1.一种固体聚合物电解质,其包含:
a.可解离的金属盐;
b.金属离子导电聚合物体系;和
c.磷
其中
所述可解离的金属盐可溶于所述金属离子导电聚合物体系和所述磷
所述磷
所述磷
所述固体聚合物电解质在20℃的温度下是固体。
2.根据权利要求1的固体聚合物电解质,其中所述可解离的金属盐和所述金属离子导电聚合物体系的混合物具有10-5s/cm-10-6s/cm的电导率,所述混合物不存在所述磷
3.根据权利要求1或2的固体聚合物电解质,其中所述可解离的金属盐是碱金属盐、铝盐或镁盐。
4.权利要求3的固体聚合物电解质,其中所述可解离的金属盐是锂盐或钠盐。
5.根据权利要求4的固体聚合物电解质,其中所述可解离的金属盐是锂盐,其包含双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(litfsi)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(lifsi)、双-(全氟乙基磺酰基)酰亚胺锂(libeti)、三氟甲烷磺酸锂(licf3so3)、六氟磷酸锂(lipf6)、六氟硼酸锂(libf4)、高氯酸锂(liclo4)、双(草酸)硼酸锂(libob)或其两种或更多种的混合物。
6.根据权利要求5的固体聚合物电解质,其中所述锂盐包含litfsi。
7.根据权利要求1-6中任一项的固体聚合物电解质,其中所述金属离子导电聚合物体系包含单一聚合物或共聚物,其是任选交联的。
8.根据权利要求1-6中任一项的固体聚合物电解质,其中所述金属离子导电聚合物体系包含两种或更多种的聚合物、共聚物或其组合。
9.根据权利要求7或8的固体聚合物电解质,其中所述聚合物和/或共聚物中的至少一种是交联的。
10.根据权利要求1-9中任一项的固体聚合物电解质,其中所述金属离子导电聚合物体系包含聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷、带有全氟磺酸官能度的聚合物、带有三氟甲烷磺酰基酰亚胺官能度的聚合物、其一种或多种的共聚物、或其两种或更多种的混合物。
11.根据权利要求10的固体聚合物电解质,其中所述金属离子导电聚合物体系包含聚环氧乙烷或其共聚物。
12.根据权利要求1-11中任一项的固体聚合物电解质,其中所述金属离子导电聚合物体系进一步包含聚偏氟乙烯(pvdf)、聚偏氟乙烯-共聚-三氟乙烯(pvdf-trfe)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、丁腈橡胶(nbr)、聚四氟乙烯(ptfe)或其两种或更多种的组合。
13.根据权利要求1-12中任一项的固体聚合物电解质,其中所述金属离子导电聚合物体系进一步包含添加剂,所述添加剂降低了所述金属离子导电聚合物体系中包含的一种或多种聚合物或共聚物的结晶度。
14.根据权利要求13的固体聚合物电解质,其中降低了所述金属离子导电聚合物体系中包含的一种或多种聚合物或共聚物的结晶度的所述添加剂是由共聚单体形成的共聚物。
15.根据权利要求14的固体聚合物电解质,其中所述共聚单体是六氟丙烯(hfp)。
16.根据权利要求1-15中任一项的固体聚合物电解质,其中所述金属离子导电聚合物体系包含聚环氧乙烷聚合物或共聚物和pvdf-hfp共聚物。
17.根据权利要求16的固体聚合物电解质,其中所述聚环氧乙烷聚合物或所述共聚物中包括的聚环氧乙烷结构部分具有约1.0×104g/mol至约1.0×106g/mol的分子量。
18.根据权利要求1-17中任一项的固体聚合物电解质,其中所述磷
19.根据权利要求18的固体聚合物电解质,其中所述磷
20.根据权利要求1-19中任一项的固体聚合物电解质,其中所述磷
21.根据权利要求1-20中任一项的固体聚合物电解质,其中r1、r2、r3和r4是烷基,其中的每个可以任选地被1-5个选自n、o和s的杂原子取代。
22.根据权利要求21的固体聚合物电解质,其中r1、r2和r3独立地选自c1-c4烷基和r4选自c6-c12烷基。
23.权利要求21的固体聚合物电解质,其中r1、r2和r3是选自c1-c4烷基的相同的烷基,和r4选自c6-c12烷基。
24.权利要求21的固体聚合物电解质,其中r1和r2是选自c1-c4烷基的相同的烷基,和r3和r4是选自c6-c12烷基的相同的烷基。
25.根据权利要求21的固体聚合物电解质,其中r1、r2和r3是选自c2-c4烷基的相同的烷基,和r4是c8烷基。
