提高可以改进在电 化学电池内的相关阳极和阴极之间的离子扩散。所以，盐的包含能提高可从电化学电池获 得的特定功率和/或延长电化学电池的使用寿命，这是因为提高了从中经过的离子物质的 扩散速率。
[0078] 此外，在特定实施方案中，所述组合物可以使用闪蒸方法形成，这能在组合物中引 入盐。也可以选择所述单体（和任选的共聚单体）以与闪蒸方法匹配。例如，在一些实施 方案中，除了在最终电化学电池中的组分内的机械稳定性和化学稳定性适合用于闪蒸方法 之外，可能需要单体（和任选的共聚单体）能在高真空下蒸发和冷凝。所以，具有适合使用 闪蒸方法的蒸汽压的单体（和任选的共聚单体）可以特别用于进行此制备方法。除了上述 之外，也可以希望单体和任选的共聚单体通过与闪蒸方法组合的自由基共聚方法进行共聚 (例如在秒级别）。
[0079] 根据预期用途，在一些实施方案中，单体和共聚单体可以同时显示固有离子传导 性，仅仅一种可以显示固有离子传导性，或任何一种都不显示固有离子传导性。例如，不希 望受限于任何理论，当以干态使用时，至少一种单体可以显示固有离子传导性以提供离子 传输。例如，至少一种单体和所得聚合物可以包含一个或多个含锂的基团（例如锂盐）。任 选地，可以加入一个或多个含锂的基团以进一步改进聚合物的离子传导性。在其它实施方 案中，所得聚合物是固有非离子传导性的，并且将一个或多个含锂的基团加入所得聚合物 中以改进聚合物在干态下的锂离子传导性。在一些实施方案中，被加入聚合物中的一个或 多个含锂的基团（例如锂盐）是与在要用于电化学电池中的溶剂/电解质中存在的相同含 锂基团（例如锂盐）。但是，在其它实施方案中，不同的含锂基团可以用于聚合物和溶剂/ 电解质中。
[0080] 或者，当以熔融状态使用时，单体和共聚单体都可以是非离子传导性的，这是因为 离子传输可以通过溶剂/电解质（其可以含有溶解盐形式的含锂基团）提供。其中单体和 共聚单体中的仅仅一种或者单体和共聚单体同时是固有离子传导性的实施方案也是可能 的。在特定实施方案中，单体中的至少一种（以及所得聚合物）包含一个或多个含锂基团， 并且将一个或多个含锂基团加入熔融态的聚合物中（例如经由溶剂/电解质）以改进聚合 物的锂离子传导性。
[0081] 这些单体（以及所得聚合物）的固有离子传导性（或非离子传导性）与含锂基团 的存在（不存在）的组合也使得同时具有吸电子基团和给电子基团的单体以及具有至少两 个双键的单体能用于形成聚合物。
[0082] 在另一个实施方案中，与特定现有聚合物（例如聚丙烯酸酯）相比，所述单体的聚 合反应可以得到对水解和与在锂-硫电池中的聚硫醚之间的其它反应更稳定的聚合物。
[0083] 如上所述，目前描述的聚合物可以从两种不同的分别被吸电子基团和给电子基团 官能化的单体的共聚形成。在其中各个单体分别用于提供吸电子基团和给电子基团的实施 方案中，第一种结构单元（例如重复单元）可以对应于引入吸电子基团的单体。相似地，第 二种结构单元（例如重复单元）可以对应于引入给电子基团的单体。在随后的聚合中，所得 的聚合物链可以具有式-[结构单元l]n_[结构单元2]m-，其中n和m是大于2的整数。根 据所选择的具体单体，结构单元（例如重复单元）可以按照对应于具有不同长度和分子量 的嵌段共聚物、无规共聚物和/或交替共聚物的形式排列。如这里所述，在一些情况下，至 少一种烯属单体含有至少一个与双键连接的吸电子基团，并且至少一种烯属共聚单体含有 至少一个与双键连接的给电子基团。在一些实施方案中，所得的聚合物包含含至少一个吸 电子基团的结构单元，并且此结构单元与含至少一个给电子基团的结构单元交替排列。所 得的聚合物可以是支化或非支化的。在一些实施方案中，所得聚合物是交联的。
[0084] 应当理解的是，虽然每种单体或共聚单体可以在一些实施方案中包含吸电子基团 和/或给电子基团，但是在其它实施方案中在所得聚合物中的相应结构单元（例如重复单 元）可能不包含这种吸电子基团或给电子基团，这是因为单体的吸电子基团或给电子基团 可能在聚合时发生反应。
