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CN1255895C - 用作电解质的化合物、电解质、其制备方法和使用这种电解质的电池 - Google Patents

用作电解质的化合物、电解质、其制备方法和使用这种电解质的电池 Download PDF

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CN1255895C CNB998017051A CN99801705A CN1255895C CN 1255895 C CN1255895 C CN 1255895C CN B998017051 A CNB998017051 A CN B998017051A CN 99801705 A CN99801705 A CN 99801705A CN 1255895 C CN1255895 C CN 1255895C
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Abstract

一个负电极(11)和一个正电极(12)对面安置并以电解质(13)置于其间。所述电解质(13)通过将用作电解质的化合物聚合来获得，所述用作电解质的化合物包括具有醚键和能形成交联的官能团的化合物、硅氧烷衍生物和锂盐。具有醚键和能形成交联的官能团的化合物通过聚合形成了三维网络结构。所述硅氧烷衍生物和锂盐可与所述结构相配伍。这在增加离子传导性的同时维持了高的形成高膜强度的膜的能力。

Description

用作电解质的化合物、电解质、其 制备方法和使用这种电解质的电池
                      技术领域
本发明涉及用作电解质的化合物，所述电解质包括一种聚合物化合物和电解质盐。本发明也涉及一种电解质、其制备方法和使用这种电解质的电池。
                      背景技术
近来，便携式电子产品诸如camcorder(录像机)、蜂窝状电话和袖珍计算机正在快速普及。这些电子产品需要其电化学装置具有更高的性能。
常规的电化学装置诸如蓄电池使用通过将作为控制离子导电性的物质的电解质盐溶解于例如水或可燃性有机溶剂中来获得液体电解质。但是，因为液体电解质具有诸如泄漏的问题，所以需要通过使用金属容器来确保不漏液。因此，电化学装置通常变得较重，并且具有较少可能的形态特征的多样性。此外，其密封方法通常较复杂。已经有人对包括离子导电固体物的所谓的固体电解质进行了研究。固体电解质没有液体泄漏的问题。固体电解质也具有几个其它的优点，即简化的密封方法、更轻的装置和聚合物形成膜的优异的能力造成的形式选择的灵活性。
一般来说固体电解质包括模板聚合物和电解质盐，其可离解出离子。所述模板聚合物具有离子解离能力并具有两个功能：保持这种离子导电固体处在固态并起电解质盐的溶剂的作用。法国Grenoble大学的Armand等人在1978年作了一个关于固体电解质的实例的报告；他们在一个高氯酸锂溶解于聚烯化氧的体系中获得了数量级为1×10-7S/cm的离子电导率。从那以后，还积极地检验了各种聚合物材料，特别是具有聚醚键的聚合物。
所述固体电解质使用具有聚烯化氧特征的正链聚醚作为模板。这种类型的固体电解质通过聚合物链的局部链段的移动而将离解离子在高于所述模板聚合物的玻璃化转变点以上的温度下、在无定形相中传递来获得离子传导性。
但是，所述解离成正链模板诸如身为半结晶聚合物的聚烯化氧的离子、特别是阳离子通过与聚合物链相互作用而强配位并形成假交联点。这导致部分结晶而减少所述链段移动。为了提高室温下的离子传导性，需要增加所述电解质盐的离子解离能力和发展所需的聚合物的分子设计而使所述聚合物具有许多离子可在模板内容易地移动的非晶形区域并使所述聚合物的玻璃化转变点保持在较低水平。
在一种分子设计中，支链结构被导入到聚烯化氧架构中以便增加离子传导性(参见Masayoshi Watanabe，Netsu Sokutei 24(1)pp12-21，1996)。但是，这种类型的聚合物的合成需要复杂的方法。
在另一种分子设计中，一种三维网络结构被导入到模板聚合物中以防止聚合物的结晶。这种分子设计应用到例如通过丙烯酸或甲基丙烯酸单体与聚氧化烯组分的聚合获得的聚合物上(参见日本未审查的专利申请号5-25353)。但是，因为碱金属盐不能良好地溶解于单体中，所以不能获得足够的离子传导性。因此，需要获得一种替代的固体电解质。
                    本发明的公开
本发明针对这些问题而产生。本发明的一个目标是提供用作电解质的化合物、和一种电解质、制备这种电解质的方法和使用这种能获得高离子传导性的电解质的电池。
按照本发明的用作电解质的化合物包括具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物、高分子化合物和电解质盐。
