中，可以包含_ CH2CH2〇-以向所得聚合物提供导电性。在一些实施方案中，&可以和至少一个与烯属双键 连接的其它给电子或吸电子基团连接。
[0117] 在其中吸电子基团含有杂芳基的实施方案中，杂芳基可以例如是3、4、5或6元环。 在一些实施方案中，杂芳基在其杂芳基结构的环中含有一个或多个（例如2或3个）杂原 子。一个或多个杂原子可以各自例如是氮、氧、硫或磷。
[0118] 引入吸电子基团的烯属单体的几个非限制性例子如下所示：
[0119]
[0120] 官能化马来酰亚胺的几个非限定性例子如下所述。除了使用马来酰亚胺之外，单 体可以包括（双）马来酰亚胺。在所述实施方案中，X可以是取代或未取代、支化或未支 化的脂族基团（例如烷基，链烯基，炔基，环烷基，环烯基，或环炔基）；取代或未取代的环状 基团；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， 或硫。在一些情况下，X是取代或未取代、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。
[0121]
[0122] 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 含至少一个给电子基团。在本文所述的单体和聚合物中，给电子基团通常表示向单体的反 应中心或向聚合物主链供给电子的基团。例如，在单体HC=CHOCH3中的-OCH3基团是相对 于反应性烯烃基团的给电子基团。当这种单体用于形成聚合物时，-〇CH3基团是向聚合物主 链供给电子。本文所述的给电子基团具有不同的极性和反应性，如下文详述。给电子基团 可以是带电荷或不带电荷的。
[0123] 在一些实施方案中，包含在单体（例如共聚单体）中的给电子基团可以 是官能化烯烃。在特定实施方案中，被引入单体或所得聚合物（例如聚合物的结 构单元）中的给电子基团可以包括例如以下至少一种：烷基氨基，杂芳基，环烷基， 环烯基，环炔基，-0C0R2，-NR2C0R2，-0R2，-SR2，-Si(0R2)3，-Si(0R2)2H，-Si(0R2) H2, -Si(R2)3, -Si(R2)2H，-Si(R2)H2，
[0124]
[0125] 在上述化合物中，每个馬可以选自：氢；取代或未取代、支化或未支化的脂族基 团；取代或未取代的环状基团；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，取代或未取代、支化或未支化的环氧丙 烷，聚乙二醇，聚丙二醇，以及环氧乙烷/环氧丙烷混合物；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（例如芳基-S03Li(例如-PhS03Li)，烷基-S03Li， 和-S02NLiS02CF3);和/或上述基团的合适混合物。在一些上述化合物中，n是1、2或3。在 特定实施方案中，可以包含-CH2CH2〇-以向所得聚合物提供导电性。在一些实施方案中， 馬可以任选地和至少一个与烯属双键连接的其它给电子或吸电子基团连接。在其中给电子 基团含有杂芳基的实施方案中，杂芳基可以例如是3、4、5或6元环。在一些实施方案中，杂 芳基在其杂芳基结构的环中含有一个或多个（例如2或3个）杂原子。一个或多个杂原子 可以各自例如是氮、氧、硫或磷。
[0126] 在特定实施方案中，含给电子基团的单体可以含有醚基团。在一些实施方案中， 醚基团可以是聚醚基团（例如聚亚烷基氧，例如聚乙二醇）。例如聚乙二醇单元可以由 式 -(C2H40)n-定义，其中n是大于1的整数。在一些实施方案中，n可以是大于或等于2,大 于或等于3,大于或等于4,大于或等于6,大于或等于8,大于或等于10,大于或等于20,大 于或等于30,大于或等于40,或者任何其它合适的值。在特定实施方案中，n可以小于或等 于50,小于或等于40,小于或等于30,小于或等于20,小于或等于10,小于或等于8,小于或 等于6,小于或等于4,小于或等于2,或者任何其它合适的值。上述范围的组合也是可能的 (例如n可以大于或等于1且小于或等于50)。n的其它范围也是可能的。
