聚合物、含其的用于锂电池的电极、和含该电极的锂电池 相关申请的交叉引用
本申请要求2012年11月14日提交的韩国专利申请No.10-2012-0129097
的优先权和权益以及由其产生的所有权益，其内容通过参考全部引入本文。
技术领域
本发明构思涉及聚合物，包括所述聚合物的用于锂电池的电极、和包括
所述电极的锂电池。
背景技术
锂电池具有高的电压和高的能量密度，且因此可用于多种应用中。例如，
混合动力电动车(“HEV”)，插电式混合动力电动车(“PHEV”)等应为在高温下
可运行的、能够将大量的电充电和放电、具有长期可用性，且因此需要具有
高的放电容量和更好的寿命特性的锂电池。
为了改善锂电池的容量和寿命，除了新型正极和负极物质之外，已进行
了许多研究以开发用于锂电池的新型粘结剂。
最通常使用的粘结剂的实例为聚偏氟乙烯(“PVDF”)、丁苯橡胶(“SBR”)
和羧甲基纤维素钠(“Na-CMC”)。
负极活性物质的粒度越小和比表面积越大，负极活性物质和电解质溶液
之间的接触面积变得越大，使得在锂离子的初始嵌入期间可更可能发生电解
质溶液和负极活性物质之间的副反应。这可导致增加的初始不可逆电容量，
且因此导致锂电池的低的初始效率。因此，仍然存在对于具有改善的初始效
率的锂电池的需要。
发明内容
提供新型聚合物。
提供包括所述聚合物的用于锂电池的电极。
提供包括所述电极的锂电池。
另外的方面将在以下描述中部分地阐明，和部分地将从所述描述明晰，
或者可通过所提供的实施方式的实践获悉。
根据本发明构思的一个方面，聚合物包括由下式1表示的第一重复单元：
式1
其中，在式1中，
R和R′各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未
取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的
C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧
基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取
代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代
或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代
或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基；
A和A′各自独立地为-C(=O)O-、-C(=O)-、-OS(=O)2O-、(-OS(=O)O-)、
-S(=O)2O-、-S(=O)O-、-OP(=O)O2-、或-P(=O)O2-；和
Y和Y'各自独立地为氢原子、碱金属、铵基、或–NH2，条件是Y和Y'
不同时为氢原子或NH2。
根据本发明构思的另一方面，提供作为以下的反应产物的聚合物：
(i)含碱金属或铵基的碱，和
(ii)包括由以下式4c或式4d表示的第一重复单元、以及选自二价脂族
有机基团重复单元和二价脂环族有机基团重复单元的第二重复单元的聚合
物A：
式4c
其中，在式4c中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基；
式4d
其中，在式4d中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
所述第一重复单元的摩尔分数为约0.01-约0.99，和所述第二重复单元
的摩尔分数为约0.01-约0.99。
根据本发明构思的另一方面，用于锂电池的电极包括：
包括由上式1表示的第一重复单元的聚合物；和
电极活性物质。
根据本发明构思的另一方面，锂电池包括上述电极。
附图说明
由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰
和更容易理解，其中：
图1为根据本发明构思的实施方式的锂电池的分解透视图；
图2-4为说明根据制备实施例1-6制备的聚合物的1H-核磁共振(“NMR”)
谱的强度(任意单位，a.u.)对化学位移(百万分率，ppm)的图；
图5-6为说明根据制备实施例1-6制备的聚合物的1H-核磁共振(“NMR”)
谱的结果的化学位移(百万分率，ppm)对锂取代度的图。
具体实施方式
现在将对新型聚合物、各自包括所述聚合物的用于锂电池的电极和锂电
池的实施方式进行详细介绍，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始
终是指相同的元件。在这点上，本实施方式可具有不同的形式且不应解释为
限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参照附图描述实施方式，以解释
本描述的方面。如本文中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多
个的任何和全部组合。表述例如“…的至少一个(种)”当在要素列表之前或
之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。
将理解，当一个元件例如层、膜、区域或基材被称为“在”另外的元件
“上”时，其可直接在所述另外的元件上，或者还可存在中间元件。相反，
当一个元件被称为“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。
将理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用来描述各种元件、
组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被
这些术语限制。这些术语仅用来使一个元件、组分、区域、层或部分区别于
另一元件、组分、区域、层或部分。因此，在不背离本实施方式的教导的情
况下，下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可称为第二元件、组分、
区域、层或部分。
本文中使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式且不意图为限制性的。
如本文中使用的单数形式“一种(个)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，
除非上下文清楚地另外说明。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”
当用在本说明书中时表示存在所述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件
和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种另外的特征、区域、整体、步
骤、操作、元件、组分和/或其集合。
除非另外定义，在本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义
与本总发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理
解，术语，例如在常用字典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关
领域和本公开内容的背景中的含义一致，并且将不对所述术语进行理想化或
过度形式意义的解释，除非在本文中清楚地如此定义。
根据本发明构思的实施方式，提供新型聚合物，其包括由下式1表示的
第一重复单元：
式1
在上式1中，
R和R′各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未
取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的
C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧
基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取
代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代
或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代
或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基；
A和A′各自独立地为-C(=O)O-、-C(=O)-、-OS(=O)2O-、(-OS(=O)O-)、
-S(=O)2O-、-S(=O)O-、-OP(=O)O2-、或-P(=O)O2-；和
Y和Y'各自独立地为氢原子、碱金属、铵基、或–NH2，条件是Y和Y'
不可同时为氢原子或–NH2。
在式1中，A和A′为二价基团且可各自独立地为如上所述的羧酸根基团
(-C(=O)O-)、硫酸根基团(-OS(=O)2O-)、亚硫酸根基团(-OS(=O)O-)、磺酸根
基团(-S(=O)2O-)、亚磺酸根基团(-S(=O)O-)、磷酸根基团(-OP(=O)O2-)、膦酸
根基团(-P(=O)O2-)、或羰基。
当A和A'各自独立地为磷酸根基团或膦酸根基团时，-A-Y可选自由以
下结构式1表示的官能团，和-A'-Y'可选自由以下结构式2表示的官能团：
结构式1
结构式2
其中在结构式1和2中，
Y和Y'各自独立地为氢原子、碱金属、或铵基，条件是Y和Y'不可同
时为氢原子。
上式1的第一重复单元可由下式2或2a表示：
式2 式2a
在式2和2a中，
R1和R2各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未
取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的
C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧
基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、取
代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取代
或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取代
或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂环基烷基；
和
Y1和Y2各自独立地为氢原子、碱金属、铵基、或–NH2，条件是Y1和
Y2不可同时为氢原子或–NH2。
所述铵基的实例为未取代的铵基-NH4或被一至三个取代基取代的铵基，
所述取代基包括C1-C30烷基、C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C2-C30杂芳
基、C4-C30碳环基团和C2-C30杂环基团的至少一种。
所述聚合物可进一步包括第二重复单元。所述第二重复单元可包括二价
脂族有机基团重复单元或二价脂环族有机基团重复单元。
所述二价脂族有机基团重复单元可指例如取代或未取代的C1-C30亚烷
基、或者取代或未取代的C2-C30亚炔基的重复单元，和在一些实施方式中，
可指例如C1-C15亚烷基、或C2-C15亚炔基的重复单元。
所述二价脂环族有机基团重复单元可指例如C3-C30亚环烷基、或
C3-C30亚环炔基的重复单元，和在一些实施方式中，可指C3-C15亚环烷基、
或C3-C15亚环炔基。
所述第二重复单元可为由下式3表示的第二重复单元：
式3
在式3中，R3-R6各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30烷基、