26.根据权利要求21的固体聚合物电解质,其中所述磷
27.根据权利要求26的固体聚合物电解质,其中所述磷
28.根据权利要求1-27中任一项的固体聚合物电解质,其中所述固体聚合物电解质以约5wt%至约50wt%的量包含磷
29.根据权利要求28的固体聚合物电解质,其中所述固体聚合物电解质以约15wt%至约50wt%的量包含磷
30.根据权利要求28的固体聚合物电解质,其中所述固体聚合物电解质以约15wt%至约25wt%的量包含磷
31.根据权利要求1-30中任一项的固体聚合物电解质,其中所述固体聚合物电解质包含约5mol%至约25mol%的可解离的金属盐。
32.根据权利要求31的固体聚合物电解质,其中所述固体聚合物电解质包含约10mol%的可解离的金属盐。
33.根据权利要求1-32中任一项的固体聚合物电解质,其为膜的形式。
34.根据权利要求33的固体聚合物电解质,其中所述膜具有约5μm至约500μm的厚度。
35.根据权利要求33的固体聚合物电解质,其中所述膜具有约10μm至约100μm的厚度。
36.根据权利要求1-35中任一项的固体聚合物电解质,其在80℃的温度下是固体。
37.根据权利要求1-36中任一项的固体聚合物电解质,其进一步包含自由基聚合引发剂。
38.根据权利要求37的固体聚合物电解质,其中所述自由基聚合引发剂包含季戊四醇三丙烯酸酯、二烷基过氧化物、二苯甲酮、(4-苯甲酰基苄基)三甲基氯化铵或其两种或更多种的组合。
39.根据权利要求38的固体聚合物电解质,其中所述自由基聚合引发剂包含二苯甲酮。
40.一种制备固体聚合物电解质的方法,所述方法包括:
a.提供包含金属离子导电聚合物体系、磷
将所述混合物成形为物体,其中
所述金属离子导电聚合物体系和所述磷
所述磷
所述磷
所述固体聚合物电解质在20℃的温度下是固体。
41.权利要求40的方法,其中所述金属离子导电聚合物体系是可交联金属离子导电聚合物体系,和所述方法进一步包括以下步骤:在将所述混合物成形为物体之后,交联所述金属离子导电聚合物体系。
42.权利要求41的方法,其中所述混合物进一步包含聚合引发剂。
43.权利要求42的方法,其中所述聚合引发剂是自由基聚合引发剂。
44.根据权利要求43的方法,其中所述自由基聚合引发剂包含季戊四醇三丙烯酸酯、二烷基过氧化物、二苯甲酮、(4-苯甲酰基苄基)三甲基氯化铵或其两种或更多种的组合。
45.根据权利要求44的方法,其中所述自由基聚合引发剂包含二苯甲酮。
46.根据权利要求42-45中任一项的方法,其中所述混合物以2wt%-4wt%的量包含所述聚合引发剂。
47.根据权利要求41的方法,其中所述可交联金属离子导电聚合物体系包含具有能够引发自由基聚合的化学基团的聚合物。
48.根据权利要求40-47中任一项的方法,其中在将所述混合物成形为物体之前,所述混合物的温度高于所述金属离子导电聚合物体系的熔融温度。
49.根据权利要求40-48中任一项的方法,其中将所述混合物成形为物体通过熔融挤出来进行。
50.根据权利要求49的方法,其中将所述混合物成形通过将所述金属离子导电聚合物体系、磷
51.根据权利要求50的方法,其中所述混合在约-210℃到-50℃之间的温度下进行。
52.根据权利要求49的方法,其中将所述混合物成形通过如下方式来进行:将所述金属离子导电聚合物体系和所述可解离的金属盐混合以形成固体混合物,和然后在高于所述磷
53.根据权利要求49-52中任一项的方法,其中所述物体熔融挤出到背衬层上。
54.根据权利要求49-52中任一项的方法,其中所述物体熔融挤出到电极上。
55.根据权利要求40-48中任一项的方法,其中所述混合物通过溶剂流延来成形为物体。
56.根据权利要求41-55中任一项的方法,其中交联所述可交联导电聚合物的步骤包括将所述物体暴露于uv源,将所述物体暴露于红外源,或加热所述物体。
57.根据权利要求56的方法,其中交联所述可交联导电聚合物的步骤包括将所述物体暴露于uv源。
58.根据权利要求40-57中任一项的方法,其中所述物体是膜。
59.根据权利要求58的方法,其中所述膜具有约5μm至约500μm的厚度。
60.根据权利要求59的方法,其中所述膜具有约10μm至约100μm的厚度。
61.根据权利要求40-60中任一项的方法,其中所述固体聚合物电解质、所述金属离子导电聚合物体系、所述磷
62.一种电化学电池,其包含通过权利要求40-61中任一项的方法所生产的或权利要求1-39中任一项的固体聚合物电解质。
63.根据权利要求62的电化学电池,其包含金属锂阳极。