按照本发明的用作电解质的化合物包括具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物、高分子化合物和电解质盐。这使得获得具有高离子传导性的电解质成为可能。
按照本发明的一种电解质包括通过交联基团使其交联的具有醚键和交联基团的化合物、高分子化合物和电解质盐。
在按照本发明的电解质中，所述高分子化合物和解离的电解质盐可与通过交联基团交联的具有醚键和交联基团的化合物相配伍。这使所述电解质获得高的离子传导性。
一种制备按照本发明的电解质的方法包括：将具有醚键和可形成交联的官能团的可交联化合物、高分子化合物和电解质盐相混合；并使所述可交联化合物交联。
在制备按照本发明的电解质的方法中，将具有醚键和可形成交联的官能团的可交联化合物、高分子化合物和电解质盐混合并且使所述可交联化合物交联。
制备按照本发明的电解质的另一种方法包括：将具有醚键和可形成交联的官能团的可交联化合物和一种高分子化合物混合；使所述可交联化合物交联；并加入电解质盐。
在制备按照本发明的电解质的所述方法中，先混合具有醚键和可形成交联的官能团的可交联化合物和一种高分子化合物，并且使所述可交联化合物交联。然后，加入电解质盐。
按照本发明的一种电池包括正电极和负电极以及电解质，其中所述电解质包括通过交联基团交联的具有醚键和交联基团的化合物、高分子化合物和电解质盐。
当从所述电解质盐解离的离子在负电极和正电极之间的电解质中移动时，按照本发明的电池放电。包括按照本发明的电解质的电池展现出高的离子传导性并具有高的性能。
本发明的种种目标、特征和优点通过下面的说明将更全面地展现出来。
                  附图的简要说明
图1是说明使用按照本发明一种实施方案的电解质的蓄电池的组成的剖视图。
                实施本发明的最佳模式
现在将详细说明本发明的实施方案。
按照本发明一种实施方案的电解质包括具有三维网络结构的化合物(其中具有醚键和交联基团的化合物通过交联基团交联)、高分子化合物和电解质盐。所述电解质包括具有三维网络结构交联化合物的原因为：如果所述电解质只包括高分子化合物，则该电解质不能形成膜，因为高分子化合物随其分子量降低而展现出流动性；此外，即使高分子化合物具有高的分子量也难以获得足够大的膜强度。换句话说，具有三维网络结构的交联化合物的目的是所述三维网络结构可与高分子化合物和电解质相配伍以确保形成膜的能力和大的膜强度。
所述交联化合物为一种其结构中至少正链化合物或梳形化合物可通过交联基团交联的化合物。所述交联化合物可包括一侧链。此外，只要所述交联化合物具有其中包括至少部分线性原子排列的化合物被交联的结构就已经足够。所述交联化合物并不限于线性化合物被交联的化合物。所述交联化合物可具有其中含有环状原子排列的化合物被交联的结构。就是说，所述交联化合物可在其主链或在其侧链具有环状原子排列。
只要所述交联化合物是其中具有至少一个交联基团的化合物被交联就能满足要求。交联基团的位置并不限定。例如，如果正链化合物被交联，那么可接受的是两端具有交联基团的化合物被交联，或者在一端具有交联基团的化合物被交联。如果梳形化合物被交联，那么可接受的是至少一端具有交联基团的化合物被交联。简言之，只要所述交联化合物形成一种可与高分子化合物和电解质盐相配伍的三维网络结构就能满足要求。
然而，为了获得较高的离子传导性，优选所述交联化合物具有这样一种结构，在结构中化合物没有交联基团但具有至少一个包括醚键的自由端。这样将一个分支结构导入到了所述三维网络结构中，并且因此所述三维网络结构变成具有包括醚键的自由端侧链。例如，如果正链化合物被交联，那么除了具有两端均具有交联基团的化合物被交联的结构外，优选所述交联化合物还具有一端具有交联基团的化合物被交联的结构。如果梳形化合物被交联，那么优选所述交联化合物具有这样一种结构，在结构中具有至少一个没有交联基团的自由端的梳形化合物被交联。还有，如果正链化合物和梳形化合物被交联，优选交联化合物具有一种结构，在该结构中在一端具有交联基团的正链化合物被交联，或者优选交联化合物具有另一种结构，在该结构中具有至少一个没有交联基团的自由端的梳形化合物被交联。
所述交联化合物也可具有任何键的交联结构，包括醚键、酯键或氨酯键。例如，所述交联化合物可以是具有一种交联结构的化合物，结构中具有烯丙基、乙烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、具有环烯烃结构的官能团或活性氢基的化合物因此被交联。也可接受的是多个不同的交联结构包括在一种化合物中。
在这些交联化合物中，具体的是具有这样的交联结构的化合物，即其中酯化合物通过交联基团交联；优选具有这样一种结构的化合物，在该结构中至少单酯化合物、二酯化合物或三酯化合物被交联。例如，具有二酯化合物被交联的结构的化合物包括具有这样一种结构的化合物，即结构中包括符合后文化学式1所示的通式的氧化烯结构的二酯化合物通过交联基团交联。