取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未
取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30
芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、
取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳烷基、取
代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基烷基、取
代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C2-C30杂环基烷基；
或
R3与R4、或者R5与R6可独立地连接在一起以形成环，其中所述环可为
C6-C10环烷基、C3-C10杂芳基、稠合的C3-C10杂芳基、C3-C10杂环基团、
或稠合的C3-C10杂环基团。
在一些实施方式中，所述聚合物可进一步包括由下式4a或4b表示的第
三重复单元：
式4a
式4b
在式4a和4b中，R1和R2各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1-C30
烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取
代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代
的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代的C2-C30
杂芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的C3-C30杂芳
烷基、取代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的C5-C30碳环基
烷基、取代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代的C3-C30杂
环基烷基。
所述聚合物可为包括由下式4或4g表示的第一重复单元、由下式5表
示的第二重复单元、和由下式4a或4b表示的第三重复单元的聚合物。
式4 式4g
在式4和4g中，R7和R8可各自独立地为氢原子或C1-C10烷基；
Y3和Y4各自独立地为氢原子、Li、Na、K、或NH4，条件是Y3和Y4
不同时为氢原子；和
式5
在式5中，
R9-R12各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
式4a
式4b
在式4a和式4b中，R1和R2可各自独立地为氢原子、取代或未取代的
C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯
基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或
未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C7-C30芳烷基、取代或未取代
的C2-C30杂芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳氧基、取代或未取代的
C3-C30杂芳烷基、取代或未取代的C4-C30碳环基团、取代或未取代的
C5-C30碳环基烷基、取代或未取代的C2-C30杂环基团、或者取代或未取代
的C3-C30杂环基烷基。
所述第一重复单元的摩尔分数和所述第二重复单元的摩尔分数之和可
为1。例如，所述第一重复单元和所述第二重复单元的摩尔分数可各自为约
0.01-0.99。
所述第二重复单元的摩尔分数和所述第三重复单元的摩尔分数之和可
为1。例如，所述第二重复单元和所述第三重复单元的摩尔分数可各自为约
0.01-0.99。
所述第一重复单元的摩尔分数、所述第二重复单元的摩尔分数和所述第
三重复单元的摩尔分数之和可为1。例如，所述第一重复单元的摩尔分数、
所述第二重复单元和所述第三重复单元的摩尔分数可各自分别为约
0.01-0.99。
在一些实施方式中，所述包括由式4或4g表示的第一重复单元、由式5
表示的第二重复单元、和由式4a或4b表示的第三重复单元的聚合物可具有
约100-约50,000的聚合度。
根据本发明构思的另一实施方式，提供作为以下的反应产物的聚合物：
(i)含碱金属或铵基的碱和
(ii)包括由下式4c或式4d表示的第一重复单元、以及选自二价脂族有
机基团重复单元和二价脂环族有机基团重复单元的第二重复单元的聚合物
A：
式4c
在式4c中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基；
式4d
在式4d中，
R7和R8各自独立地为氢原子或C1-C10烷基；和
所述第一重复单元的摩尔分数为约0.01-约0.99和所述第二重复单元的
摩尔分数为约0.01-约0.99。
在一些实施方式中，所述聚合物A的所述第二重复单元可为由下式5
表示第二重复单元：
式5
在式5中，
R9-R12各自独立地为氢原子或C1-C10烷基。
在一些实施方式中，作为i)含碱金属或铵基的碱和ii)包括式4c或4d的
第一重复单元以及选自二价脂族有机基团重复单元和二价脂环族有机基团
重复单元的第二重复单元的聚合物A的反应产物的所述聚合物可具有约
100-约50,000的聚合度。
所述反应产物可通过如下获得：将包括由式4c或式4d表示的第一重复
单元以及选自二价脂族有机基团重复单元和二价脂环族有机基团重复单元
的第二重复单元的聚合物、含碱金属或铵基的碱、和水混合以获得混合物；
以及在约20℃-约100℃、和在实施方式中50℃-80℃的温度下热处理所述混
合物。
所述含碱金属或铵基的碱可为包括碱金属或铵基的任何碱。作为所述含
碱金属或铵基的碱的非限制性实例，可使用选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧
化钾和氢氧化铵的至少一种。基于1摩尔的所述包括式4c或4d的第一重复
单元和式5的第二重复单元的聚合物，所述含碱金属或铵基的碱的量可为0.2
摩尔-1.0摩尔，和在实施方式中，约0.4-0.8摩尔。当所述含碱金属或铵基的
碱的量在上述范围内时，可获得具有预定的被所述碱金属或铵基的取代度的
聚合物。
所述聚合物中被碱金属或铵基的取代度可为约0.2-约1.0，和在一些实
施方式中，约0.4-约1.0。所述碱金属的实例为锂。所述铵基的实例为NH4。
所述含碱金属的碱的实例为氢氧化锂。所述含铵基的碱的实例为氢氧化铵。
在一些实施方式中，所述包括式4c或4d的第一重复单元和式5的第
二重复单元的聚合物可具有约50,000-约500,000、和在实施方式中约100,000-
约500,000的重均分子量。当所述聚合物的重均分子量在前述范围内时，包
含所述聚合物的组合物的粘度可适合于电极的制造。
在一些实施方式中，如上所述制备的包括式4c或4d的第一重复单元和
式5的第二重复单元的聚合物可在1H核磁共振(“1H-NMR”)谱中在2.65百万
分率(“ppm”)-2.75ppm和2.2ppm-2.4ppm的化学位移范围内呈现出来自聚合
物链中的马来酸酐和马来酸的至少一种的两个质子峰。
在所述聚合物的1H-NMR谱中，在2.2ppm-2.4ppm的化学位移范围内的
质子峰与在2.65ppm-2.75ppm的化学位移范围内的质子峰的峰积分比可为约
0.95-约1.05。
在一些实施方式中，聚合物组合物可进一步包括水。
在一些实施方式中，所述聚合物可包括下式6或6a的第一重复单元、
下式7的第二重复单元、和由式4e或4h表示的第三重复单元：
式6 式6a
在式6中，Y5和Y6各自独立地为氢原子、Li、Na、K、铵基或-NH2，
条件是Y5和Y6不可同时为氢原子或-NH2。
式7
式4e 式4h
在一些实施方式中，所述包括式6或6a的第一重复单元、式7的第二
重复单元、和式4e或4h的第三重复单元的聚合物可具有约100-约50,000、
和在实施方式中约1,000-约50,000的聚合度。
在根据本发明的以上实施方式的任一个的聚合物中，所述聚合物中的式
6或式6a的第一重复单元的摩尔分数与式7的第二重复单元的摩尔分数之和
可为1。例如，所述第一重复单元和第二重复单元的摩尔分数可各自为约
0.01-0.99。
在根据本发明的以上实施方式的任一个的聚合物中，上式7的第二重复
单元的摩尔分数与式4e或4h的第三重复单元的摩尔分数之和可为1。例如，
所述第二重复单元和所述第三重复单元的摩尔分数可各自为约0.01-0.99。
在一些实施方式中，所述包括式6或6a的第一重复单元、式7的第二
重复单元、和式4h的第三重复单元的聚合物可为由下式8或8z表示的聚合
物：
式8
式8z
在式8和8z中，i)Y7和Y8可两者都为锂，或ii)Y7和Y8之一可为锂，
且其余可为氢原子；
a可为0或约0.01-约0.99的摩尔分数，b可为1或约0.01-约0.99的摩
尔分数，和a+b=1；
m可为约0.01-约0.99的摩尔分数，n可为约0.01-约0.99的摩尔分数，
和m+n=1。由式8或8z表示的聚合物可具有约100-约50000的聚合度。
在一些实施方式中，取决于第一重复单元和第二重复单元的排列模式，
由式8或8z表示的聚合物可为交替聚合物、无规聚合物、或嵌段聚合物。
在实施方式中，所述聚合物可具有通过电感耦合等离子体原子发射光谱
法(ICP-AES)测量的约2重量%-约15重量%的锂含量。当所述聚合物的锂含
量在前述范围内时，采用所述聚合物的锂电池可在寿命和初始效率方面得以
改善。
在实施方式中，所述聚合物可通过添加水制备成聚合物组合物。基于100
重量份的所述聚合物，所述聚合物组合物中的水的量可为约400重量份-约
5000重量份。当所述水的量在该范围内时，所述聚合物可具有良好的溶解性，
和所得的聚合物组合物可具有适合于形成电极活性物质层的粘度。
电极活性物质的粒度和表面积是影响电池特性的重要因素。电极活性物
质的粒度越小和表面积越大，电池的性能变得越好，例如，在低温和高倍率
下的功率输出、容量和放电容量方面。然而，电极活性物质的较小粒度和较
大比表面积可导致电极活性物质和电解质溶液之间的增加的接触面积，使得
在初始锂嵌入期间可更可能发生电解质溶液和电极活性物质之间的副反应。
这可导致电极活性物质的增加的初始不可逆电容量，和因此导致锂电池的低
的初始效率，且因而需要在这点上的进一步改善。
锂电池的高的初始效率可导致相对于设计容量的较高的实际容量，且因
此导致较高的能量密度。在这点上，为了提高电池的初始效率，需要设计控
制以防止电极活性物质和电解质溶液之间的直接接触。
在一些实施方式中，在所述聚合物组合物中的所述聚合物作为包含碱金
属例如锂或铵基的水溶性聚合物可用作粘结剂。所述用作粘结剂的聚合物可
覆盖电极活性物质的表面，因此有效地阻断电极活性物质接触电解质溶液。
因此，与使用常规的水溶性粘结剂相比，电极活性物质和电解质溶液之间的
副反应可较小可能地发生，且因此锂电池的初始效率可改善。
在根据以上实施方式的聚合物组合物的聚合物中，锂离子被来自
-C(=O)O-的氧原子的配位形成锂离子的传导路径，如由下式所说明的：
在上式中，为了说明的方便，未描述各重复单元的摩尔分数。所述聚合
物可具有约100-约50,000、和在实施方式中约1,000-约50,000的聚合度n。
与当使用聚丙烯酸锂作为粘结剂时相比，如上所述的锂离子传导路径的
形成可将锂取代反应促进两倍或更多倍。因此，当使用所述聚合物组合物作
为电极粘结剂形成电极活性物质层时，可获得具有改善的离子传导性的电
极。
此外，在使用所述聚合物组合物作为电极粘结剂的情况下，所述聚合物