[0127] 除了上述之外，在一组实施方案中，至少一种单体和共聚单体含有至少一个选自 以下的官能团：聚氧化乙烯，聚氧化丙烯，环氧乙烷/环氧丙烷混合物，锂化磺酸盐基团，锂 化羧酸盐基团，以及锂化三氟甲烷磺酰亚胺基团。在一个具体实施方案中，单体和共聚单体 中的至少一种包含聚氧化乙烯。
[0128] 在一些情况下，单体可以是乙烯基醚。乙烯基醚的非限制性例子包括聚乙二醇乙 烯基醚，聚乙二醇二乙烯基醚，三甘醇二乙烯基醚，四甘醇二乙烯基醚，丁二醇二乙烯基醚， 十二烷基乙烯基醚，以及环己基乙烯基醚。
[0129] 引入给电子基团的单体（例如共聚单体）的几个限制性例子如下所示。
[0130]
[0131] 虽然这里描述的一些上述实施方案涉及引入吸电子基团的单体和引入给电子基 团的共聚单体之间的共聚反应，但是在其它实施方案中，单体和共聚单体的官能度都可以 在单种混杂单体中组合。在特定实施方案中，从混杂单体形成的所得聚合物也包含吸电子 基团和给电子基团。例如，由烯烃或其它适合于聚合的反应性基团组成的混杂单体可以同 时被作为吸电子基团的官能团和作为给电子基团的官能团官能化。在一些实施方案中，单 体是具有至少两个双键、至少一个与双键之一连接的吸电子基团和至少一个与另一个双键 连接的给电子基团的烯属单体。在一个具体实施方案中，具有至少两个双键的烯属单体包 含至少一种马来酰亚胺或马来酸酐和至少一种乙烯基醚。
[0132] 所以，在一个实施方案中，通过在表面上沉积（且随后聚合）具有至少一个吸电子 基团和至少一个给电子基团的烯属单体而形成层。另外，混杂单体可以包含一种或多种的 各类官能团。在混合单体中包含的具体官能团可以选自上述分别对于含吸电子基团的单体 和含给电子基团的共聚单体所述的那些官能团。混杂单体的一个具体例子如下所示，其中 马来酰亚胺的羧基用作吸电子基团，聚乙二醇基团用作给电子基团：
[0133]
[0134] 在涉及上述化合物的一些实施方案中，n是大于1的整数。例如，n可以是大于或 等于2,大于或等于3,大于或等于4,大于或等于6,大于或等于8,大于或等于10,大于或等 于20,大于或等于30,大于或等于40,或者任何其它合适的值。在特定实施方案中，n可以 小于或等于50,小于或等于40,小于或等于30,小于或等于20,小于或等于10,小于或等于 8,小于或等于6,小于或等于4,小于或等于2,或者任何其它合适的值。上述范围的组合也 是可能的（例如n可以大于或等于1且小于或等于50)。n的其它范围也是可能的。
[0135] 如上所述，在一组实施方案中，含吸电子基团的单体和含给电子基团的共聚单体 可以分别是马来酰亚胺（或马来酸酐）和乙烯基醚。具体而言，含吸电子基团的单体可以 是这里所述的单体，例如N-苯基马来酰亚胺，双马来酰亚胺，聚氧乙烯马来酰亚胺，或其它 合适的官能化马来酰亚胺（或马来酸酐）。含给电子基团的共聚单体可以例如是三甘醇二 乙烯基醚，丁二醇二乙烯基醚，十二烷基乙烯基醚，环己基乙烯基醚，或其它合适的官能化 乙烯基醚。
[0136] 在其中单体和共聚单体的官能度都在单种混杂单体中合并的特定实施方案中，所 得的聚合物可以通过含至少一种马来酰亚胺或马来酸酐和至少一种乙烯基醚的烯属单体 的聚合形成。
[0137] 在一些实施方案中，聚合物含有取代或未取代、支化或未支化的亚烷基氧或聚 (亚烷基氧）（例如环氧乙烷，聚氧化乙烯，环氧丙烷，或聚氧化丙烯）；金属离子；阴离子基 团；含锂的基团，例如导电盐（例如含锂的导电盐，例如_S02NLiS02CF3，芳基-S03Li(例 如-PhS03Li)或烷基-S03Li);和/或上述的合适混合物。