在这种情况下，优选所述交联化合物除了包括符合化学式1所示的通式的二酯化合物的结构外，还包括包含符合后文化学式2所示的通式的氧化烯结构的单酯化合物的结构。如上所述，这导入了一个包括醚键的自由端侧链，从而有助于更高的离子传导性。
在这种情况下，在二酯化合物通过交联基团交联的结构中和在单酯化合物通过交联基团交联的结构中，优选单酯化合物与二酯化合物的重量比率(单酯化合物/二酯化合物)为0(不包括0)到5.0(包括5.0)。其原因是：如果存在极少二酯化合物被交联的结构，则三维网络结构不能形成；另一方面，如果存在极少单酯化合物被交联的结构，则存在极少包括醚键的自由端侧链并且不能获得高的离子传导性。
具有三酯化合物被交联的结构的化合物例子是具有这样一种结构的化合物，在所述结构中包括符合后文的化学式3所示通式的氧化烯结构的三酯化合物通过交联基团交联。
在符合化学式3的三酯化合物中，氧乙烯单元和氧丙烯单元之间的组成比率并没有具体限定，但是优选在0.1≤q/p≤4的范围。如果存在太少的氧乙烯单元，那么交联化合物的机械强度降低；太多氧乙烯单元使得交联化合物易碎。氧乙烯单元和氧丙烯单元可以嵌段形式或无规形式结合，并优选以无规形式结合。
如上所述，在这种情况下，也优选所述交联化合物除了具有一种在结构中相应于化学式3所示通式的三酯化合物通过交联基团交联的结构外，所述交联化合物也具有这样一种结构，即结构中相应于化学式2所示的通式的单酯化合物通过交联基团交联。
所述交联化合物的另一个例子是具有这样一种结构的化合物，其中包括相应于后文所示化学式4的结构单元和相应于后文所示化学式5的结构单元的共聚物通过交联基团交联。在这种化合物中，相应于化学式4的结构单元导入了一个包括醚键的自由端侧链。这种化合物获得了高的离子传导性并因此受到优选。
在所述聚合物中，在相应于化学式4的结构单元和相应于化学式5的结构单元之间的组成比率并没有具体限定。相应于化学式4的结构单元和相应于化学式5的结构单元可以嵌段方式或以无规方式结合。在这种共聚物中，能形成交联的官能团是一种活性氢基和具有不饱和双键的官能团。具有不饱和双键的官能团是烯丙基、乙烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基和具有环烯烃结构的官能团。
具体地说，具有这种结构的交联化合物的优选例子是这样一种化合物，其中相应于后文化学式6中所示通式的共聚物通过交联基团交联。相应于化学式6的共聚物包括相应于化学式4(其中k等于2和R10为甲基)的结构单元、相应于其中R11为氢原子的化学式5的结构单元和相应于其中R11为烯丙基的化学式5的结构单元。
对于所述交联化合物来说，可混合并使用多种具有不同结构的化合物。例如，混合并使用一种化合物(其具有相应于化学式1的酯化合物被交联的结构)和另一种化合物(其具有这样一种结构，即其中包括相应于化学式4的结构单元和相应于化学式5的结构单元的共聚物被交联)是可接受的。
高分子化合物的目的是溶解电解质盐。高分子化合物的一个例子是相应于式(SiOCH3R)n的链状硅氧烷衍生物，其具有在作为基本架构的硅(Si)和氧(O)之间的链键与加到硅上的侧链基团R。在这种情况下，取代基或侧链基团R是单价有机基团。选择适当的侧链基团R形成了能溶解电解质盐的结构。因此优选所述硅氧烷衍生物的平均分子量为小于或等于100000。
所述硅氧烷衍生物不仅需要有效溶解电解质盐的能力而且需要具有与通过交联基团交联的具有醚键的化合物的高的可配伍性。因此，优选所述硅氧烷衍生物包括在取代基或侧链基R中的醚键。这种侧链基团R是烷氧基诸如乙氧基、丙氧基、丁氧基或甲氧基。在侧链基团R中的氢可被一个卤素诸如硼或氟取代。
这种硅氧烷衍生物的一个优选例子符合在后文化学式7中所示的通式。
电解质盐的用途是通过解离展现出离子传导性。所述电解质盐符合后文化学式8所示的通式。
所述电解质盐的一个例子是一种轻金属盐并按照应用具体选自碱金属盐如锂(Li)盐、钠(Na)盐和钾(K)盐；碱土金属盐如钙(Ca)盐和镁(Mg)盐。所述锂盐是LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF4、LiAlCl4、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC4F9SO3、LiCF3CO2、LiN(CF3CO2)2。所述钠盐是NaClO4、NaBF4、NaSCN。所述钾盐是KBF4。使用时将其一种或两种或多种混合。
对于交联化合物和高分子化合物的比率来说，如果将硅氧烷衍生物用作高分子化合物，优选每100重量份的硅氧烷衍生物使用10到10000重量份(包括10和10000重量份)的交联化合物。如果所述交联化合物少于10重量份，那么不能获得足够的膜强度。如果所述交联化合物多于10000重量份，所述膜可能易碎或坚硬。但是，这些条件可根据硅氧烷衍生物的分子量或所述电解质的应用而变化。
