之组成为10-90重量分的一离子盐,例如Lic104,及90-10重量分的一可与该离子盐形成一电解质的聚合物(polymeric material),例如聚乙烯醇或聚环氧烷。一利用此导电高分子复合体来制备一个二次电池的正极的方法,包含将上述三种成分溶于一合适溶剂(例如N-甲基四氢咯酮,1-methy1-2-pyrrolidinone)中均匀混合,将此混合物浇铸于一合适金属网或片上,例如镍、铝或白金,乾燥该混物中的溶剂而形成一附着于该金属网或片上的薄膜,其中该薄膜正极活性质(positive electrode active material)而该金属网或片为电流汇集层(current collector)。于发明亦揭露一种使用有该正极的一非水溶液二次电池(non-agueoussecondary battery)。
申请公布号 TW293833 申请公布日期 1996.12.21
申请号 TW083102636 申请日期 1994.03.25
申请人 行政院国家科学委员会 台北巿和平东路二段一○六号十八楼 发明人 林良昌;陈寿安
分类号 C08L29/04;C08L79/00;H01M4/00 主分类号 C08L29/04
代理机构 代理人 林圣富 台北巿和平东路二段二○三号四楼;陈展俊 台北巿和平东路二段二○三号四楼
主权项 1.一种制备一导电高分子复合体的方法,包含将1-5 重量 分的聚苯胺、大于0小于1重量分的一离子盐及1重 量分的 一可离子化聚合物溶解于一共同有机溶剂并加予 搅拌而形 成一均匀混合物,在真空及/或加温下蒸发移除该 混合物 中的有机溶剂而获得该导电高分子复合体,其中该 可离子 化聚合物被分散于该聚苯胺中形成1-3微米的分散 粒子, 该共同有机溶剂为N-甲基四氢 咯酮或二甲亚 ,该 离子 盐LiClO@ss4.LiBF@ss4.LiPF@ss4.LiSbF@ss6.LiBr、 LiCl、LiAlCl@ss4.LiSCN、NaPF@ss6.NaSbF@ss6. NaAsF@ss6.NaClO@ss4.NaI、NaCl、KClO@ss4或ZnClO@ ss4金属盐,该可离子化聚合物为聚乙烯醇、聚环氧 乙烷 、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷或环氧乙烷/环氧丙烷 共聚合 物,其数平均分子量大于1000。2.依申请专利范围第 1项之制备方法,其中该均匀混合物 被浇铸于一平面基材上而形成一涂层,及乾燥移除 该涂层 中的有机溶剂而形成一导电高分子复合体薄膜。3 .依申请专利范围第1项之制备方法,其中该共同有 机溶 剂为N-甲基四氢 咯酮。4.一种制备一有机二次电 池的正极的方法,包含将一一聚 苯胺、一离子盐与一可离子化聚合物溶于一共同 有机溶剂 并加予搅拌而形成一均匀混合物,将该均匀混合物 浇铸于 一镍、铝或白金的网或片上而形成一涂层,在真空 及/或 加温下蒸发移除该涂层中的有机溶剂而形成一附 着于该镍 、铝或白金的网或片上的薄膜,其中该聚苯胺、离 子盐与 可离子化聚合物被溶解于该共同有机溶剂的量为 该聚苯胺 10-99重量分,该离子盐与该可离子化聚合物两者重 量和 为90-1重量分,其中10-90重量分为离子盐,90-10重量分 为可离子化聚合物,该可离子化聚合物被分散于该 聚苯胺 中形成1-3微米的分散粒子,该共同有机溶剂为N-甲 基四 氢 咯酮或二甲亚 ,该离子盐为LiClO@ss4.LiBF@ss4 、LiPF@ss4.LiSbF@ss6.LiBr、LiCl、LiAlCl@ss4. LiSCN、NaPF@ss6.NaSbF@ss6.NaAsF@ss6.NaClO@ss4. NaI、NaCl、KClO@ss4或ZnClO@ss4金属盐,该可离子化聚 合物为聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚 环氧丁烷 或环氧乙烷/环氧丙烷共聚合物,其数平均分子量 大于 1000。5.