HK1008119A1

HK1008119A1 - Methods of making interpenetrating polymeric networks, anode and cathode half elements and their use in forming electrochemical cells

Info

Publication number: HK1008119A1
Application number: HK98106495A
Authority: HK
Inventors: Lee Mei-Tsu; Shackle Dale; Schwab Gerhart
Original assignee: Mhb Joint Venture
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 1999-04-30
Also published as: DE3852476T2; EP0318161B1; DE3856509D1; JP2817923B2; CA1339619C; DE3852476D1; DK602088D0; CN1033126A; JPH02602A; DE3856509T2; EP0318161A1; DK602088A; SG49684A1; CN1039953C

Claims

Ein Verfahren zur Bildung einer durchdringenden polymeren Vernetzung, die einen flüssigen Elektrolyt enthält, für den Einsatz in elektrochemischen Trockenzellen, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Bereitung einer Mischung aus einer flüssigen monomeren strahlenpolymerisationsfähigen Verbindung oder einer flüssigen vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen Verbindung, die an beiden Enden mit einer ethylen-ungesättigten Komponente oder einer Glycidylkompenente abschließt, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit und einem dissoziablen Ammonium- oder Alkalisalz; Bestrahlung dieser Mischung mit aktinischen Strahlen zum Zwecke der Vernetzung dieser strahlenpolymerisationsfähigen Substanzen und der Bildung einer festen Matrix, die die genannte ionenleitfähige Flüssigkeit enthält.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung eine polyethylen-ungesättigte Verbindung ist, die mindestens ein Heteroatom im Molekül aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung eines der folgenden Strukturelemente enthält: wobei R¹ Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 3, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung durch eine der folgenden Formeln I bis III dargestellt ist: wobei n etwa 3 bis 50 und R Wasserstoff oder eine C1- bis C3-Alkylgruppe ist und die endständigen Glieder ethylen-ungesättigte Komponenten oder Glycidylkomponenten sind, die durch A dargestellt sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung ein modifiziertes Polyethylenglycol ist, das endständige ethylen-ungesättigte Gruppen enthält.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung ein Polyethylenglycoldiacrylat, Polyethylenglycoldimethacrylat oder Polyethylenglycoldiglycidylether ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung Polyethylenglycoldimethylether ist.
Ein Verfahren gemäß jeglichem der vorgenannten Ansprüche, bei dem das besagte Salz aus einem Lithium-, Natrium-, Kalium-oder Ammoniumkation und einem der folgenden Anionen gebildet ist: I⁻, Br⁻, SCN⁻, ClO₄⁻, CF₃SO₃⁻, BF₄⁻, PF₆⁻, CF₃CCl₃⁻, AsF₆⁻ und CF₃COO⁻.
Ein Verfahren gemäß jeglichem der vorgenannten Ansprüche, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte aktinische Bestrahlung mit UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen erfolgt.
Ein Verfahren gemäß jeglichem der vorgenannten Ansprüche, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß der Anteil der besagten strahleninaktiven Flüssigkeit in der besagten Mischung mindestens 45 Masse-% und vorzugsweise mindestens 70 Masse-% beträgt.
Eine elektrochemische Trockenzelle, die als Elektrolyt eine durchdringende polymere Vernetzung enthält, die nach dem Verfahren jeglichen vorgenannten Anspruches gebildet wurde.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenhalbelementes, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Beschichtung einer Anodenmetallfolie mit einer Mischung aus einer flüssigen monomeren strahlenpolymerisationsfähigen Verbindung oder einer flüssigen vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen Verbindung, die an beiden Enden mit einer ethylen-ungesättigten Komponente oder einer Glycidylkompenente abschließt, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit und einem dissoziablen Ammonium- oder Alkalisalz; Herstellung einer durchdringenden polymeren Vernetzung dieses Aufbaus nach dem Verfahren aus Anspruch 1.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 12, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Substanz ionenleitfähig ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung eine Verbindung gemäß Definition in einem der Ansprüche 3 bis 6 ist.
Ein Verfahren gemäß jeglichem der Ansprüche 12 bis 14, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte Anodenmetallfolie eine Lithiumfolie oder eine mit Lithium beschichtete Folie ist.
Ein Verfahren gemäß jeglichem der Ansprüche 12 bis 15, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte Mischung mindestens 45 Masse-% der besagten strahleninaktiven Flüssigkeit enthält.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Zusammenfügung eines Anodenhalbelementes und eines Katodenhalbelementes und Bildung einer dazwischenliegenden durchdringenden polymeren Vernetzung nach dem Verfahren aus jeglichem der Ansprüche 1-10.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Katodenhalbelementes, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Beschichtung einer Metallfolie mit einer Mischung aus einer aktiven Katodensubstanz, einem elektronischen Leiter, einer flüssigen monomeren strahlenpolymerisationsfähigen Verbindung oder einer flüssigen vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen Verbindung, die an beiden Enden mit einer ethylen-ungesättigten Komponente oder einer Glycidylkompenente abschließt, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit und einem dissoziablen Ammonium- oder Alkalisalz; Bestrahlung dieser Mischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten strahlenpolymerisationsfähigen Verbindung.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte aktive Katodensubstanz eine schichtförmig ausgebildete Einlagerungsverbindung, vorzugsweise ein Vanadiumoxid, ist.
Ein Verfahren gemäß jeglichem der Ansprüche 18 oder 19, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte Mischung zusätzlich ein dissoziables Alkalisalz enthält.