对于交联化合物和电解质盐之间的比率来说，优选电解质盐的摩尔数与交联化合物中醚键单元的摩尔数的比率(电解质盐的摩尔数/交联化合物中醚键单元的摩尔数)为0.0001到5(包括0.0001和5)。同样，对于电解质盐与硅氧烷衍生物的比率来说，优选电解质盐的摩尔数与硅氧烷衍生物中的醚键单元的摩尔数的比率(电解质盐的摩尔数/硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数)为0.0001到5(包括0.0001和5)。这是因为如果所述比率在该范围就可获得高的离子传导性。
在1摩尔相应于化学式1的二酯化合物中的醚键单元的摩尔数为(1+x+y)摩尔。在1摩尔相应于化学式6的共聚物中醚键单元的摩尔数为{i+(1+1+2)×j+(1+1)×k}摩尔。
具有上述结构的电解质可使用下面用作电解质的化合物如下制备。
首先，制备用作电解质的化合物。用作电解质的化合物包括具有醚键和能形成交联的官能团的化合物、高分子化合物和电解质盐。所述的高分子化合物和电解质盐正如上面所述。例如，所述高分子化合物是一种硅氧烷衍生物，所述电解质盐是至少一种锂盐。
所述可交联化合物交联形成具有三维网络结构的交联化合物。所述可交联化合物可以是正链化合物、梳形化合物或其混合物，并且可具有侧链。只要所述可交联化合物具有至少部分的线性原子排列，那么所述可交联化合物可以是一种链状化合物或一种主链或侧链上至少部分具有环状原子排列的化合物。还有，只要每种可交联化合物具有至少一个能形成交联的官能团就足以满足要求；关于能形成交联的官能团的数目或位置没有限制。例如，如果所述可交联化合物是正链化合物，那么每种可交联化合物可在其两端或只在一端具有能形成交联的官能团即可。如果所述可交联化合物是梳形化合物，则每种可交联化合物可在至少一端具有能形成交联的官能团；同样，所述可交联化合物可以是多官能的，具有三个以上的能形成交联的官能团。
所述可交联化合物可具有任何作为能形成交联的官能团的官能团。具体例子有酯化合物和具有烯丙基的化合物。所述酯化合物包括单酯化合物、二酯化合物、三酯化合物或具有四个或更多个酯键的化合物。还有，所述可交联化合物可包括多种化合物，这些化合物就能形成交联的官能团的数目来说是相互不同的。所述可交联化合物可包括多种化合物，这些化合物就能形成交联的官能团的种类来说是相互不同的。
所述可交联化合物的例子有相应于化学式1中所示通式的二酯化合物、相应于化学式2中所示通式的单酯化合物和相应于化学式3中所示通式的三酯化合物。如果采用相应于化学式1的二酯化合物，则优选所述可交联化合物除了包括相应于化学式1的二酯化合物外还包括相应于化学式2的单酯化合物。这是为了如上所述在交联时形成包括醚键的自由端侧链起见。在这种情况下，单酯化合物与二酯化合物的重量比率(单酯化合物/二酯化合物)优选为0(不包括0)到5.0(包括5.0)。另一方面，如果使用相应于化学式3的三酯化合物，则优选所述交联化合物除了包括相应于化学式3的三酯化合物外还包括相应于化学式2的单酯化合物。
所述可交联化合物的另一个例子是包括相应于化学式4的结构单元和相应于化学式5的结构单元的共聚物。具体地说，需要相应于化学式6的共聚物。
所述可交联化合物和所述高分子化合物之间的比率如同上面所述；就是说，如果高分子化合物是一种硅氧烷衍生物，则需要所述可交联化合物按每100重量份的硅氧烷衍生物使用10到10000重量份(包括10和10000)的量。正如上面所述，对于所述电解质盐与所述可交联化合物的比率来说，优选所述电解质盐的摩尔数与所述可交联化合物的醚键单元的摩尔数的比率(所述电解质盐的摩尔数/所述可交联化合物中醚键单元的摩尔数)为0.0001到5(包括0.0001和5)。对于所述电解质盐与所述硅氧烷衍生物的比率来说，优选所述电解质盐的摩尔数与所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率(所述电解质盐的摩尔数/所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数)为0.0001到5(包括0.0001和5)。
接着，将所述具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物、所述高分子化合物和所述电解质盐混合成均匀混合物。如果需要也加入聚合引发剂。除了聚合通过电子射线辐照来进行的情况外，均需要聚合引发剂。例子包括光聚合引发剂和热聚合引发剂。
光聚合引发剂为乙酰苯、三氯乙酰苯、2-羟基-2-甲基苯基乙基酮、2-羟基-2-甲基异苯基乙基酮、1-羟基环己基酮、benzoisoether、2，2-二乙氧基乙酰苯和苄基二甲醛缩苯乙酮。热聚合引发剂为高温聚合引发剂诸如氢过氧化枯烯、叔丁基氢过氧化物、过氧化二枯基和二叔丁基过氧化物；引发剂诸如过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过硫酸盐和偶氮二异丁腈和一种氧化还原引发剂。使用时可将一种、或两种或多种这些聚合引发剂加以混合。