组合物的聚合物可在电极活性物质的表面上形成有机预固体电解质界面
(“pre-SEI”)膜以覆盖电极活性物质的缺陷并阻断电极活性物质和电解质溶液
之间的直接接触，由此抑制副反应且因此改善所述锂电池的初始效率。
在一些实施方式中，所述聚合物可为由以下式8e、式8b、式9或式9a
表示的聚合物。
式8e
在式8e中，i)Y7和Y8可两者都为锂，和/或ii)Y7和Y8之一可为锂，且
其余可为氢原子；和a可为0.2、0.3、0.4、0.5或0.8的摩尔分数，和a+b
可为1。
式8b
式9
在式9中，a为0.1-0.9，和b为0.1-0.9。
式9a
由式8e表示的聚合物还可由下式8f表示。
式8f
在式8f中，a可为0.2、0.3、0.4、0.5或0.8的摩尔分数，和a+b可为1。
根据本发明构思的实施方式，提供由以下式10或式10a表示的聚合物。
式10
在式10中，a和b可各自为0.5的摩尔分数。
式10a
上式10或10a的聚合物可具有约2,500-约3,500的聚合度。
在根据上述实施方式的聚合物中，当以圆括号区分的两种重复单元具有
相同的摩尔分数时，省略所述重复单元的摩尔分数。
在下文中，将更详细地描述根据本发明构思的实施方式的制备用于锂电
池的聚合物组合物的方法。作为实例，将描述使用由上式8表示的聚合物制
备聚合物组合物。
首先，将由下式9c表示的聚合物或由式9d表示的聚合物与含碱金属或
铵基的碱和水以获得混合物：
式9c
式9d
在式9c和9d中，m和n可各自为约0.01-约0.99的摩尔分数。
式9c或9d的聚合物可具有约100-约50,000的聚合度。
将该混合物在约20℃-约95℃的温度下热处理以获得包括上式8的聚合
物的聚合物组合物。
基于100重量份的所述聚合物，所述水的量可为约400重量份-约5000
重量份。当所述水的量在该范围内时，所述聚合物可具有良好的溶解性，且
所得聚合物组合物可具有适合于形成电极活性物质层的粘度。
在式8的聚合物中，所述含碱金属或铵基的碱的类型和量可直接影响所
述碱金属或铵基的取代度，和特别地，锂取代度。
所述含碱金属或铵基的碱可为选自氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠和氢
氧化铵的至少一种。
可调节所述含碱金属或铵基的碱的量，使得基于1摩尔的式8的聚合物，
所述碱金属或铵基的量为约0.2摩尔-1摩尔。当所述含碱金属或铵基的碱的
量为0.2摩尔时，这意味着作为最终产物的聚合物产物式8的聚合物中的碱
金属或铵基(例如锂)的取代度在100%的产率下可为0.2。此处，术语产率意
指由上式9c表示的聚合物或由式9d表示的聚合物与含碱金属或铵基的碱之
间的反应的反应产率。如上所述，所述碱金属或铵基(例如，锂)的取代度可
基于用于制备聚合物的含碱金属或铵基的碱的量确定。
包括式9c或9d的聚合物、含碱金属或铵基的碱和水的混合物的反应进
行程度可通过测量所述反应混合物的pH确认。
例如，所述反应混合物的pH在初始反应阶段可为约14，且随着反应进
行可达到直至7.5-8.5。因此，所述反应混合物的7.5-8.5的pH可被认为是反
应的终止。
基于100重量份的式9c或9d的聚合物，所述聚合物组合物中的水的量
可为约400重量份-约600重量份，和在实施方式中，约500重量份。当所
述水的量在该范围内时，所述聚合物组合物可具有用于涂覆的合适粘度。
所述热处理温度可为例如约20℃-约95℃。当所述热处理温度在该范围
内时，可在需要时容易控制所述碱金属或铵基(例如，锂)的取代度。
式8的聚合物可通过从所述聚合物组合物除去水而获得。除去水是指在
约80℃-100℃的温度下热处理所述聚合物组合物以将其干燥。
在一些实施方式中，当所述含碱金属或铵基的碱为氢氧化锂时，在目标
聚合物的式8中，Y7和Y8的至少一个可为锂。
在式8的聚合物中，锂取代度可为约0.2-约1.0，和在一些实施方式中，
约0.4-约1.0。
术语“锂取代度”如下定义。
当聚合物的聚合度表示为d，且式1的第一重复单元具有两个对于锂的
取代位点时，所述聚合物中的对于锂的取代位点的总数可为2d。锂取代度表
示实质上被锂取代的取代位点与锂取代位点总数2d之比。
当锂取代位点总数2d全部被锂取代时，锂取代度可定义为1。例如，0.56
的锂取代度意味着等于2d×0.56数量的锂取代位点被锂取代。
可通过调节用于获得聚合物的起始材料的混合比将锂取代度控制在所
需范围内。例如，具有所需锂取代度的锂取代的聚合物可通过调节包括上式
9c或9d的第一重复单元和取代或未取代的C2-C30亚烷基第二重复单元的
聚合物和锂源(例如，氢氧化锂)的摩尔比获得。
碱金属的取代度或铵基的取代度也可如以上关于锂取代度所描述地定
义。
根据本发明构思的另一实施方式，用于锂电池的电极包括上述聚合物。
所述电极可通过如下制造：将电极活性物质与包括聚合物的聚合物组合物混
合以制备电极活性物质组合物，以及在电极集流体上涂覆和干燥所述电极活
性物质组合物以形成具有电极活性物质层的电极。
所述电极可为例如负极。
所述电极可包括得自所述聚合物组合物和电极活性物质的混合物的涂
覆和干燥的产物，且例如，由从所述聚合物组合物除去水以包含所述聚合物
和所述电极活性物质的产物。所述干燥可在约80℃-约120℃的温度下进行。
在一些另外的实施方式中，除了用作电极粘结剂之外，所述聚合物组合
物还可用作隔板或聚合物电解质表面的涂覆材料。
所述聚合物组合物当与电极活性物质混合时可形成电极活性物质组合
物。
所述电极活性物质、且特别是作为负极活性物质的电极活性物质的实例
为碳质材料、硅、硅氧化物、基于硅的合金、硅-碳质材料复合物、锡、基
于锡的合金、锡-碳复合物、金属氧化物、或其组合。
碳质材料的实例包括结晶碳、无定形碳、及其组合。所述结晶碳的实例
为石墨，例如非成形的、板、薄片、球形或纤维形式的天然石墨或人造石墨。
所述无定形碳的实例为软碳(在低温下烧结的碳)、硬碳、中间相沥青碳化产
物、烧结焦炭、石墨烯、炭黑、富勒烯烟灰、碳纳米管、碳纤维等。可使用
在本领域中可用的任何合适的碳质材料。
所述碳质材料可包括碳、石墨、或碳纳米管。
所述负极活性物质可为Si、SiOx(0<x<2，例如，x为0.5-1.5)、Sn、
SnO2、含硅的金属合金、或其混合物。能与硅合金化以形成硅合金的金属可
为选自Al、Sn、Ag、Fe、Bi、Mg、Zn、In、Ge、Pb和Ti的至少一种。
所述负极活性物质可包括能与锂合金化的金属/半金属、其合金、或其氧
化物。所述能与锂合金化的金属/半金属的实例为Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、
Sb、Si-Y合金(其中Y为碱金属、碱土金属、13-16族元素、过渡金属、稀
土元素、或其组合，除Si之外)、Sn-Y合金(其中Y为碱金属、碱土金属、
13-16族元素、过渡金属、稀土元素、或其组合，除Sn之外)、和MnOx(0<x≤2)。
Y可为镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)、钪(Sc)、钇(Y)、钛(Ti)、
锆(Zr)、铪(Hf)、(Rf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、(Db)、铬(Cr)、钼(Mo)、
钨(W)、(Sg)、锝(Tc)、铼(Re)、(Bh)、铁(Fe)、铅(Pb)、钌(Ru)、锇(Os)、
(Hs)、铑(Rh)、铱(Ir)、钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、锌(Zn)、
镉(Cd)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、锡(Sn)、铟(In)、锗(Ge)、磷(P)、砷(As)、
锑(Sb)、铋(Bi)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、或其组合。所述能与锂合
金化的金属/半金属的氧化物的非限制性实例为锂钛氧化物、钒氧化物、和锂
钒氧化物、SnO2和SiOx(0<x<2)。
例如，所述负极活性物质可包括选自元素周期表的13、14和15元素的
至少一种元素。
在一些另外的实施方式中，所述负极活性物质可包括选自Si、Ge和Sn
的至少一种元素。
所述负极活性物质可为如上所列的碳质材料与选自硅、硅氧化物和含硅
的金属合金的混合物或复合物。
在一些实施方式中，所述负极活性物质可具有简单的颗粒形式，或者可
为具有纳米尺寸的纳米结构体。在一些实施方式中，所述负极活性物质可具
有多种形式例如纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管或纳米带的任一种。
在一些实施方式中，所述负极活性物质可包括石墨、Si-CNT复合物、
纳米尺寸的锰氧化物(MnOx，0<x≤2)。
所述石墨可具有约0.5μm-约2μm、和在一些实施方式中约1μm的平均
粒径。在一些实施方式中，所述石墨可具有约5μm-约7μm、例如约6.5μm
的粒径(D90)。如本文中使用“D90”表示对应于在基于数量的粒度分布累积
曲线中相对于总量(100%)的从最小直径开始的90%累积量的粒径。
所述负极可如下制造。
例如，所述负极可通过用包括负极活性物质和作为粘结剂的包含根据上
述实施方式的任一个的聚合物的聚合物组合物的负极活性物质组合物涂覆
集流体例如铜箔而制造。
可将所述负极活性物质和作为粘结剂的聚合物组合物混合在一起以制
备所述负极活性物质组合物。
所述聚合物组合物可包含水。所述负极活性物质组合物可包括导电剂。
可将所述负极活性物质组合物涂覆在所述集流体上以制造负极。
在制造所述负极时，基于100重量份的所述负极活性物质组合物的总量，
所述聚合物组合物中的聚合物的量可为约1重量份-约30重量份，和在一些
实施方式中，约2重量份-约20重量份。
所述负极活性物质组合物的涂覆不限于特定的方法，且可通过选自丝网
印刷、喷涂、使用刮刀的涂覆、凹版印刷涂覆、浸涂、丝网印胶法、涂抹和
使用缝隙模头的涂覆的方法进行。
通常，所述集流体可制造成具有约3μm-约20μm、和在实施方式中约
5μm-约15μm的厚度。
在涂覆在所述集流体和/或基材上之后，将所述负极活性物质组合物在约
80℃-约120℃下干燥(第一次加热)以除去溶剂，然后辊压，随后干燥以获得
所述负极。
当在用于从所述电极除去用作溶剂的水的第一次加热中的干燥温度在
该范围内时，可抑制在所述电极表面上产生气泡，使得可获得具有改善的表
面均匀性的电极。所述干燥可在大气条件中进行。
所述第一次加热之后可为在真空中的第二次加热。所述第二次加热可在
约100℃-约200℃的温度下在约1×10-4-约1×10-6托的真空下进行。
所述导电剂的非限制性实例为乙炔黑，科琴黑，天然石墨，人造石墨，
炭黑，碳纤维，金属粉末和金属纤维例如铜、镍、铝或银，聚亚苯基衍生物、
或其至少两种的混合物。可使用在本领域中可用的任何导电剂。
除上述粘结剂之外，所述负极可进一步包括在本领域中广泛使用的普通
粘结剂。所述普通粘结剂的非限制性实例为羧甲基纤维素钠(“Na-CMC”)、褐
藻酸衍生物、壳聚糖衍生物、聚乙烯醇(“PVA”)、聚丙烯酸(“PAA”)、聚丙烯
酸钠(“Na-PAA”)、聚乙烯基吡咯烷酮(“PVP”)、聚丙烯酰胺、聚酰胺酰亚胺、
偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物(“P(VDF-HFP)”)、聚偏氟乙烯(“PVDF”)、聚丙烯
腈(“PAN”)、水分散体型丁苯橡胶(“SBR”)、水分散体型丁二烯橡胶(“BR”)、
其改性产物(例如，氟化的聚合物或在主链中具有砜(-SO2-)取代基的聚合物)、
或其共聚物(例如，与另外的聚合物的无规共聚物、嵌段共聚物或交替共聚
物)。