[0138] 如上所述，在特定实施方案中，这里描述的单体和/或聚合物含有一个或多个含 锂的基团，例如锂离子，例如是锂盐的形式。例如，&和/或R2可以含有锂离子（例如锂盐） 和/或在一些实施方案中能传导锂离子。这种单体和/或聚合物可以具有对锂离子的固有 传导性，且不需要添加在液体电解质中已溶解的锂盐。在特定实施方案中，这种单体和/或 聚合物可以与一种或多种溶解在液体电解质中的锂盐组合以提高离子传导性。例如，这种 单体和/或聚合物可以通过包含一种或多种锂盐（例如含锂的基团）而具有固有离子传导 性，和可以与一种或多种与要用于电化学电池的电解质中所含的相同锂盐组合。
[0139] 在一个实施方案中，至少一种单体是双官能或多官能的（即交联）。例如，可为单 官能的乙烯基醚（例如三甘醇单甲基乙烯基醚）可以与双马来酰亚胺一起使用。在另一个 实施方案中，这两种单体都是多官能的。在另一个实施方案中，这两种单体都是单官能的。
[0140] 在一些上述实施方案中，单体和共聚单体按照1:1的摩尔比率聚合。如果需要的 话，可以使用与1:1不同的比率进行聚合。例如，含吸电子基团的单体与具有给电子基团的 共聚单体之间的比率（例如在反应混合物中和/或在所得聚合物中）可以例如是大于或等 于0. 1:1，大于或等于0.2:1，大于或等于0.5:1，大于或等于0.7:1，大于或等于1:1，大于或 等于1.5:1，大于或等于2:1，大于或等于3:1，大于或等于5:1，大于或等于10:1。在一些情 况下，含吸电子基团的单体与具有给电子基团的共聚单体之间的比率（例如在反应混合物 中和/或在所得聚合物中）可以例如是小于或等于10:1，小于或等于5:1，小于或等于3:1， 小于或等于2:1，小于或等于1. 5:1，小于或等于1:1，小于或等于0. 7:1，小于或等于0. 5:1， 小于或等于〇. 2:1，小于或等于0. 1:1。上述范围的组合也是可能的（例如此比率是大于或 等于0. 1:1且小于或等于1:1)。其它范围也是可能的。作为例子，在一些实施方案中，过量 的乙烯基醚（给电子基团）可以供应作为用于最终共聚材料的增塑剂。结果，所得共聚物 的结构和离子传导性能可以通过选择所提供的单体和共聚单体之间的比率来设计。
[0141] 在一些上述实施方案中，与吸电子基团连接的双键和与给电子基团连接的双键之 间的摩尔比是约1:1。如果需要的话，可以使用与1:1不同的摩尔比率。例如，与吸电子基 团连接的双键和与给电子基团连接的双键之间的摩尔比率（例如在反应混合物中）可以例 如是大于或等于0. 1:1，大于或等于0.2:1，大于或等于0.5:1，大于或等于0.7:1，大于或等 于1:1，大于或等于1.5:1，大于或等于2:1，大于或等于3:1，大于或等于5:1，大于或等于 10:1。在一些情况下，与吸电子基团连接的双键和与给电子基团连接的双键之间的摩尔比 率（例如在反应混合物中）可以例如是小于或等于10:1，小于或等于5:1，小于或等于3:1， 小于或等于2:1，小于或等于1. 5:1，小于或等于1:1，小于或等于0. 7:1，小于或等于0. 5:1， 小于或等于〇. 2:1，小于或等于0. 1:1。上述范围的组合也是可能的（例如此比率是大于或 等于0.1:1且小于或等于1:1)。其它范围也是可能的。
[0142] 应当理解的是，虽然上文描述了含吸电子基团的单体与具有给电子基团的共聚单 体之间的比率范围，但是在其中存在多于两种类型单体的实施方案中（例如多于一种含吸 电子基团的单体和/或多于一种具有给电子基团的共聚单体），可以存在不同单体之间的 不同比率。例如，反应混合物和/或所得聚合物可以具有含吸电子基团的第一种单体与具 有给电子基团的共聚单体之间的比率在第一种范围内，例如如上所述，并且反应混合物和 /或所得聚合物可以具有含吸电子基团的第二种单体与具有给电子基团的共聚单体之间的 比率在第二种范围内，例如如上所述。第一种和第二种范围可以是相同或不同的。