依申请专利范围第4项之制备方法,其中该 共同有机溶 剂为N-甲基四氢 咯酮。6.依申请专利范围第4项之 制备方法,其中该聚苯胺的量 为该可离子化聚合物的1-5倍,而该离子盐的量少于 该可 离子化聚合物。7.依申请专利范围第6项之制备方 法,其中该可离子化聚 合物和该聚苯胺形成团联共聚物。8.依申请专利 范围第4项之制备方法,其中该离子盐为 LiClO@ss4.LiBF@ss4或LiPF@ss6。9.一种制备一有机二次电 池的正极的方法,包含将聚苯胺 、一离子盐与一可离子化聚合物溶于一共同有机 溶剂并加 予搅拌而形成一均匀混合物,将该均匀混合物浇铸 于一平 面基材上而形成一涂层,在真空及/或加温下蒸发 移除该 涂层中的有机溶剂而形成一附着于该平面基材的 薄膜,于 该薄膜的一表面上以蒸镀或溅镀方式形成一镍、 铝或白金 的金属层,及移除该平面基材,其中该聚苯胺、离 子盐与 可离子化聚合物被溶解于该共同有机溶剂的量为 该聚苯胺 10-99重量分,该离子盐与该可离子化聚合物两者重 量和 为90-1重量分,其中10-90重量分为离子盐,90-10重量分 为可离子化聚合物,该可离子化聚合物被分散于该 聚苯胺 中形成1-3微米的分散粒子,该共同有机溶剂为N-甲 基四 氢 咯酮或二甲亚 ,该离子盐为LiClO@ss4.LiBF@ss4 、LiPF@ss4.LiSbF@ss6.LiBr、LiCl、LiAlCl@ss4. LiSCN、NaPF@ss6.NaSbF@ss6.NaAsF@ss6.NaClO@ss4. NaI、NaCl、KClO@ss4或ZnClO@ss4金属盐,该可离子化聚 合物为聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚 环氧丁烷 或环氧乙烷/环氧丙烷共聚合物,其数平均分子量 大于 1000。10.依申请专利范围第9项之制备方法,其中该 共同有机溶 剂为N-甲基四氢 咯酮。11.依申请专利范围第9项之 制备方法,其中该聚苯胺的量 为该可离子化聚合物的1-5倍,而该离子盐的量少于 该可 离子化聚合物。12.依申请专利范围第11项之制备 方法,其中该可离子化 聚合物和该聚苯胺形成团联共聚物。13.依申请专 利范围第9项之制备方法,其中该离子盐为 LiClO@ss4.LiBF@ss4或LiPF@ss6。图示简单说明: 图一为有机二次电池结构的示意图,其中10为聚苯 胺膜, 11为电流滙集层,12为非水电解质溶液,13为锂及14为 分 隔片。 图二为 电池于第十次充放电循环的电位与充放电时间的 关系图。 图三为三种不同电池的开路电位(Voc)与时间的关 系图, 其中该三种不同电池的正极活性物质分别为PAn/PVA / LiC10@ss4 ,PAn/PVA ,及PAn 。 图四为四种不同电池的电容量与充放电循环次数 的关系图 ,其中该四种不同电池的正极活性物质分别为PAn ,及重量比分别为3:1:0.6 ,1:1:0.6 , 及2:1:0.5 的PAn/PVA/LiC10@ss4。 图五(a)为化学合成法之PAn溶于NMP后经浇铸而得之 膜的 SEM照片(放大倍数5000倍)及图五(b)则为重量比为2:1: 0.6之PAn/PVA/LiC10@ss4复合膜的SEM照片(放大倍数5000 倍)。 图六为三种不同膜在氧化过程时的扩散系数与电 位的关系 ,其中电解质溶液均为0.3M LiC10@ss4-PC溶液而膜分别 为PAn ,PAn/PVA 及PAn/PVA/LiC10@ss4 。 图七为两种电池其电容量与充放电循环次数的关 系图,其 中的正极活性物质分别为PAn/PVA/LiPF@ss6 及PAn/ PVA/LiBF@ss4 。 图八为PAn/PEO/LiC10@ss4复合膜所组成之电池其电容 量 与充放电循环次数的关系图。 图九及图十分别为 两电池在室温下的倪套士(Nyquist)图,频率范围从0. 01Hz至40kHz,其中Z':阻抗之实数値,Z":阻抗之虚数
地址 台北巿和平东路二段一○