所述集流体没有特别限制，且可为任何材料，只要其具有合适的导电性，
而不在所制造的电池中引起化学变化。所述集流体的实例为铜，不锈钢，铝，
镍，钛，烧结碳，用碳、镍、钛或银表面处理的铜或不锈钢、和铝-镉合金。
另外，所述集流体可加工成在其表面上具有细小的不规则物以增强所述
集流体对所述负极活性物质的粘附，且可以包括膜、片、箔、网、多孔结构
体、泡沫体和无纺物的多种形式的任一种使用。
当所述电极为正极时，可使用容许锂的可逆嵌入和脱嵌的化合物(锂化
插层化合物)作为正极活性物质。所述正极活性物质可包括选自锂钴氧化物、
锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂铁磷氧化物和锂锰氧化物的至少一种。
所述正极活性物质不限于这些实例，且可为在本领域中可用的任何正极活性
物质。
例如，所述正极活性物质可为选自如下的至少一种：锂钴氧化物
(LiCoO2)；锂镍氧化物(LiNiO2)；锂锰氧化物，包括Li1+xMn2-xO4(其中x为
0-0.33)、Li2MnO3、LiMn2O4和LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；锂铁氧化物
(LiFe3O4)；锂钒氧化物(LiV3O8)；铜钒氧化物(Cu2V2O7)；钒氧化物(V2O5)；
锂镍氧化物(LiNi1-xMxO2，其中M为Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B、或Ga；
和x为0.01-0.3)；锂锰氧化物，包括LiMn2-xMxO2(其中M为Co、Ni、Fe、
Cr、Zn、或Ta；和x为0.01-0.1)和Li2Mn3MO8(其中M为Fe、Co、Ni、
Cu、或Zn)；其中锂被碱土金属离子部分取代的锂锰氧化物(LiMn2O4)；二硫
化物化合物；和铁钼氧化物(Fe2(MoO4)3)。
例如，所述正极活性物质可为由下式之一表示的化合物：LiaA1-bBbD2(其
中0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5)；LiaE1-bBbO2-cDc(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5和
0≤c≤0.05)；LiE2-bBbO4-cDc(其中0≤b≤0.5和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobBcDα(其中
0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(其中
0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α<2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(其中
0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcDα(其中0.90≤a≤1.8，
0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，
0≤c≤0.05和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05
和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5和0.001≤d≤0.1)；
LiaNibCocMndGeO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5和
0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中
0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；
LiaMn2GbO4(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；
LiIO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中0≤f≤2)；和
LiFePO4。
在上式中，A选自镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、及其组合；B选自铝(Al)、
镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、镁(Mg)、锶(Sr)、钒(V)、稀土元
素、及其组合；D选自氧(O)、氟(F)、硫(S)、磷(P)、及其组合；E选自钴(Co)、
锰(Mn)、及其组合；F选自氟(F)、硫(S)、磷(P)、及其组合；G选自铝(Al)、
铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镁(Mg)、镧(La)、铈(Ce)、锶(Sr)、钒(V)、及其组
合；Q选自钛(Ti)、钼(Mo)、锰(Mn)、及其组合；I选自铬(Cr)、钒(V)、铁(Fe)、
钪(Sc)、钇(Y)、及其组合；和J选自钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、
铜(Cu)、及其组合。
以上列举作为正极活性物质的化合物可具有表面包覆层(在下文中，“包
覆层”)。或者，可使用不具有包覆层的化合物和具有包覆层的化合物的混
合物，所述化合物选自以上列举的化合物。所述包覆层可包括选自如下的至
少一种包覆元素的化合物：包覆元素的氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、碳
酸氧盐和羟基碳酸盐。用于所述包覆层的化合物可为无定形的或结晶的。用
于所述包覆层的包覆元素可为镁(Mg)、铝(Al)、钴(Co)、钾(K)、钠(Na)、钙
(Ca)、硅(Si)、钛(Ti)、钒(V)、锡(Sn)、锗(Ge)、镓(Ga)、硼(B)、砷(As)、锆
(Zr)、或其混合物。所述包覆层可使用任意以上列举的包括这些元素的化合
物根据当使用所述包覆元素的化合物时不对正极活性物质的物理性质造成
不利影响的任何合适的方法形成。例如，所述包覆层可使用本领域普通技术
任意已知的喷涂、浸渍或其它方法形成。所述正极活性物质的非限制性实例
为LiNiO2、LiCoO2、LiMnxO2x(其中x=1、2)、LiNi1-xMnxO2(其中0<x<1)、
LiNi1-x-yCoxMnyO2(其中x为0-0.5，和y为0-0.5)、LiFeO2、V2O5、TiS和
MoS。
作为用于正极的粘结剂，可使用根据上述实施方式的聚合物组合物。所
述粘结剂使正极活性物质颗粒彼此牢固地结合且使正极活性物质颗粒牢固
地结合到集流体。作为典型的实例，所述粘结剂可为如下的至少一种：聚乙
烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化聚
氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚
四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶(“SBR”)、聚酰胺酰亚
胺、丙烯酸(酯)化的(丙烯酸类改性的)SBR、环氧树脂和尼龙，但不限于此。
在制备所述正极活性物质组合物时，可使用与在所述负极活性物质组合
物中使用的相同的导电剂。
可将所述正极活性物质、粘结剂和导电剂混合在一起以获得正极活性物
质层组合物。
当在形成正极活性物质层时使用根据本发明构思的一个或多个实施方
式的聚合物组合物作为粘结剂时，不需要使用溶剂。
当在形成正极活性物质层时使用普通正极粘结剂时，可使用溶剂。所述
溶剂的非限制性实例为水、二甲亚砜(“DMSO”)、N,N-二甲基甲酰胺(“DMF”)、
N,N-二甲基乙酰胺(“DMA”)、四氢呋喃(“THF”)、1,4-二氧六环、1,2-二甲氧
基乙烷(“DME”)和N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)。
可以与所述负极的制造中相同的方式制造使用所述正极活性物质组合
物的正极，除了使用所述正极活性物质代替所述负极活性物质之外。
所述正极活性物质、导电剂和溶剂的量可为本领域中在锂电池的制造中
通常使用的那些水平。根据锂电池的用途和结构，可不使用导电剂和溶剂的
至少一种。如果需要，在正极的制造中可进一步使用各种添加剂例如分散剂、
增稠剂或填料的任意种类。
根据本发明构思的另一实施方式，锂电池包括上述负极、正极、隔板和
包含锂盐的非水电解质。
所述隔板可设置在所述正极和负极之间。所述隔板可为具有高的离子渗
透性和强的机械强度的绝缘薄膜。
所述隔板可具有约0.01μm-约10μm、和在实施方式中约1μm-约10μm
的孔径，以及约5μm-约20μm、和在实施方式中约10μm-约15μm的厚度。
所述隔板的实例为基于烯烃的聚合物例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯，以及由
玻璃纤维或聚乙烯制成的片或无纺物。当使用固体电解质例如聚合物电解质
作为电解质时，所述固体电解质可也用作隔板。
所述隔板可为单层或包括至少两个基于烯烃的聚合物例如聚乙烯、聚丙
烯、聚偏氟乙烯、或其组合的层的多层。所述多层可为混合多层。例如，所
述隔板可为包括聚乙烯和聚丙烯层的双层隔板，包括聚乙烯、聚丙烯和聚乙
烯层的三层隔板，或包括聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯层的三层隔板。
所述包含锂盐的非水电解质可包含非水电解质基体和锂盐。
所述非水电解质基体可为非水液体溶剂、有机固体电解质基体、或无机
固体电解质基体。
所述非水液体溶剂的非限制性实例为任意如下的：非质子有机溶剂例如
N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯(“EC”)、碳酸亚丁酯、碳酸二
甲酯、碳酸二乙酯(“DEC”)、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷(“DME”)、四氢呋
喃(“THF”)、2-甲基四氢呋喃(“2-甲基-THF”)、二甲亚砜(“DMSO”)、1,3-二氧
戊环、1,4-二氧六环、甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺(“DMF”)、N,N-二甲基乙
酰胺(“DMA”)、乙腈、硝基乙烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧
基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、
碳酸亚丙酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯和碳酸氟代
亚乙酯(“FEC”)。
所述有机固体电解质基体的非限制性实例为聚乙烯衍生物、聚氧化乙烯
衍生物、聚氧化丙烯衍生物、磷酸酯聚合物、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏
氟乙烯和包含离子解离基团的聚合物。
所述无机固体电解质基体的非限制性实例为Li3N、LiI、Li5NI2、
Li3N-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH、和Li3PO4-Li2S-SiS2。
所述锂盐可为可溶解于上述非水电解质基体中的任何锂盐。所述锂盐的
非限制性实例为LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、
LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼酸锂、
低级脂族羧酸锂和四苯基硼酸锂。为了改善充电/放电特性或阻燃性，所述非
水电解质可为进一步添加有，例如，吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、
乙二胺、n-乙二醇二甲醚、六甲基磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫磺、奎宁
亚胺染料、N-取代的唑烷酮、N,N-取代的咪唑啉、乙二醇二烷基醚、铵盐、
吡咯、2-甲氧基乙醇、或氯化铝。在一些另外的实施方式中，为了提供耐燃
性，可进一步使用含卤素的溶剂例如四氯化碳和三氟乙烯。参照图1，根据
本发明构思的实施方式的锂电池1包括正极3、负极2和隔板4。将正极3、
负极2和隔板4卷绕或折叠，然后密封在电池壳5中。然后，将电池壳5用
有机电解质溶液填充并用帽组件6密封，由此完成锂电池1的制造。电池壳
5可为圆柱型、矩型、或薄膜型。例如，锂电池1可为薄膜型电池。锂电池
1可为锂离子电池。
锂电池1可为具有约4.3V或更大的充电电压的锂离子电池。
隔板4可介于正极3和负极2之间以形成电池组件。或者，所述电池组
件可以双单元电池结构堆叠并用电解质溶液浸渍。将所得物置于袋中并气密
密封，由此完成锂离子聚合物电池的制造。
或者，可将多个电池组件堆叠以形成电池组，其可用于在高温下运行且
需要高的输出的任何装置中，例如，用在膝上型电脑、智能手机、电动车等
中。
锂电池1可具有改善的高倍率特性和寿命特性，且因此可应用于电动车
(“EV”)例如混合动力车如插电式混合动力电动车(“PHEV”)中。
在以上式中的取代基可如下定义。
如本文中使用的术语“烷基”表示得自完全饱和的、支化或未支化的(或者
直链或线型的)烃并且具有规定的碳原子数的单价基团。
所述“烷基”的非限制性实例为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、
异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二
甲基戊基、2,3-二甲基戊基和正庚基。
所述烷基的至少一个氢原子可被如下代替：卤素原子、被卤素原子取代
的C1-C30烷基(例如，CCF3、CHF2、CH2F、CCl3等)、C1-C30烷氧基、C2-C30
烷氧基烷基、羟基(-OH)、硝基(-NO2)、氰基(-CN)、氨基(-NRR’，其中R和
R’独立地为氢或C1-C30烷基)、酰氨基(-C(=O)NRR’，其中R和R’独立地为
氢或C1-C30烷基)、肼基(-NHNRR’，其中R和R’独立地为氢或C1-C30烷
基)、腙基(-CR=NHNR’R”，其中R、R’和R”独立地为氢或C1-C30烷基)、
叠氮基(-N3)、脒基(-C(=NH)NRR’，其中R和R’独立地为氢或C1-C30烷基)、
羧基(-CO2H)或其盐、磺酰基、氨磺酰基、磺酸基(-SO3H)或其盐、磷酸基
(-P(=O)(OH)2)或其盐、C1-C30烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C1-C30
杂烷基、C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C2-C30杂芳基、C3-C30杂芳烷基、
C2-C30杂芳氧基、C3-C30杂芳氧基烷基、或C6-C30杂芳烷氧基。
如本文中使用的术语“卤素原子”表示氟、溴、氯、碘等。
如本文中使用的术语“被卤素原子取代的C1-C30烷基”表示被至少一个
卤素原子取代的C1-C30烷基。所述被至少一个卤素原子取代的C1-C30烷
基的非限制性实例为单卤代烷基或多卤代烷基，包括二卤代烷基、或全卤代
烷基。
如本文中使用的术语“单卤代烷基”表示包括一个碘、溴、氯或氟原子的
烷基。术语“二卤代烷基”和“多卤代烷基”表示包括至少两个相同或不同的卤
素原子的烷基。术语“全卤代烷基”表示其中所有氢原子都被相同或不同的
卤素原子代替的烷基。
如本文中使用的术语“环烷基”表示仅具有碳环原子且具有规定的碳原
子数的饱和烃环基团。环烷基的非限制性实例包括环己基。
如本文中使用的术语“烯基”表示得自直链或支链脂族烃、具有至少一个
双键且具有规定的碳原子数的单价基团。所述烯基的非限制性实例包括乙烯
基、丙烯基、异丙烯基和己烯基。所述烯基的至少一个氢原子可被与以上关
于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“炔基”表示得自直链或支链脂族烃、具有至少一个
三键且具有规定的碳原子数的单价基团。所述炔基的非限制性实例包括乙炔
基和丙炔基。所述炔基的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些
相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“烷氧基”表示“烷基-O-”，其中所述烷基与以上描述
的相同且具有规定的碳原子数。所述烷氧基的非限制性实例包括甲氧基、乙
氧基、丙氧基、2-丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、和己氧基。所述烷
氧基的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代
替。
如本文中使用的术语“芳基”(其单独或组合使用)表示得自包含至少一个
环的芳族烃且具有规定的碳原子数的单价基团。
如本文中使用的术语“芳基”解释为包括具有稠合至至少一个环烷基环
的芳族环的基团。
所述“芳基”的非限制性实例包括苯基、萘基和四氢萘基。
所述“芳基”的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相同
的取代基代替。
如本文中使用的术语“芳烷基”表示被芳基取代的且具有规定的碳原子
数的烷基。所述“芳烷基”的非限制性实例包括苄基、苯基-CH2CH2-等。
如本文中使用的术语“芳氧基”表示具有规定的碳原子数的“–O-芳基”。
所述芳氧基的非限制性实例为苯氧基。所述“芳氧基”的至少一个氢原子可被
与以上关于烷基所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“杂芳基”表示得自包括选自氮(N)、氧(O)、磷(P)和
硫(S)的至少一个杂原子(其中环原子的剩余部分为碳)的单环或双环芳族有
机化合物且具有规定的碳原子数的单价基团。所述杂芳基可包括例如一至五
个杂原子，和在一些实施方式中，可包括五至十元环。
在所述杂芳基中，S或N可以各种氧化形式存在。
单环杂芳基的非限制性实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡
唑基、噻唑基、异噻唑基、1,2,3-二唑基、1,2,4-二唑基、1,2,5-二唑基、
1,3,4-二唑基、1,2,3-噻二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,2,5-噻二唑基、1,3,4-噻
唑基、异噻唑-3-基、异噻唑-4-基、异噻唑-5-基、唑-2-基、唑-4-基、唑
-5-基、异唑-3-基、异唑-4-基、异唑-5-基、1,2,4-三唑-3-基、1,2,4-三唑
-5-基、1,2,3-三唑-4-基、1,2,3-三唑-5-基、四唑基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、
2-吡嗪-2-基、吡嗪-4-基、吡嗪-5-基、2-嘧啶-2-基、4-嘧啶-2-基、和5-嘧啶-2-
基。
如本文中使用的术语“杂芳基”解释为包括稠合至芳基、环脂族基团和杂
环基团的至少一个的杂芳族环。
双环杂芳基的非限制性实例为吲哚基、异吲哚基、吲唑基、吲嗪基、嘌
呤基、喹嗪基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、酞嗪基、萘啶基、喹唑啉基、
喹喔啉基、菲啶基、菲咯啉基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、苯并异喹啉
基、噻吩并[2,3-b]呋喃基、呋喃并[3,2-b]-吡喃基、5H-吡啶并[2,3-d]-o-嗪基、
1H-吡唑并[4,3-d]-唑基、4H-咪唑并[4,5-d]噻唑基、吡嗪并[2,3-d]哒嗪基、
咪唑并[2,1-b]噻唑基、咪唑并[1,2-b][1,2,4]三嗪基、7-苯并[b]噻吩基、苯并
唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并氧氮杂基、苯并嗪基、1H-吡咯
并[1,2-b][2]苯并氮杂基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并三唑基、吡咯并
[2,3-b]吡啶基、吡咯并[3,2-c]吡啶基、吡咯并[3,2-b]吡啶基、咪唑并[4,5-b]吡
啶基、咪唑并[4,5-c]吡啶基、吡唑并[4,3-d]吡啶基、吡唑并[4,3-c]吡啶基、吡
唑并[3,4-c]吡啶基、吡唑并[3,4-d]吡啶基、吡唑并[3,4-b]吡啶基、咪唑并[1,2-a]
吡啶基、吡唑并[1,5-a]吡啶基、吡咯并[1,2-b]哒嗪基、咪唑并[1,2-c]嘧啶基、
吡啶并[3,2-d]嘧啶基、吡啶并[4,3-d]嘧啶基、吡啶并[3,4-d]嘧啶基、吡啶并
[2,3-d]嘧啶基、吡啶并[2,3-b]吡嗪基、吡啶并[3,4-b]吡嗪基、嘧啶并[5,4-d]
嘧啶基、吡嗪并[2,3-b]吡嗪基、和嘧啶并[4,5-d]嘧啶基。
所述“杂芳基”的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相
同的取代基代替。
如本文中使用的术语“杂芳烷基”表示被杂芳基取代的并具有规定的碳
原子数的烷基。所述杂芳烷基的非限制性实例包括(吡啶-2-基)甲基
(C5H4NCH2)。
如本文中使用的术语“杂芳氧基”表示具有规定的碳原子数的-O-杂芳基
部分。所述杂芳氧基的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些相
同的取代基代替。所述杂芳氧基的非限制性实例包括(吡啶-2-基)氧基
(C5H4NO)。
如本文中使用的术语“碳环”基团表示具有规定的碳原子数的单价饱和
或部分不饱和的非芳族单环、双环或三环烃基。
单环烃基的非限制性实例包括环戊基、环戊烯基、环己基和环己烯基。
双环烃基的非限制性实例包括冰片基、十氢萘基、双环[2.1.1]己基、双
环[2.2.1]庚基、双环[2.2.1]庚烯基和双环[2.2.2]辛基。
三环烃基的非限制性实例为金刚烷基。
所述“碳环基团”的至少一个氢原子可被与以上关于烷基所列举的那些
相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“碳环基烷基”表示被碳环基团取代的并具有规定
的碳原子数的烷基。所述碳环基烷基的非限制性实例包括环己基甲基。
如本文中使用的术语“杂环基团”表示包括杂原子例如N、S、P或O并
具有规定的碳原子数的五至十元碳环基团。所述杂环基团的非限制性实例为
吡咯烷基和哌啶基。所述杂环基团中的至少一个氢原子可被与以上关于烷基
所列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的术语“杂环基烷基”表示被杂环基团取代且具有规定数
量的碳原子的烷基。所述杂环烷基的非限制性实例包括(哌啶-2-基)甲基
(C5H9NCH2)。
如本文中使用的术语“杂芳氧基烷基”表示被杂芳氧基取代的且具有规