[0143] 如上所述，可以希望确定从特定单体/共聚单体形成的聚合物具有与其他用于特 定电化学体系的材料相比更有利的性能。所以，可以使用简单的筛选试验以帮助选择备选 材料。一种简单的筛选试验包括将具有所需化学组成的所得聚合物的层置于电化学电池 中，例如作为在电池中的分隔剂。电化学电池可以然后进行多个放电/充电循环，并且可以 观察电化学电池与对比体系相比是否出现抑制或其它破坏行为。如果与对比体系相比，在 电池循环期间观察到抑制或其它破坏行为，则这可以表示在组装的电化学电池内有聚合物 的水解或其它可能降解机制。使用相同的电化学电池，也可以用本领域技术人员公知的方 法评价聚合物的电导率和离子传导性。检测值可以进行比较以在备选材料中选择，并且可 以用于与在对比体系的基础材料比较。
[0144] 另一种简单的用于确定聚合物具有合适机械强度的筛选试验可以使用任何合适 的机械检测方法完成，包括但不限于硬度检测，使用拉伸检测仪的屈服强度检测，以及其它 合适的检测方法。在一组实施方案中，聚合物的屈服强度大于或等于金属锂的屈服强度。 例如，聚合物的屈服强度可以是金属锂屈服强度的大于约1倍、2倍、3倍或4倍。在一些实 施方案中，聚合物的屈服强度是金属锂屈服强度的小于或等于10倍、8倍、6倍、5倍、4倍或 3倍。上述范围的组合也是可能的。在一个具体实施方案中，聚合物的屈服强度是大于约 lOkg/cm2(即约980kPa)。大于或等于上述限度的其它屈服强度也是可能的。用于表征聚 合物的其它简单试验也可以由本领域技术人员进行。
[0145] 不希望受限于任何理论，所得聚合物在不同温度下的强度可以与玻璃化转变温度 相关。所以，在一些情况下，聚合物的玻璃化转变温度可以是大于或等于约100°c、110°c、 120°C、130°C、140°C、150°C，或者任何其它合适温度。另外，玻璃化转变温度可以是小于或 等于约200°C、190°C、180°C、170°C、160°C，或者任何其它合适温度。例如，玻璃化转变温度 可以是约120-200°C，或约150-180°C。上述范围的其它组合也是可能的。在一些实施方案 中，聚合物不显示玻璃化转变温度。
[0146] 关于锂硫电池的特别问题是热失控，这可以在例如150-230°C的高温下观察到，并 且导致电池的完全破坏。已经建议各种方法以防止热失控，例如使用包括聚合物涂层的保 护层来保护电极。但是，这些方法通常导致容量的急剧降低。其中，容量的损失已经归因于 在充电期间形成锂树枝状体，由于形成可溶性锂硫化物例如Li2S3、Li2S4或Li2S6而导致硫 损失，聚硫醚屏蔽，在充电或放电期间的体积变化等。
[0147] 在一些实施方案中，本文所述的电化学电池可以在较高温度下循环且不会发生热 失控。术语"热失控"是本领域技术人员公知的，表示电化学电池不能足够快地消散在充 电和放电期间产生的热量以防止在电池内的温升不受控制。通常，正反馈回路可以在热失 控期间产生（例如，电化学反应产生热量，这提高了电化学反应的速率，导致进一步产生热 量），这可能导致电化学电池起火。在一些实施方案中，电化学电池可以包含本文所述的聚 合物（例如作为聚合物层的一部分，任选地作为聚电解质），使得不会在电化学电池的较高 温度操作中观察到热失控。不希望受限于任何具体理论，本文所述的聚合物可以减慢在电 化学电池中的锂（例如金属锂）和阴极活性材料（例如硫，例如元素硫）之间的反应，抑制 (例如防止）出现热失控。而且，所述聚合物可以用作在锂和阴极活性材料之间的物理阻 隔，抑制（例如防止）出现热失控。
