高分子P(EO-co-PO)為基底之膠態電解質應用於鋰離子電池A POLY(ETHYLENE OXIDE)-CO-POLY(PROPYLENE OXIDE) BASED GEL ELECROLYTE FOR LITHIUM ION STORAGE

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

102111771

專利證號

I 487738

專利獲證名稱

高分子P(EO-co-PO)為基底之膠態電解質應用於鋰離子電池A POLY(ETHYLENE OXIDE)-CO-POLY(PROPYLENE OXIDE) BASED GEL ELECROLYTE FOR LITHIUM ION STORAGE

專利所屬機關 (申請機關)

國立成功大學

獲證日期

2015/06/11

技術說明

鋰離子電池(LIBs)電化學裝置是一種儲能材料，由電解質溶液和隔離膜隔將兩片電極隔開所組成。電解質應用在LIBs的安全性是目前最重要的議題，其中高分子電解質材料是目前理想選擇之一。 高分子電解質可分為固態與膠態兩種，固態高分子具有低離子傳導性、與電極界面接觸差以及對鹽類溶解度差等缺點;而膠態電解質(GPE)由高分子、溶劑(塑化劑)以及鹽類所組成，且具高離子傳導性，可有效應用於LIBs。然而具有低離子阻力的GPE薄膜卻缺乏固態電解質的特性機械強度及支持結構以利電池組裝。可加入添加物來改善GPE的機械強度及安全性。 Poly(ethylene oxide) (PEO)高分子鏈具有解離鹽類以及離子傳輸能力，是組成GPE重要的高分子基底，在常溫下PEO容易形成結晶而阻礙離子移動。藉由高分子poly(propylene oxide) (PPO) 合成P(EO-co-PO) 共聚物來降低PEO結晶性，以提升離子在高分子鏈的移動速率。 為了改善P(EO-co-PO)機械強度可結合由Poly(propylene) (PP) 所組成的Celgard膜，Celgard膜具有好的機械性質及對有機溶劑的相容性。 本研究團隊以Celgard膜結合P(EO-co-PO)共聚物，浸潤於液態電解質形成GPE應用在LIBs。完全透光的Celgard-P(EO-co-PO)複合薄膜顯示Celgard膜與P(EO-co-PO)具有高度相容性。此GPE具有比液相更高離子傳導性以及寬廣的電位窗範圍。其中P(EO-co-PO)鏈具有抑制固液界面層生成的能力，可避免固液界面層因太厚而增加離子傳輸阻力。GPE具有高鋰離子遷移數，有利提升LIBs充放電電量，其放電量表現已超越液態電解質。且GPE具有極穩定的長效充放電特性。GPE膜的優點主要是它的高離子傳導性、穩定性、可繞性以及好的機械強度，極具工業化生產及商業化的價值。 This study synthesizes a GPE using a commercial Celgard membrane incorporated with a P(EO-co-PO) copolymer swelled by a liquid electrolyte (LE) of lithium salt in carbonate solvents for use in LIBs. The proposed GPE has higher ionic conductivity and a wider electrochemical voltage range than the LE because of the strong ion-solvation power of P(EO-co-PO). When assembling the GPE in a Li/LiFePO4 battery, the P(EO-co-PO) network hinders anionic transport, producing a high Li+ transference number anddecreased polarization over-potential. The Li/GPE/LiFePO4 battery delivers a high discharge capacity, which is higher than that of the Li/LE/LiFePO4 battery. The advantages of the GPE film are its high ionic conductivity, high stability, flexibility, and mechanical integrity which allow the assembly of GPE-based LIBs readily scalable to industrial levels.

備註

本部(收文號1100027013)同意該校110年5月12日成大產創字第1101101269號號函申請終止維護專利(成大)

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