定的碳原子数的烷基。所述杂芳氧基烷基的非限制性实例包括(吡啶-2-基)氧
基甲基(C5H4NOCH2)。
如本文中使用的术语“杂芳烷氧基”表示“–O-杂芳烷基”。所述杂芳烷氧
基的非限制性实例包括(吡啶-2-基)甲基氧基(C5H4NCH2O)。
术语“磺酰基”表示R”-SO2-，其中R”为氢原子、烷基、芳基、杂芳基、
芳烷基、杂芳烷基、烷氧基、芳氧基、环烷基、或杂环基团。
术语“氨磺酰”基表示H2NS(O2)-、烷基-NHS(O2)-、(烷基)2NS(O2)-、芳基
-NHS(O2)-、烷基-(芳基)-NHS(O2)-、(芳基)2NS(O)2、杂芳基-NHS(O2)-、(芳
基-烷基)-NHS(O2)-、或(杂芳基-烷基)-NHS(O2)-。
术语“氨基”表示其中氮原子共价结合到至少一个碳或杂原子的基团。所
述氨基可指例如任选地取代的–NH2基团。
术语“氨基”还表示其中氮结合到至少一个另外的具有规定的碳原子数
的烷基的“烷基氨基”、以及其中氮原子结合到一个或两个选定的具有规定的
碳原子数的芳基的“芳基氨基”和“二芳基氨基”。
如本文中使用的术语“亚烷基”表示具有规定的碳原子数的直链或支化
二价脂族烃基。所述亚烷基的非限制性实例包括亚甲基、亚乙基、亚丙基和
亚丁基。
如本文中使用的术语“亚烯基”表示具有至少一个碳-碳双键并具有规定
的碳原子数的直链或支链二价烃基。所述亚烯基的非限制实例包括亚丙烯
基。
如本文中使用的术语“亚炔基”表示具有至少一个碳-碳三键并具有规定
的碳原子数的直链或支链二价烃基。所述亚炔基的非限制性实例包括亚丙炔
基。
如本文中使用的术语“亚环烷基”是指具有规定的碳原子数的环状二价
脂族烃基。所述亚环烷基的非限制性实例包括亚环丙烯基、亚环丁烯基、亚
环戊烯基和亚环己烯基。
现在将参照以下实施例更详细地描述一个或多个实施方式。然而，这些
实施例仅用于说明的目的且不意图限制所述一个或多个实施方式的范围。
在以下制备实施例中，术语“聚(异丁烯-alt-马来酸酐)和聚{(异丁烯-alt-
马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)”中的“alt”和“co”分别意指交替聚合物
和共聚物。
制备实施例1：包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂
盐)}(在下文中，Li-0.8-PIBMA)的组合物(锂取代度：0.8)的制备
将4g由下式8c表示的聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(具有异丁烯与马来酸酐
的混合比=1:1，按摩尔计；和重均分子量=约300,000～350,000)和0.996g氢
氧化锂(LiOH)添加到96g去离子水中，然后混合在一起以获得混合物，然后
将该混合物在约70℃下搅拌约24小时以制备包括下式8a的聚{(异丁烯-alt-
马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}(在下文中，式8a的聚合物)和去离子
水的聚合物组合物。
基于100重量份的包含式8a的聚合物的组合物，式8a的聚合物的量为
约5重量份。
式8c
将所述聚合物组合物过滤以除去水不溶性组分。从经过滤的固体产物除
去水，然后将其在约80℃下干燥以获得下式8a的聚合物。
式8a的聚合物具有约0.8的锂取代度和约300,000-约350,000的重均分
子量。
[式8a]
在式8a中，表示摩尔分数的a和b可分别为0.2和0.8。
制备实施例2：包含聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)(在下文中，Li-1.0-PIBMA)
的组合物(锂取代度：1.0)的制备
以与实施例1中相同的方式制备包括式8b的聚(异丁烯-alt-马来酸锂
盐)(在下文中，式8b的聚合物)和去离子水的聚合物组合物，除了使用1.245g
LiOH和96g去离子水之外。
在所述聚合物组合物中，基于100重量份的包含式8b的聚合物的组合
物，式8b的聚合物的量为约5重量份。
将所述聚合物组合物过滤以除去水不溶性组分。从经过滤的固体产物除
去水，然后将其在约80℃下干燥以获得下式8b的聚合物。
下式8b的聚合物具有约1.0的锂取代度和约300,000-约350,000的重均
分子量。
式8b
制备实施例3：包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂
盐)}(在下文中，Li-0.5-PIBMA)的组合物(锂取代度：0.5)的制备
以与实施例1中相同的方式制备包括式8a的聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}(以下，式8a的聚合物)和去离子水的聚合物
组合物，除了使用0.623g LiOH和96g去离子水之外。在所述聚合物组合物
中，基于100重量份的包含式8a的聚合物的组合物，式8a的聚合物的量为
约5重量份。
将所述聚合物组合物过滤以除去水不溶性组分。从经过滤的固体产物除
去水，然后将其在约80℃下干燥以获得下式8a的聚合物。
下式8a的聚合物具有约0.5的锂取代度和约300,000-约350,000的重均
分子量。
式8a
在式8a中，a和b可各自为0.5的摩尔分数。
制备实施例4：包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂
盐)}(在下文中，Li-0.6-PIBMA)的组合物(锂取代度：0.6)的制备
以与实施例1中相同的方式制备包括聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁
烯-alt-马来酸锂盐)}(以下，式8a的聚合物)和去离子水的聚合物组合物，除
了使用0.747g LiOH和96g去离子水之外。在所述聚合物组合物中，基于100
重量份的包含式8a的聚合物的组合物，式8a的聚合物的量为约5重量份。
将所述聚合物组合物过滤以除去水不溶性组分。从经过滤的固体产物除
去水，然后将其在约80℃下干燥以获得下式8a的聚合物。
式8a的聚合物具有约0.6的锂取代度和约300,000-约350,000的重均分
子量。
式8a
在式8a中，表示摩尔分数的a和b可分别为0.4和0.6。
制备实施例5：包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂
盐)}(在下文中，Li-0.7-PIBMA)的组合物(锂取代度：0.7)的制备
以与实施例1中相同的方式制备包括式8a的聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}(在下文中，式8a的聚合物)和去离子水的聚
合物组合物，除了使用0.873g LiOH和96g去离子水之外。
在所述聚合物组合物中，基于100重量份的包含式8a的聚合物的组合
物，式8a的聚合物的量为约5重量份。
将所述聚合物组合物过滤以除去水不溶性组分。从经过滤的固体产物除
去水，然后将其在约80℃下干燥以获得下式8a的聚合物。
式8a的聚合物具有约0.7的锂取代度和约300,000-约350,000的重均分
子量。
式8a
在式8a中，a可为0.3的摩尔分数，和b可为0.7的摩尔分数。
制备实施例6：包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂
盐)}(在下文中，Li-0.2-PIBMA)的组合物(锂取代度：0.2)的制备
以与实施例1中相同的方式制备包括式8a的聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}(以下，式8a的聚合物)和去离子水的聚合物
组合物，除了使用0.250g LiOH和96g去离子水之外。在所述聚合物组合物
中，基于100重量份的包含式8a的聚合物的组合物，式8a的聚合物的量为
约5重量份。
将所述聚合物组合物过滤以除去水不溶性组分。从经过滤的固体产物除
去水，然后将其在约80℃下干燥以获得下式8a的聚合物。
式8a的聚合物具有约0.2的锂取代度和约300,000-约350,000的重均分
子量。
式8a
在式8a中，a可为0.8的摩尔分数，和b可为0.2的摩尔分数。
制备实施例7：包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸铵
盐)}的组合物的制备
将10g由下式9表示的聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸
铵盐)}(具有约160,000-170,000的重均分子量)(在下文中，式9的聚合物)和
90g去离子水混合并在室温下搅拌约24小时以获得包括由下式9表示的聚
{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸铵盐)}(具有约160,000-170,000
的重均分子量)(在下文中，式9的聚合物)和去离子水的聚合物组合物。
式9
所述式9的聚合物具有约1,000-约1,200的聚合度，其中式9中的a为
0.2，和b为0.8。
基于100重量份的包含式9的聚合物的聚合物组合物，所述聚合物组合
物中的式9的聚合物的量为约10重量份。
制备实施例8：包含聚{(乙烯-alt-马来酸酐)-co-(乙烯-alt-马来酸锂盐)}
(具有0.5的锂取代度)(在下文中，称作Li-0.5-PEMA)的组合物
将10g聚(乙烯-co-马来酸酐)(具有1:1的乙烯与马来酸酐的摩尔混合比
和400,000的重均分子量)和1.9g LiOH在90g去离子水中混合，然后在约70
℃下搅拌约24小时以获得由下式10表示的聚{(乙烯-alt-马来酸酐)-co-(乙烯
-alt-马来酸锂盐)}(以下，式10的聚合物)在去离子水中的聚合物组合物。
所述聚合物组合物中的式10的聚合物具有约0.5的锂取代度。基于100
重量份的包括式10的聚合物的聚合物组合物，式10的聚合物为约10重量
份。
式10
在式10中，表示摩尔分数的a和b可两者都为0.5。式10的聚合物具
有约3,000的聚合度。
实施例1：负极和硬币半单元电池的制造
将4.5g作为负极活性物质的石墨(SFG6)粉末(可得自Timcal Co.)(D90=
约6.5μm)和10g作为粘结剂的制备实施例1的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}(锂取代度：0.8)的组合物以90:10的重量比
混合在一起以制备浆料。
使用刮刀将所述浆料涂覆在铜集流体上至约50μm的厚度，在烘箱中在
约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下进一步干燥约2小时，
由此制造负极。
使用所述负极、作为对电极的锂金属、聚丙烯隔板(Celgard3510)以及溶
解在3:7的体积比的EC(碳酸亚乙酯)和DEC(碳酸二乙酯)的混合溶剂中的
1.3M LiPF6电解质制造硬币半单元电池(CR-2032标准)。
实施例2：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例1中相同的方式制造硬币半单元电池，除了使用制备实施例
2的包含聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组合物(锂取代度：1.0)代替制备实施例
1的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合物(锂
取代度：0.8)作为粘结剂之外。
实施例3：负极和硬币半单元电池的制造
将4.4g作为负极活性物质的石墨(M1)粉末(可得自Carbonics Co.)