所述聚合引发剂以每100重量份具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物计加入0.1到1.0重量份的量。如果所述聚合引发剂的量少于0.1重量份，那么聚合速率显著降低。另一方面，即使加入多于1.0重量份的引发剂，也观察不到效果的变化。
然后，用紫外线、电子射线、X-射线、γ-射线、微波或高频放电辐照所述混合物，或者将所述混合物加热。这样可交联化合物聚合。依此制备出按照本发明实施方案的电解质。
混合所述可交联化合物时，可使用高分子化合物和电解质盐、适用的有机溶剂诸如乙腈来形成混合物。在这种情况下，有机溶剂可通过干燥处理如在聚合后在空气或在减压下去除(leaving)或加热可交联化合物来去除。或者，所述可交联化合物可在制备混合物、并将混合物干燥和除去有机溶剂后聚合。
这种电解质也可如下制备。
具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物、高分子化合物和电解质盐按前面制备过程中的所述来使用。将所述可交联化合物和所述高分子化合物混合。如果需要加入聚合引发剂。然后按前面制备过程中使所述可交联化合物聚合，形成所述可交联化合物通过交联基团交联的化合物和所述高分子化合物的混合物。然后，将电解质盐溶解于有机溶剂中并渗入到上述混合物中。然后将有机溶剂干燥并去除。依此，获得按照本发明实施方案的电解质。
在上述每个制备过程中的聚合反应条件并没有具体限制。但是，从设备简单和费用低廉的观点来看，需要使用紫外线照射的聚合反应或加热的聚合反应。当制备用于使用碱金属离子的锂电池、锂离子电池和钠电池的电解质时，优选用作电解质的化合物(即可交联化合物、高分子化合物和碱金属盐)、用于混合这些用作电解质的化合物的溶剂和聚合引发剂被完全脱水。也优选制备时的气氛被保持在低的湿度。这是因为一些种类的碱金属盐通过与湿气反应而分解以及因为在用于电池中的负电极中碱金属与湿气强烈反应。
这样制备的电解质被如下用于电池中。参照附图所给的下面说明涉及一种使用锂的蓄电池的例子。
图1显示了使用按照本发明实施方案的电解质的一种蓄电池的截面结构。图1所示的电池是一种所谓的纸型电池。在这种蓄电池中，负电极11和正电极12用按照本发明实施方案的电解质13夹在中间压成薄片。绝缘填料14置于负电极11、正电极12和电解质13的侧面。负电极11、正电极12和电解质13通过将绝缘填料14涂敷在将负电极11和正电极12夹在中间的一对涂布材料15和16的周边来密封。
负电极11包含可包藏和消去例如锂金属或锂离子的金属、合金或碳材料。这种碳材料在预定的温度下和在预定的气氛中制备。所述碳材料的例子有热分解碳、焦炭诸如石油焦或沥青焦炭、人工石墨、天然石墨、炭黑诸如乙炔黑、玻璃状碳、有机聚合物材料煅烧产物或碳纤维。所述有机聚合物材料煅烧产物通过将有机聚合物材料在惰性气体气氛或在真空中、在500℃或以上的适当温度下煅烧来获得。
所述正电极12包含作为正电极活性材料的例如不含锂的金属硫化物或氧化物诸如TiS2、NbSe2、或V2O5或者含锂的锂的硫化物或锂的氧化物。具体地说，为了增加能量密度，需要所述正电极12包括主要含LixMO2的锂的氧化物，式中M为一种或多种过渡金属并优选钴(Co)、镍(Ni)和锰(Mn)中的至少一种，并且x通常为在0.05≤x≤1.10范围内的值。锂的氧化物的例子有LiCoO2、LiNiO2、LixNiyCo1-yO2(其中x和y通常根据电池的充电和放电状态分别在0＜x＜1和0.7＜y≤1的范围变化)和LiMn2O4。
所述锂的氧化物按照下列方式制备：将碳酸盐、硝酸盐、锂的氧化物或氢氧化物以及碳酸盐、硝酸盐、一种过渡金属的氧化物或氢氧化物粉化和按照所需的组成混合，并在600到1000℃的温度下在氧气气氛下煅烧。
所述电解质13包含作为电解质盐的锂盐。此外，所述电解质13也用作在这种蓄电池中的隔离物。就是说，负电极11和正电极12通过电解质13隔离从而使锂离子通过电解质13而防止接触引起的两极的短路。此外，如果需要没有显示出来的隔离物可提供到负电极11和电解质13之间、正电极12和电解质13之间或电解质13中。所述隔离物中一种由合成树脂诸如聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯制备的无纺织物组成，一种由陶瓷膜组成和一种由多孔薄膜组成。
具上述结构的蓄电池如下起作用。
当所述蓄电池充电时，锂作为离子从正电极12解离并且通过电解质13吸着到负电极11。如果蓄电池放电，锂作为离子从负电极11解离，并且所述离子通过电解质13返回到正电极12并吸着到正电荷12。所述电解质13包括一种化合物，其中具有醚键和交联基团的化合物通过交联基团交联；其三维网络结构可与高分子化合物和锂离子相配伍。这样，电解质13易于形成具有高强度的膜，同时获得高的离子传导性。因此，所述电池展现出高的性能。