Ein Verfahren gemäß jeglichem der Ansprüche 18 bis 20, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die besagte strahlenpolymerisationsfähige Verbindung eine Verbindung gemäß Definition in einem der Ansprüche 2 bis 6 ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Beschichtung eines Anodenmetallfolienteils mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Elektrolytmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit und einem dissoziablen Alkalisalz; Überziehung dieser strahlenpolymerisationsfähigen Elektrolytmischung mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Katodenmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, einer aktiven Katodensubstanz, einem elektronischen Leiter und einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit; Bestrahlung sowohl der besagten Elektrolytmischung als auch der besagten Katodenmischung und Aufpressen eines Metallfolienstromabnehmers auf die Oberfläche der besagten Katodenmischung.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem der besagte Metallfolienstromabnehmer vor dem besagten Bestrahlungsschritt aufgebracht wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem der besagte Bestrahlungsschritt vor Aufbringung des besagten Metallfolienstromabnehmers erfolgt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Beschichtung eines Metallfolienteils mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Katodenmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, die mindestens ein Heteroatom aufweist, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit, einer aktiven Katodensubstanz und einem elektronischen Leiter; Überziehung dieser strahlenpolymerisationsfähigen Katodenmischung mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Elektrolytmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit und einem dissoziablen Alkalisalz; Bestrahlung sowohl der besagten Katodenmischung als auch der besagten Elektrolytmischung; Aufpressen eines Anodenmetallfolienteils auf die Oberfläche der besagten Elektrolytmischung.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 25, bei dem das besagte Anodenmetallfolienteil vor dem besagten Bestrahlungsschritt auf die besagte Elektrolytmischung aufgepreßt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 25, bei dem der besagte Bestrahlungsschritt vor der besagten Aufpressung des Anodenmetallfolienteils erfolgt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Herstellung eines Anodenhalbelementes nach dem Verfahren der Ansprüche 12-16, wobei die strahlenpolymerisationsfähige Verbindung polyethylenungesättigt ist; Überziehung der besagten, bereits vernetzten Elektrolytmischung mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Katodenmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, einer aktiven Katodensubstanz, einem elektronischen Leiter und einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 28, das weiterhin durch folgende Zusatzschritte gekennzeichnet ist: Aufpressen eines Metallfolienstromabnehmers auf die Oberfläche der besagten Katodenmischung; Bestrahlung der besagten Katodenmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Katodenmischung.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, das weiterhin durch folgende Zusatzschritte gekennzeichnet ist: Bestrahlung der besagten Katodenmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Katodenmischung; Aufpressen eines Metallfolienstromabnehmers auf die Oberfläche der besagten, bereits vernetzten Katodenmischung.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Herstellung eines Katodenhalbelementes nach dem Verfahren eines der Ansprüche 18-21, wobei die strahlenpolymerisationsfähige Verbindung polyethylen-ungesättigt ist; Überziehung der besagten, bereits vernetzten Katodenmischung mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Elektrolytmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit und einem dissoziablen Alkalisalz.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 31, das weiterhin durch folgende Zusatzschritte gekennzeichnet ist: Aufbringen eines Anodenmetallfolienteils auf die Oberfläche der besagten Elektrolytmischung; Bestrahlung der besagten Elektrolytmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Elektrolytmischung.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 31, das weiterhin durch folgende Zusatzschritte gekennzeichnet ist: Bestrahlung der besagten Elektrolytmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Elektrolytmischung; Aufpressen eines Anodenmetallfolienteils auf die Oberfläche der besagten, bereits vernetzten Elektrolytmischung.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Beschichtung eines Anodenmetallfolienteils mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Elektrolytmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit und einem dissoziablen Ammonium- oder Alkalisalz; Beschichtung eines Metallfolienteils mit einer strahlenpolymerisationsfähigen Katodenmischung, bereitet aus einer flüssigen monomeren oder vorpolymeren strahlenpolymerisationsfähigen polyethylen-ungesättigten Verbindung, einer aprotischen, polaren, strahleninaktiven ionenleitfähigen Flüssigkeit, einer aktiven Katodensubstanz und einem elektronischen Leiter; Zusammenpressen des besagten beschichteten Metallfolienteils mit dem besagten beschichteten Anodenteil in der Weise, daß die besagte Elektrolytmischung an der besagten Katodenmischung anliegt; Bestrahlung der besagten Elektrolytmischung und der besagten Katodenmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Mischungen.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 34, bei dem die besagte Katodenmischung vor dem Zusammenpressen des besagten beschichteten Anodenmetallfolienteils mit der besagten Katodenmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Mischung bestrahlt wird und anschließend die besagte Elektrolytmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Elektrolytmischung bestrahlt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 34, bei dem die besagte Elektrolytmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Elektrolytmischung bestrahlt wird, bevor das besagte beschichtete Metallfolienteil mit der besagten, bereits vernetzten Elektrolytmischung zusammengepreßt wird, und anschließend die besagte Katodenmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Katodenmischung bestrahlt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 34, bei dem zuerst die besagte Elektrolytmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Elektrolytmischung bestrahlt und danach die besagte Katodenmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Katodenmischung bestrahlt wird, bevor das besagte, mit besagter vernetzter Elektrolytmischung beschichtete Anodenmetallfolienteil auf das besagte, mit besagter vernetzter Katodenmischung beschichtete Metallfolienteil aufgepreßt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 34, bei dem das besagte beschichtete Metallfolienteil mit dem besagten Anodenteil zusammengepreßt wird, bevor die besagte Elektrolytmischung und die besagte Katodenmischung zum Zwecke der Vernetzung der besagten Mischungen bestrahlt werden.