(D50=1μm)和12g作为粘结剂的制备实施例3的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合物(锂取代度：0.5)以88:12的重量比
混合在一起以制备浆料。
使用刮刀将所述浆料涂覆在铜集流体上至约50μm的厚度，在烘箱中在
约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下进一步干燥约2小时，
由此制造负极。
使用所述负极、作为对电极的锂金属、聚丙烯隔板(Celgard3510)以及溶
解在3:7的体积比的EC(碳酸亚乙酯)和DEC(碳酸二乙酯)的混合溶剂中的
1.3M LiPF6电解质制造硬币半单元电池(CR-2032标准)。
实施例4：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例3中相同的方式制造硬币半单元电池，除了使用12g制备实
施例4的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合
物(锂取代度：0.6)代替12g制备实施例3的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合物(锂取代度：0.5)作为粘结剂之外。
实施例5：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例3中相同的方式制造硬币半单元电池，除了使用12g制备实
施例5的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合
物(锂取代度：0.7)代替12g制备实施例3的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合物(锂取代度：0.5)作为粘结剂之外。
实施例6：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例3中相同的方式制造硬币半单元电池，除了使用12g制备实
施例1的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合
物(锂取代度：0.8)代替12g制备实施例3的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合物(锂取代度：0.5)作为粘结剂之外。
实施例7：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例3中相同的方式制造硬币半单元电池，除了使用12g制备实
施例2的包含聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组合物(锂取代度：1.0)代替12g
制备实施例3的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}
的组合物(锂取代度：0.5)作为粘结剂之外。
实施例8：负极和硬币半单元电池的制造
将4g作为负极活性物质的硅/碳纳米管(“CNT”)复合物和20g作为粘结
剂的制备实施例2的包含锂取代的聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组合物(锂取
代度：1.0)以80:20的重量比混合在一起以制备浆料。
所述硅/碳纳米管(“CNT”)复合物通过以下程序制备。
首先将具有150nm粒径的Si与碳纳米管(“CNT”)以3:7的混合重量比混
合，然后使所得物经历高能球磨以得到所述硅/碳纳米管(“CNT”)复合物。
使用刮刀将所述浆料涂覆在铜集流体上至约50μm的厚度，在烘箱中在
约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下进一步干燥约2小时，
由此制造负极。
使用所述负极、作为对电极的锂金属、聚丙烯隔板(Celgard3510)以及溶
解在2:6:2的体积比的EC(碳酸亚乙酯)、DEC(碳酸二乙酯)和FEC(碳酸氟代
亚乙酯)的混合溶剂中的1.3M LiPF6电解质制造硬币半单元电池(CR-2032标
准)。
实施例9：负极和硬币半单元电池的制造
将3.5g作为负极活性物质的锰氧化物(MnOx，0<x≤2)、0.75g碳导电剂
(Super-P，可得自Timcal Inc.)和15g制备实施例1的包含聚{(异丁烯-alt-马来
酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合物(锂取代度：0.8)以70:15:15的重
量比混合在一起以制备浆料。
使用刮刀将所述浆料涂覆在铜集流体上至约50μm的厚度，在烘箱中在
约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下进一步干燥约2小时，
由此制造负极。
使用所述负极、作为对电极的锂金属、聚丙烯隔板(Celgard3510)以及溶
解在2:6:2的体积比的EC(碳酸亚乙酯)、DEC(碳酸二乙酯)和FEC(碳酸氟代
亚乙酯)的混合溶剂中的1.3M LiPF6电解质制造硬币半单元电池(CR-2032标
准)。
实施例10：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例9中相同的方式制造硬币半单元电池，除了使用15g制备实
施例2的包含锂取代的聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组合物(锂取代度：1.0)
代替12g制备实施例1的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来
酸锂盐)}的组合物(锂取代度：0.8)作为粘结剂之外。
实施例11：负极和硬币半单元电池的制造
将4.4g作为负极活性物质的石墨(M1)(D50=1μm)粉末(可得自Carbonics)
和6g作为粘结剂的制备实施例7的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯
-alt-马来酸铵盐)}的聚合物组合物混合以制备浆料。所述浆料中的固体组分
即负极活性物质与作为粘结剂的聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马
来酸铵盐)}的重量混合比为约88:12。
使用刮刀将所述浆料涂覆在Cu集流体上至约50μm的厚度。然后，将
所得物在烘箱中在约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下再次
干燥2小时以制造负极板。
使用所述负极板、作为对电极的锂金属、作为隔板的聚丙烯隔板(Celgard
3510)、以及通过在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)(3:7的体积比)的混合
溶剂中溶解1.3M LiPF6获得的电解质溶液制造CR-2032标准硬币半单元电
池。
实施例12：负极和硬币半单元电池的制造
将4.4g作为负极活性物质的石墨(M1)(D50=约1μm)粉末(可得自
Carbonics)和6g作为粘结剂的制备实施例8的包含聚{(乙烯-alt-马来酸
酐)-co-(乙烯-alt-马来酸锂盐)}的聚合物组合物(具有0.5的锂取代度)混合以
制备浆料。所述浆料中的固体组分即负极活性物质与作为粘结剂的聚{(乙烯
-alt-马来酸酐)-co-(乙烯-alt-马来酸锂盐)}的重量混合比为约88:12。
使用刮刀将所述浆料涂覆在Cu集流体上至约50μm的厚度。然后，将
所得物在烘箱中在约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下再次
干燥2小时以制造负极板。
使用所述负极板、作为对电极的锂金属、作为隔板的聚丙烯隔板(Celgard
3510)、以及通过在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)(3:7的体积比)的混合
溶剂中溶解1.3M LiPF6获得的电解质溶液制造CR-2032标准硬币半单元电
池。
实施例13：负极和硬币半单元电池的制造
将4.5g作为负极活性物质的石墨(SFG6)(D90=约6.5μm)粉末(可得自
TIMCAL Co.)和5g作为粘结剂的制备实施例7的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸铵盐)}的聚合物组合物混合以制备浆料。所述浆料
中的固体组分即负极活性物质与作为粘结剂的聚{(异丁烯-alt-马来酸
酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸铵盐)}的重量混合比为约90:10。
使用刮刀将所述浆料涂覆在Cu集流体上至约50μm的厚度。然后，将
所得物在烘箱中在约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下再次
干燥2小时以制造负极板。
使用所述负极板、作为对电极的锂金属、作为隔板的聚丙烯隔板(Celgard
3510)、以及通过在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)(3:7的体积比)的混合
溶剂中溶解1.3M LiPF6获得的电解质溶液制造CR-2032标准硬币半单元电
池。
实施例14：负极和硬币半单元电池的制造
将4.5g作为负极活性物质的石墨(SFG6)(D90=约6.5μm)粉末(可得自
TIMCAL Co.)和5g作为粘结剂的制备实施例8的包含聚{(乙烯-alt-马来酸
酐)-co-(乙烯-alt-马来酸锂盐)}的聚合物组合物(具有0.5的锂取代度)混合以
制备浆料。所述浆料中的固体组分即负极活性物质与作为粘结剂的聚{(乙烯
-alt-马来酸酐)-co-(乙烯-alt-马来酸锂盐)}的重量混合比为约90:10。
使用刮刀将所述浆料涂覆在Cu集流体上至约50μm的厚度。然后，将
所得物在烘箱中在约80℃下干燥约2小时，然后在真空中在约120℃下再次
干燥2小时以制造负极板。
使用所述负极板、作为对电极的锂金属、作为隔板的聚丙烯隔板(Celgard
3510)、以及通过在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)(3:7的体积比)的混合
溶剂中溶解1.3M LiPF6获得的电解质溶液制造CR-2032标准硬币半单元电
池。
对比例1：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例1中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用8.33g
6重量百分数(“重量%”)的聚偏氟乙烯粘结剂溶液(溶剂：N-甲基吡咯烷酮
(“NMP”))代替制备实施例1的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-
马来酸锂盐)}的组合物(锂取代度：0.8)作为粘结剂之外。
对比例2：负极和硬币半单元电池的制造
以与对比例1中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用8.33g
6重量%的聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(异丁烯与马来酸酐的摩尔混合比1:1；溶
剂：N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)；和约300,000-350,000的重均分子量)的粘结
剂溶液代替聚偏氟乙烯粘结剂溶液之外。
对比例3：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例3中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用10g6
重量%的聚偏氟乙烯粘结剂溶液(N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)溶剂)代替制备实
施例3的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合
物(锂取代度：0.5)之外。
对比例4：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例3中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用10g6
重量%的聚(异丁烯-alt-马来酸酐)粘结剂溶液(异丁烯与马来酸酐的1:1摩尔
混合比；约300,000-350,000的重均分子量；和N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)溶