正如上面所述，按照本发明实施方案的电解质包括一种通过交联基团交联的具有醚键和交联基团的化合物和一种高分子化合物；其三维网络结构可与高分子化合物和电解质盐相配伍。这样，按照本发明的实施方案的电解质易于形成具有高强度的膜，同时获得高的离子传导性。所以，如果电化学装置使用这种电解质构成，可容易地获得具高性能的电化学装置。
还有，如果所述交联化合物具有包括醚键的自由端侧链，可期待其具有较高的离子传导性。
此外，用作按照本发明实施方案的电解质的化合物包括具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物和一种高分子化合物。所述可交联化合物可因此通过紫外线辐照或加热容易地聚合。这样，按照本发明实施方案的电解质可容易地获得。
此外，在制备按照本发明实施方案的电解质的过程中，将具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物和高分子化合物混合。然后使可交联化合物聚合。因此，按照本发明实施方案的电解质可容易地获得。
再有，按照本发明实施方案的蓄电池使用一种包括通过交联基团交联的具有醚键和能形成交联的官能团的化合物。这有助于在获得高离子传导性的同时高度的形成膜和高的膜强度的能力。按照本发明实施方案的蓄电池因此可用一种容易的方法制备，并可期待具有高性能。
现在将通过本发明的具体实施例更详细地说明。
                     实施例1
首先，往50重量份作为溶剂的乙腈(CH3CN)中加入并溶解1重量份符合后文所示化学式9的硅氧烷衍生物和每1公斤硅氧烷衍生物1.0摩尔的二(三氟甲基磺酰基)亚氨基锂(Li(CF3SO2)2N)。然后，往其中加入2重量份相应于后文所示化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和2重量份相应于后文所示化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯。将混合物搅拌均匀。
在将混合物在减压下、于25℃保持并将乙腈减少到15重量份后，加入0.05重量份作为聚合引发剂的2，2-二甲氧基2，2’-苯基乙酰苯并使其溶解其中。然后，将该混合物均匀施加到由聚四氟乙烯制成的基材上。然后，以6mW/cm2的光量在空气中在25℃下照射紫外线20分钟进行聚合反应。然后，将该混合物在60℃在减压下干燥6小时。制备的电解质具有100μm的厚度。
将这种电解质膜裁成具有0.7854cm2面积的盘状。将电解质盘夹在一对不锈钢制成的电极中间。通过交流电流阻抗法测量离子传导性。结果列于后面的表1。
                      实施例2
除了使用0.5重量份相应于化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.5重量份相应于化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯外，按照实施例1制备电解质。按照实施例1中的方法测量该电解质的离子传导性。其结果也列于表1。
                      实施例3
除了使用0.125重量份相应于化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.125重量份相应于化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯外，按照实施例1制备电解质。按照实施例1中的方法测量该电解质的离子传导性。其结果也列于表1。
                      实施例4
除了使用1.33重量份相应于化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和2.66重量份相应于化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯外，按照实施例1制备电解质。按照实施例1中的方法测量该电解质的离子传导性。其结果也列于表1。
                      实施例5
除了使用0.083重量份相应于化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.166重量份相应于化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯外，按照实施例1制备电解质。按照实施例1中的方法测量该电解质的离子传导性。其结果也列于表1。
                     实施例6