[0085] 虽然已经描述了各自包含吸电子基团和给电子基团的单体，但是本发明不限于这 种方式。例如，在某些实施方案中，聚合物可以从同时被吸电子基团和给电子基团官能化的 混杂单体形成，如下文详述。在这种实施方案中，聚合物可以从衍生自混杂单体的单种结 构单元（例如重复单元）形成。在另一个例子中，在组成中可以存在额外的结构单元，例 如-[结构单元l]n_[结构单元2]m-[结构单元3]p-，其中第三种结构单元可以包含吸电子 基团、给电子基团或者不具有吸电子基团或给电子基团的化合物。既不具有吸电子基团也 不具有给电子基团的结构单元可以改进例如所得聚合物的所需性能或所得聚合物的加工 性。其它结构单元的组成也是可能的。
[0086] 在一些实施方案中，每个n和m可以独立地是大于或等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、 10、20、30、40、50、60、70，或者是任何其它合适的值。另外，每个11和111可以独立地是小于或 等于约100、90、80、70、60、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5，或者是任何其它合适的值。例如，每 个n和m可以在一些实施方案中独立地是约1-100,或在其它实施方案中是约1-10。上述 范围的其它组合也是可能的。在一些实施方案中，n和m是大约相等的，但是其中它们不相 等的实施方案也是可能的。在特定实施方案中，P是小于每个n和m。在一些情况下，p是 n+m的分数。例如，p可以是小于或等于n+m的约0? 1%、0. 2%、0. 3%、0. 4%、0. 5%、0. 6%、 0? 7%、0. 8%、0. 9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%，或者是任何其它合适 的比例。例如，在一个实施方案中，P是n+m的约0. 1-10%。
[0087] 在一些实施方案中，单体/共聚单体的平均分子量（Mn)可以是大于或等于 约 100g/mol、150g/mol、200g/mol、250g/mol、300g/mol、400g/mol、500g/mol、600g/mol、 700g/mol、800g/mol、900g/mol、1000g/mol、1100g/mol、1200g/mol、1300g/mol、1400g/mol、 1500g/mol、1800g/mol、或者任何其它合适的分子量。另外，单体的分子量可以是小于约 2000g/mol、1900g/mol、1800g/mol、1700g/mol、1600g/mol、1500g/mol、1400g/mol、1300g/ mol、1200g/mol、1100g/mol、lOOOg/mol、900g/mol、800g/mol、700g/mol、600g/mol、500g/ mol、或者任何其它合适的分子量。上述范围的组合是可能的（例如分子量为约100g/m〇l 至约 2000g/mol，约 100g/mol至约 1000g/mol，或约 150g/mol至约 500g/mol)。其它组合也 是可能的。
[0088] 在一些实施方案中，所得聚合物的平均分子量（例如数均分子量Mn)可以是大于 或等于约 1000g/mol、5000g/mol、10, 000g/mol、15, 000g/mol、20, 000g/mol、50, 000g/mol、 100, 000g/mol、200, 000g/mol、300, 000g/mol、400, 000g/mol、500, 000g/mol、1，000, 000g/ mol、2, 000, 000g/mol、3, 000, 000g/mol、4, 000, 000g/mol，或者任何其它合适的分子量。