剂)代替聚偏氟乙烯粘结剂溶液之外。
对比例5：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例8中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用20g5
重量%的聚酰胺酰亚胺粘结剂溶液(N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)溶剂)代替制备
实施例2的包含聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组合物(锂取代度：1.0)之外。
对比例6：负极和硬币半单元电池的制造
以与对比例5中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用16.7g
6重量%的聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(“PIBMA”)粘结剂溶液(异丁烯与马来酸
酐的1:1摩尔混合比；约300,000-350,000的重均分子量；和N-甲基吡咯烷
酮(“NMP”)溶剂)代替聚酰胺酰亚胺粘结剂溶液之外。
对比例7：负极和硬币半单元电池的制造
以与实施例9中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用15g5
重量%的聚酰胺酰亚胺(“PAI”)粘结剂溶液(N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)溶剂)代
替制备实施例1的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}
的组合物(锂取代度：0.8)之外。
对比例8：负极和硬币半单元电池的制造
以与对比例7中相同的方式制造负极和硬币半单元电池，除了使用12.5g
6重量%的包含制备实施例1的聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来
酸锂盐)}(锂取代度：0.8)的粘结剂溶液(溶剂：N-甲基吡咯烷酮(NMP))代替聚
酰胺酰亚胺粘结剂溶液之外。
评价实施例1：1H-NMR分析
通过1H-核磁共振(“NMR”)谱法通过如下所述的样品制备分析制备实施
例1、3-6的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组
合物和制备实施例2的包含聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组合物。结果示于
图2-6中。
为了NMR谱法，通过将制备实施例1-6的组合物各自过滤、然后除去
不能溶的部分而从所述组合物提取聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-
马来酸锂盐)}和聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)。
(异丁烯-alt-马来酸锂盐)单元的结构确定为具有下式：
在上式中，
Y7和Y8的至少一个为锂，且Y7和Y8的其余为氢原子，和作为聚合度
的n为约1,945-2,270。尽管未展示各重复单元的混合比，但异丁烯重复单元
的摩尔分数为约0.5，且马来酸酐重复单元的摩尔分数为约0.5。
在上式中，在不同的磁环境中的质子以a、b、c和d表示以彼此区分。
图2-4为呈现出对应于质子a、b、c和d的质子峰的锂取代的聚(异丁烯
-alt-马来酸酐)的NMR谱。在图2-4中，a、b、c和d分别为对应于质子a、
b、c和d的质子峰。
将制备实施例1、3-6的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马
来酸锂盐)}的组合物和制备实施例2的包含聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组
合物各自过滤，然后除去水不溶性部分以获得过滤的固体组分。从所述过滤
的固体组分除去水以获得聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂
盐)}和聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)。
将所述聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}和聚(异丁
烯-alt-马来酸锂盐)各自溶解在D2O中以制备用于1H-NMR谱法的样品，所
述1H-NMR谱法使用NMR谱仪(300MHz，DPX300，可得自Bruker Co.)进
行。
参照图1，在马来酸酐重复单元的–COOH基团中的氢被锂取代的情况
下，质子a或质子b的化学位移取决于质子a或质子b结合到聚合物主链的
位置而发生。锂取代度越高，质子a的化学位移从2.75ppm或更小向下导向
更多，且质子b的化学位移从2.4ppm或更小向下导向更多。
图3和4为来自所述NMR谱中的峰a和b的中央的放大图。
参照图3和4，更清楚的是，峰a和峰b的化学位移取决于锂离子的取
代度而变化。
图5和6说明相对于在聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(“PIBMA”)以及聚{(异丁
烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)和聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)
(“Li-PIBMA”)中的锂取代度的在制备实施例1、3-6的包含聚{(异丁烯-alt-马
来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马来酸锂盐)}的组合物和制备实施例2的包含聚(异
丁烯-alt-马来酸锂盐)的组合物中的峰a和峰b的化学位移。
评价实施例2：ICP-AES分析
从制备实施例1、3-6的包含聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-马
来酸锂盐)}的组合物和制备实施例2的包含聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)的组
合物各自除去水以获得固体形式的聚{(异丁烯-alt-马来酸酐)-co-(异丁烯-alt-
马来酸锂盐)}和聚(异丁烯-alt-马来酸锂盐)，其然后通过电感耦合等离子体原
子发射光谱法(ICP-AES)分析。结果示于下表1中。在ICP-AES中使用
shimadzu ICP8100分析仪。
表1
实施例
粘结剂
Li含量
制备实施例1
Li-0.8-PIBMA
4.30重量%
制备实施例2
Li-1.0-PIBMA
5.50重量%
制备实施例3
Li-0.5-PIBMA
3.00重量%
制备实施例4
Li-0.6-PIBMA
3.10重量%
制备实施例5
Li-0.7-PIBMA
3.80重量%
评价实施例3：充电-放电特性的评价
如下评价充电-放电特性。使用以下方程1计算初始效率。
方程1
初始效率(%)=(放电容量/充电容量)×100
1)作为负极活性物质的石墨(SFG6)的使用
将实施例1和2以及对比例1和2的硬币半单元电池各自以30毫安
(“mA”)/1g活性物质的恒定电流充电至0.001伏(“V”)(相对于Li)的电压，然
后以恒定电压充电至15毫安/克(“mA/g”)，随后以相同的恒定电流放电至
1.0V(相对于Li)的电压。
实施例1和2以及对比例1和2的硬币半单元电池的第一次循环放电容
量和初始效率示于下表2中。
表2
实施例
粘结剂
容量(mAh/g)
初始效率(%)
实施例1
Li-0.8-PIBMA
333
84.3
实施例2
Li-1.0-PIBMA
333
83.8
对比例1
PVDF
329
78.2
对比例2
PIBMA
335
80.9
参照表2，发现由于被抑制的负极活性物质和电解质溶液之间的副反应，
实施例1和2的硬币半单元电池与对比例1和2的硬币半单元电池相比具有
改善的初始效率。
2)作为负极活性物质的石墨(M1)的使用
以与实施例1和2以及对比例1和2的硬币半单元电池的那些相同的方
式评价实施例3-7以及对比例3和4的硬币半单元电池的充电-放电特性。
实施例3-7以及对比例3和4的硬币半单元电池的第一次循环放电容量
和初始效率示于下表3中。
表3
实施例
粘结剂
容量(mAh/g)
初始效率(%)
对比例3
PVDF
316
67.7
对比例4
PIBMA
327
70.5
实施例3
Li-0.5-PIBMA
317
78.0
实施例4
Li-0.6-PIBMA
318
76.0
实施例5
Li-0.7-PIBMA
324
79.1
实施例6
Li-0.8-PIBMA
325
77.6
实施例7
Li-1.0-PIBMA
330
77.4
参照表3，发现由于被抑制的负极活性物质和电解质溶液之间的副反应，
实施例3-7的硬币半单元电池与对比例3和4的硬币半单元电池相比具有改
善的初始效率。
3)作为负极活性物质的Si/CNT复合物的使用
以与实施例1和2以及对比例1和2的硬币半单元电池的那些相同的方
式评价实施例8以及对比例5和6的硬币半单元电池的充电-放电特性。结
果示于下表4中。
实施例8以及对比例5和6的硬币半单元电池的第一次循环放电容量和
初始效率示于表4中。
表4
实施例
粘结剂
容量(mAh/g)
初始效率(%)
对比例5
PAI
1,170
61.8
对比例6
PIBMA
1,030
62.2
实施例8
Li-1.0-PIBMA
1,180
72.2%
4)作为负极活性物质的MnOX的使用
以与实施例1和2以及对比例1和2的硬币半单元电池的那些相同的方
式评价实施例9和10以及对比例7和8的硬币半单元电池的充电-放电特性。
结果示于下表5中。
实施例9和10以及对比例7和8的硬币半单元电池的第一次循环放电
容量和初始效率示于表5中。
表5
实施例
粘结剂
容量(mAh/g)
初始效率(%)
对比例7
PAI
973
71.1
对比例8
PIBMA
637
51.2
实施例9
Li-0.8-PIBMA
914
75.9
实施例10
Li-1.0-PIBMA
925
76.9
参照表5，发现由于被抑制的负极活性物质和电解质之间的副反应，实
施例9和10的硬币半单元电池与对比例7和8的硬币半单元电池相比具有
改善的初始效率。
评价实施例4：充电-放电特性的评价
如下评价充电-放电特性。使用以下方程1计算初始效率。
方程1
初始效率(%)=(放电容量/充电容量)×100
1)实施例11-12和对比例1的硬币半单元电池
将实施例11和12以及对比例1的硬币半单元电池各自以30mA/1g活性
物质的恒定电流充电至0.001V(相对于Li)的电压，然后以相同的恒定电压充
电至约15mA/g，随后以相同的恒定电流放电至1.0V(相对于锂)的电压。实
施例11和12以及对比例1的硬币半单元电池的第一次循环放电容量示于表
6中。
表6
实施例
粘结剂
可逆容量(mAh/g)
初始效率(%)
对比例1
PVDF
316
67.7
实施例11
NH4-PIBMA
354
73.2
实施例12
Li-0.5-PEMA
312
80.0
参照表6，发现与对比例1的硬币半单元电池相比，实施例11和12的
硬币半单元电池具有改善的初始效率。
2)实施例13-14和对比例2的硬币半单元电池
将实施例13和14以及对比例2的硬币半单元电池各自以30mA/1g活性
物质的恒定电流充电至约0.001V(相对于Li)的电压，然后以相同的恒定电压
充电至15mA/g，随后以相同的恒定电流放电至1.0V(相对于锂)的电压。实
施例13和14以及对比例2的硬币半单元电池的第一次循环放电容量示于表
7中。
表7
实施例
粘结剂
可逆容量(mAh/g)
初始效率(%)
对比例2
PVDF
329
78.2
实施例13
NH4-PIBMA
360
78.6
实施例14
Li-0.5-PEMA
345
82.5
参照表7，发现与对比例2的硬币半单元电池相比，实施例13和14的
硬币半单元电池具有改善的初始效率和改善的可逆容量。
如上所述，根据本发明构思的以上实施方式的一个或多个，包括由上式
1表示的第一重复单元的聚合物可在电极活性物质的表面上形成有机预固体
电解质界面(“PRE-SEI”)膜以覆盖电极活性物质的缺陷并阻断电极活性物质
与电解质溶液之间的直接接触，由此抑制副反应且因此改善所述锂电池的初
始效率。
应理解，其中描述的示例性实施方式应仅在描述的意义上考虑且不用于
限制的目的。在各实施方式内的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其
它实施方式中的其它类似的特征或方面。