除了将4重量份相应于化学式12的三丙烯酸酯化合物作为交联化合物代替相应于化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和相应于化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯外，按照实施例1制备电解质。按照实施例1中的方法测量该电解质的离子传导性。其结果也列于表1。
                     实施例7
除了用1重量份相应于化学式12的三丙烯酸酯化合物代替相应于化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和相应于化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯外，按照实施例1制备电解质。按照实施例1中的方法测量该电解质的离子传导性。其结果也列于表1。
                      实施例8
除了用0.25重量份相应于化学式12的三丙烯酸酯化合物代替相应于化学式10的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和相应于化学式11的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯外，按照实施例1制备电解质。按照实施例1中的方法测量该电解质的离子传导性。其结果也列于表1。
                     实施例9
首先，将相应于化学式9的硅氧烷衍生物和双亚氨基锂混合使双亚氨基锂的摩尔数与硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率(锂盐的摩尔数/硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数)为0.06，依此调节所述硅氧烷衍生物的混合物。
然后，制备数均分子量为820000的固态无规共聚物作为可交联化合物。所述共聚物包括20.6％(摩尔)相应于后面所示的化学式13的结构单元、77.5％(摩尔)相应于化学式14的结构单元和1.9％(摩尔)相应于化学式15的结构单元。将所述共聚物和双亚氨基锂混合使双亚氨基锂的摩尔数与共聚物中醚键单元的摩尔数的比率(锂盐的摩尔数/共聚物中醚键单元的摩尔数)为0.06，依此调节所述硅氧烷衍生物的混合物。
接着，在乙腈中混合所述硅氧烷衍生物的混合物和所述共聚物的混合物从而使硅氧烷衍生物的混合物与所述共聚物的混合物的重量比率(所述硅氧烷衍生物的混合物/所述共聚物的混合物)为5/5。然后，加入作为聚合引发剂的2，2-二甲氧基2，2’-苯基乙酰苯以形成一种混合物溶液。
在调制好混合物溶液后，将该混合物溶液均匀施加到由聚四氟乙烯基材上并在25℃真空干燥。然后，在空气中于25℃下用6mW/cm2的光量照射紫外线20分钟进行聚合反应。然后，将混合物在60℃减压干燥6小时。产生的电解质具有100μm的厚度。按照实施例1测量这种电解质的离子传导性。其结果列在后面的表2中。
                      实施例10
除了混合所述硅氧烷衍生物的混合物和所述共聚物的混合物从而使所述硅氧烷衍生物的混合物与所述共聚物的混合物的重量比率(所述硅氧烷衍生物的混合物/所述共聚物的混合物)为7.5/2.5外，按照实施例9制备电解质。按照实施例1测量这种电解质的离子传导性。其结果也列在表2中。
                      实施例11
除了混合所述硅氧烷衍生物的混合物和所述共聚物的混合物从而使所述硅氧烷衍生物的混合物与所述共聚物的混合物的重量比率(所述硅氧烷衍生物的混合物/所述共聚物的混合物)为2.5/7.5外，按照实施例9制备电解质。按照实施例1测量这种电解质的离子传导性。其结果也列在表2中。
                     对比例
对比例与实施例9到11相应。除了使用没有混入硅氧烷衍生物的单单的共聚物的混合物外，按实施例9制备电解质。按照实施例1测量这种电解质的离子传导性。其结果也列在表2中。
实施例1到8和实施例9到11的结果表明：在所述实施例中制备的电解质均获得了1×10-5S/cm或以上的离子传导率并具有用于电池的足够的离子传导性。此外，实施例9到11和对比例的结果表明：通过实施例9到11的电解质获得的离子传导性高于通过对比例的电解质获得的离子传导性。换句话说，已发现同时包括通过交联基团交联的具有醚键和交联基团的化合物和高分子化合物诸如硅氧烷衍生物有助于较高的离子传导性。也已发现所述电解质的使用使得其可以获得高性能电池。
尽管已经以其优选实施方案和实施例的形式对本发明进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方案和实施例，其可有许多变化和修改。例如，在上述的实施方案中，具有醚键和能形成交联的交联基团的化合物相互交联。但是，具有醚键的可交联化合物和其它化合物可被交联。换句话说，只要通过交联基团交联的具有醚键和交联基团的化合物包括至少一部分被交联的具有醚键和交联基团的化合物的结构就足以满足要求。