另 外，所得聚合物的分子量可以是小于约5, 000, 000g/mol、4, 000, 000g/mol、3, 000, 000g/ moK2, 000,OOOg/moKl, 000, 000g/moK500, 000g/moK400, 000g/moK300,OOOg/moK 200,OOOg/moK100, 000g/moK50, 000g/moK20,OOOg/moK15,OOOg/moK10,OOOg/moK 5000g/mol，或者任何其它合适的分子量。上述范围的组合是可能的（例如分子量为约 1000g/mol至约 5, 000, 000g/mol或者约 5000g/mol至约 20, 000g/mol)。其它组合也是可 能的。分子量可以通过公知的方法检测，特别是通过凝胶渗透色谱法（GPC)。
[0089] 虽然不希望受限于任何理论，单体/共聚单体的分子量可以影响材料的蒸汽压和 蒸发特性。例如，具有较低分子量的单体可能显示过高的蒸汽压。相应地，具有较高分子量 的单体可能不能蒸发。但是，应当理解的是，不同的分子量可以根据用于形成聚合物的具体 方法、所得层的所需材料性能和/或其它因素而是不同的。
[0090] 已经一般性地描述了在所述组合物中的聚合物的类型，下面将描述向电化学电池 中引入聚合物。虽然这里公开的许多实施方案描述了锂可充电型电化学电池，但是可以使 用任何合适的电化学电池化学机理。例如，这里的描述可以表示锂/硫电池，其它锂金属电 池，或锂离子电池。此外，无论这里描述了何种锂电化学电池，应当理解的是可以使用任何 相似的碱金属电化学电池（包括碱金属阳极）。另外，虽然这里主要描述了可充电型电化学 电池，但是也预期不可充电（初级）电化学电池也能从本文描述的聚合物实施方案获得益 处。
[0091] 如本文所述，在一些实施方案中，制品例如电极或电化学电池包括保护结构，其引 入了 一种或多种本文所述聚合物以将电活性材料从要与电极或电化学电池一起使用的电 解质分隔开。从电化学电池的电解质分隔电活性层是所希望的，这出于许多原因，包括（例 如对于锂电池）防止在充电期间形成树枝状物，防止锂与电解质或在电解质中的组分反应 (例如溶剂、盐以及阴极放电产物），提高循环寿命，和改进安全性（例如防止热失控）。电 活性锂层与电解质之间的反应可能导致在阳极上形成电阻膜障碍，这会提高电池的内部电 阻并降低能在相关电压下由电池提供的电流量。
[0092] 虽然已经知道许多用于保护锂和其它碱金属阳极的技术和组分，但是这些保护涂 层提出了特定的挑战，尤其是在充电电池中。因为锂电池是通过在每个充电/放电循环中 从锂阳极取出和再冲入锂起作用的，所以锂离子必须能穿过任何保护涂层。此涂层也必须 能随着物质在阳极被取出和再充入而耐受形态变化。保护结构在保护电活性层时的有效性 也可以至少部分地依赖于保护结构如何好地与电活性层整合，在结构中任何缺陷的存在， 和/或保护结构的各层的光滑性。许多单种薄膜材料，当沉积在电活性锂层的表面上时，并 不具有所有的以下必要性能：使得锂离子通过，强制显著量的Li表面参与电流传导，保护 金属锂阳极以防止特定物质从阴极迀移（例如液体电解质和/或由基于硫的阴极产生的聚 硫醚），以及阻碍由高电流密度引起的表面损伤。
[0093] 本发明人开发了通过多个本发明实施方案解决上述问题的方法，其中在一组实施 方案中包括电活性层和保护结构的组合，其中保护结构包含至少部分由本文所述聚合物形 成的层。在另一组实施方案中，电活性层可以包括保护结构以及聚合物凝胶层的组合，其中 所述聚合物凝胶层是从位于与保护结构相邻位置的一种或多种本文所述聚合物形成的。
[0094] 在另一组实施方案中，解决上述问题的方案包括使用一种制品，所述制品包含含 锂的阳极，或任何其它合适的电活性材料，以及位于阳极和电池的电解质之间的多层结构。 所述多层结构可以用作保护层或这里所述的保护结构。在一些实施方案中，多层结构可以 包括至少第一个离子传导材料层和至少第一个聚合物层，所述聚合物层是从一种或多种本 文所述聚合物形成的，并且处于与离子传导材料相邻的位置。在此实施方案中，多层结构可 以任选地包括多组的交替的离子传导材料层和聚合物层。多层结构可以允许锂离子通过， 同时限制可能不利影响阳极的特定化学物质的通过（例如在电解质中的物质）。这种安排 可以提供显著的优点，这是因为可以选择聚合物以使体系在最需要的地方具有挠性，即在 充电和放电时会出现形态变化的电极表面上。