[0148] 在一些实施方案中，本文所述的聚合物可以帮助减少或消除热失控。这可以是由 于许多本文所述聚合物是对高温稳定的。在一些实施方案中，聚合物帮助在至多约130°C、 至多约150°C、至多约170°C、至多约190°C、至多210°C、至多约230°C、至多约250°C、至多 约270°C、至多约290°C、至多约300°C、至多约320°C、至多约340°C、至多约360°C或至多约 370°C温度（例如在电化学电池的外表面上检测）下的电化学电池操作（例如连续充电和 放电），且电化学电池没有发生热失控。在一些实施方案中，所述聚合物的分解温度是高于 约200°C，高于约250°C，高于约300°C，或高于约350°C，或高于约370°C。
[0149] 在一些实施方案中，电化学电池可以在任何上述温度下操作且不会点燃。在一些 实施方案中，所述电化学电池可以在较高的温度（例如任何上述温度）下操作且不会出现 热失控（例如在环境温度和压力下），且不需要使用辅助冷却机制（例如位于电化学电池外 部的换热器，位于电化学电池外部的活性流体冷却等）。
[0150] 在电化学电池中的热失控的存在可以由本领域技术人员确认。在一些实施方案 中，热失控可以通过一种或多种熔融组分、在各组分或材料之间的扩散和/或混合、特定副 产物的存在、和/或电池的点燃来确认。
[0151] 在共聚之前，上述单体和共聚单体可以通过任何合适的沉积技术沉积在表面上。 例如，单体可以通过例如以下方法沉积：电子束蒸发，真空热蒸发，激光消融，化学气相沉 积，热蒸发，等离子辅助的化学真空沉积，激光促进的化学气相沉积，喷射蒸气沉积，以及挤 出。这些单体也可以通过旋涂、刮刀涂覆、喷涂、模头、迈耶棒和溶液流延技术沉积。另一种 沉积单体的方法包括闪蒸，其中单体/共聚单体溶液在真空中进行快速蒸发，随后作为层 在表面上冷凝并聚合。Yializis的美国专利No. 4, 954, 371详细描述了此方法。闪蒸也可 以用于沉积含有盐的聚合物层，例如参见Affinito等的美国专利No. 5, 681，615。用于沉积 单体的具体技术可以取决于要沉积的物质，所需的层厚度，以及本领域技术人员公知的其 它参数。在沉积之后，共聚反应可以通过UV光、电子束、热能或任何其它合适的能源引发。 但是，也可以使用这些技术的组合进行自由基聚合，例如UV光和热能的组合。
[0152] 如本文所述，在一个具体实施方案中，一种形成用于电化学电池中的组分的方法 包括：在表面上沉积至少一种含有至少一个与双键连接的吸电子基团的烯属单体和至少一 种含有至少一个与双键连接的给电子基团的烯属共聚单体，并且使用自由基机理聚合所述 单体以形成聚合物层。在特定实施方案中，含有至少一个吸电子基团的烯属单体包含马来 酰亚胺或马来酸酐，含有至少一个给电子基团的共聚单体包含乙烯基醚。
[0153] 在其中一种或多种单体沉积到表面（例如金属表面或陶瓷/玻璃表面）上的实 施方案中，可以希望包含第三种单体（或第二种共聚单体）（例如含吸电子基团、或给电子 基团、或不含任何这些基团的单体），其具有用于使所得聚合物固定于表面/基材上的官能 团。在一个实施方案中，第三种单体相对于第一种单体（例如含吸电子基团的单体）的摩尔 百分比或者第三种单体相对于第二种单体（例如含给电子基团的单体）在反应混合物（例 如液体单体膜）中的摩尔百分比可以是约0.1-20摩尔％。例如，第三种单体相对于第一种 单体或第二种单体的百分比可以是大于或等于〇. 1摩尔％，大于或等于1摩尔％，大于或等 于5摩尔％，大于或等于10摩尔％，或大于或等于15摩尔％。在一些实施方案中，第三种 单体相对于第一种单体或第二种单体的摩尔百分比可以是小于或等于20摩尔％，小于或 等于15摩尔％，小于或等于10摩尔％，小于或等于5摩尔％，或小于或等于1摩尔％。上 述范围的组合也是可能的（例如大于或等于0. 1摩尔％且小于5摩尔％ )。其它范围也是 可能的。
[0154] 可以包含在第三种单体中的用于使所得聚合物固定于金属基材上的锚基团的几 个非限制性例子包括羧酸，羧酸盐，