[0095] 在另一个实施方案中，一种或多种本文所述聚合物可以处于电活性材料的活性表 面和要用于电化学电池中的电解质之间。在这里也提供聚合物和聚合物层的其它结构。
[0096] 现在参见附图，图1显示根据一组实施方案的可以用于电化学电池中的制品的具 体例子。如此示范性实施方案所示，制品10包括阳极15,其含有电活性层20。电活性层含 有电活性材料（例如锂金属）。在特定实施方案中，电活性层可以被保护结构30覆盖，此保 护结构可以包括例如位于电活性层20的活性表面20'上的离子传导层30a，以及位于离子 传导层30a上的由一种或多种本文所述聚合物形成的层30b。在一些实施方案中，保护结构 可以用作有效阻隔以防止电活性材料与电解质中的特定物质反应。在一些实施方案中，制 品10包括电解质40,其可以位于与保护结构相邻的位置，例如在电活性层的对侧上。电解 质可以用作用于储存和输送离子的介质。在一些情况下，电解质40可以含有由本文所述组 合物形成的凝胶聚合物电解质。
[0097] 在这里称为与其它层"被覆盖"、"在...上"或者"与...相邻"的层是表示此层 可以被其它层直接覆盖，直接位于其它层上，或与其它层相邻，或者也可以存在夹层。与其 它层"直接相邻"、"直接在...上"或者"与...接触"的层是表示不存在夹层。也应当理 解的是，当一个层被称为"被其它层覆盖"、"在其它层上"或者"与其它层相邻"时，此层可 以被整个其它层或部分其它层覆盖，位于整个其它层或部分其它层上，或者与整个其它层 或部分其它层相邻。
[0098] 应当理解的是，图1是示例性的说明，在一些实施方案中在图中所示的所有组分 并不是必须存在的。在其它实施方案中，图中未显示的其它组分可以存在于本文所述的制 品中。例如，在一些情况下，保护结构30可以是包括3、4、5或更多层的多层结构，如下文详 述。在另一个例子中，尽管图1显示了位于电活性层表面上的离子传导层30a，但是在其它 实施方案中层30b可以位于电活性层表面上。其它结构也是可能的。
[0099] 如上所述，在一些实施方案中，层30b可以由一种或多种具有一个或多个吸电子 基团和/或给电子基团的单体形成。在一些实施方案中，所述单体可以是烯属单体，丙烯酰 基单体，苯乙烯型单体，乙烯基单体，炔基单体，或任何其它合适的单体。烯属单体可以在一 些情况下含有至少一个与双键连接的吸电子基团或至少一个与双键连接的给电子基团。在 一些实施方案中，至少一种烯属单体包含至少两个双键，其中每个双键上连接一个或多个 给电子基团或者一个或多个吸电子基团。所述单体能参与自由基机理以形成聚合物。在特 定实施方案中，所述单体含有位于单体的一个或多个末端处的烯键。在其它实施方案中，单 体可以包含适合用于聚合的其它活性基团，包括但不限于炔基、二烯、硫醇、环氧基和其它 卤代烷基基团。
[0100] 在一些情况下，单体是双官能、三官能或多官能的。不希望受限于任何理论，支化 或"多臂"结构可以视为多官能的。例如，乙醇是单官能的，二醇是双官能的，甘油是三官能 的，季戊四醇是四官能的。双官能单体的其它非限制性例子包括但不限于三甘醇二乙烯基 醚，1，4-环己烷二甲醇二乙烯基醚，1，4-丁二醇二乙烯基醚，1，1' -(亚甲基二-4, 1-亚苯 基）双马来酰亚胺，以及N，N' -(1，4-亚苯基）双马来酰亚胺。
[0101] 如本文所述，在一些实施方案中，单体或所得聚合物（例如聚合物的结构单元）包 含至少一个吸电子基团。在本文所述的单体中，吸电子基团一般表示能从单体的反应中心 吸引出电子的基团，或者从聚合物主链吸引出电子的基团。例如，在单体HC=CHF中的氟 原子是对于反应性烯烃基团的吸电子基团。当这种单体用于形成聚合物时，氟基团是对于 聚合物主链的吸电子基团。本文所述的吸电子基团可以具有不同的极性和反应性，如下文 详述。吸电子基团可以是带电荷或不带电荷的。
[0102] 关于聚合物组合物，在一个实施方案中，在单体或所得聚合物中所含的至少一个 吸电子基团可以选自多种不同的化合物。例如，含至少一个吸电子基团的单体可以是官能 化的烯烃，具有通式结t
的双 马来酰亚胺，或具有通式结构
的马来酸酐。
[0103] 在其它实施方案中，含至少一个吸电子基团的烯属单体是选自具有式（I)的单 体：
[0104]
[0105] 其中
[0106] R3是-(CH2) - 0 - (CHR4 -CH2 - 0)n -R5;
[0107] R4是甲基或氢；
[0108] 烷基；
[0109] m是0或1;
[0110] n是1-50整数；和
[0111] R3是位于苯环的邻位、间位或对位（相对于马来酰亚胺环）。
[0112] 为了完整性，应当说明的是在上述与式（I)相关的实施方案中，强制存在至少一 个取代基M尤选仅仅一个取代基r3。取代基馬可以在式（I)化合物的苯环上以相对于相 应化合物的马来酰亚胺环而言的邻位、间位或对位上存在。所以，相应苯环的未被r3取代 的其它位置是未被任何含碳取代基取代的，而是仅仅被氢原子取代。
[0113] 对于所述与式（I)相关实施方案的具体例子如下作为式（la)或式（lb)的化合物 显示。在这两种情况下，取代基R3是在苯环上位于相对于相应化合物的马来酰亚胺环而言 的对位。式（la)和（lb)都显示长度（n)为1-50的聚氧乙烯链（基于聚氧乙烯的单元）。 在这两种情况下的取代基R4是氢。取代基R5是Cft；烷基，例如甲基、乙基、丙基或丁基。 这两个结构是在m的含义方面不同的，其中在式（la)中的m是0,在式（lb)中的m是1。
[0114]
[0115] 在其它实施方案中，被引入单体或所得聚合物（例如聚合物的重复单元或 结构单元）中的吸电子基团可以包括、但不限于：卤代烷基，-CN，-COORp-C( = 0) R" -CONO^L，-CON^H，卤素，-N02, -SO#，-SCKORA，-SCKORJH，-S0R" -SO#，-PCKORA，-PCKOR^H，以及质子化胺基团例如-NR3+和-NH3+，以及-CF3。在涉及含至少一个与双键连接 的吸电子基团的烯属单体的一些实施方案中，在1，2-位上与双键连接的两个吸电子基团 可以与此双键一起形成5或6元的取代或未取代的不饱和环或杂环。在其它实施方案中， 使用马来酰亚胺结构，其中苯基/芳基并不是吸电子基团，而与烯属基团连接的羰基都是 吸电子的。在这种实施方案中，吸引效果可以通过使用特定结构部分例如全氟化芳基、磺化 芳基或其它合适的结构部分来改进。
[0116] 不希望受限于任何理论，每个上述基团（例如包括这里所述的官能化的烯烃、马 来酰亚胺、（双）马来酰亚胺、马来酸酐和/或其它吸电子基团）可以显示吸电子性能且 与札的具体官能度无关。另外，1^可以显示吸电子或给电子性质，或在一些情况下其可以 既不是吸电子的也不是给电子的。在一些情况下，&可以显示能向所得聚合物提供导电性 的官能度。在上述化合物中，每个&可以独立地选自：氢；卤素；取代或未取代、支化或未 支化的脂族基团（例如烷基，链烯基，炔基）；取代或未取代的环状基团（例如环烷基，环烯 基，或环炔基）；取代或未取代、支化或未支化的无环基团；取代或未取代、支化或未支化的 杂脂族基团；取代或未取代、支化或未支化的酰基；取代或未取代的芳基；取代或未取代的 杂芳基；取代或未取代、支化或未支化的亚烷基氧或聚（亚烷基氧），例如取代或未取代、支 化或未支化的环氧乙烷和取代或未取代、支化或未支化的环氧丙烷；金属离子；阴离子基 团；含锂的基团或导电盐，例如含锂的导电盐（例如_S02NLiS02CF3，芳基-S03Li(例如-PhS03Li)或烷基-S03Li);和/或上述基团的合适混合物。在特定实施方案