还有，在上述的实施方案中，具体说明是参照符合化学式1、化学式2和化学式3的酯化合物(作为具有醚键和能形成交联的交联基团的化合物)和包括相应于化学式4的结构单元和相应于化学式5的结构单元的共聚物来提供的。但是，只要醚键和能形成交联的官能团包括其中就可使用具有其它结构的其它化合物。
上述的实施方案和实施例均涉及作为高分子化合物的硅氧烷衍生物。但是，可使用任何能溶解电解质盐的其它高分子化合物。在这种情况下，使用多种高分子化合物或使用其它替代硅氧烷衍生物的高分子化合物或将其它高分子化合物与硅氧烷衍生物一起使用均是可接受的。
上述的实施方案公开了使用锂的蓄电池，而上述的实施例涉及锂盐被用作电解质盐的情况。但是，本发明也可应用于使用其它电解质盐诸如钠盐或钙盐的电解质和蓄电池。
此外，尽管已经在上述实施方案中解释了纸型蓄电池，但是本发明也以相同的利用性应用于其它形式的蓄电池诸如钮扣型、硬币型、方型和具有螺旋结构的管型的蓄电池中。
虽然本发明的电解质在上述实施方案中被用于蓄电池中，但是用作本发明的电解质的电解质和化合物可用于其它电池诸如原电池中。用作本发明的电解质的电解质和化合物也可用于其它电化学装置诸如电容器和电至变色元件。在将本发明的电解质用到电容器或其它装置中时，可使用碱基盐诸如铵盐作为电解质盐。
正如上面所述，根据用作本发明的电解质的化合物来说，其包括具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物和高分子化合物。因此，可以通过聚合获得本发明的电解质。这具有所述电解质展现出高的成膜能力和容易获得高离子传导性的优点。还有，如果可交联化合物包括具有至少一个自由端(其不具有能形成交联的官能团)并具有醚键，那么可通过聚合形成具有醚键的自由端侧链从而使得可以获得更高的离子传导性。
就本发明的电解质来说，所述电解质包括具有醚键和通过交联基团交联的交联基团的化合物以及高分子化合物。其三维网络结构可与高分子化合物和电解质盐相配伍。这使其在增加离子传导性的同时具有形成高膜强度的膜的能力。这样，如果电化学装置使用这种电解质制备，就可容易地获得高性能电化学装置。如果所述交联化合物具有包括醚键的自由端侧链，或者如果所述交联化合物具有被交联的相应于化学式2的单酯化合物的结构，或者如果所述交联化合物具有通过交联基团交联的包括相应于化学式4的结构单元的共聚物的结构，那么可获得更高的离子传导性。
按照制备本发明的电解质的种种方法，首先将具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物与高分子化合物混合，然后将所述可交联化合物聚合。因此，可容易地获得本发明的电解质。
按照本发明的电池使用本发明的电解质。这有助于其高的形成高膜强度的膜的能力和高的离子传导性，从而使得其可通过容易的方法制备具有高性能的电池。
显然根据上述说明可对本发明进行各种修饰和改变。因此应理解在所附权利要求书的范围内本发明可用没有在此具体说明的方式实施。
化学式1
Figure C9980170500351
其中R1、R2和R3为氢原子或者为1到6个碳原子的烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数。R1、R2和R3可以：(i)都相同，(ii)相互不同，或(iii)三个中的一个与另外两个不同。
化学式2
Figure C9980170500352
其中R4、R5和R6为氢原子或者为1到6个碳原子的烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数。R4、R5和R6可以：(i)都相同，(ii)相互不同，或(iii)三个中的一个与另外两个不同。
化学式3
Figure C9980170500353
其中R7、R8和R9为氢原子或者为1到6个碳原子的烷基，并且p≥1和q≥0，或者p≥0和q≥1，p和q均为整数。R7、R8和R9可以：(i)都相同，(ii)相互不同，或(iii)三个中的一个与另外两个不同。
化学式4
Figure C9980170500361
其中R10为至少一个1到12个碳原子的烷基、一个2到18个碳原子的链烯基、一个3到8个碳原子的环烷基、一个6到18个碳原子的芳基、一个7到12个碳原子的芳烷基和一个四氢吡喃基，h为1≤h≤12的整数。R10可在所有结构单元中均相同，或者在结构单元间相互不同。
化学式5
其中R11为(i)至少为一个活性氢基或具有不饱和双键的官能团，或(ii)至少为一个活性氢基或者具有不饱和双键的官能团，和至少为一个氢原子、烷基、链烯基、环烷基或芳基。R11可在所有结构单元中均相同，或者在结构单元间相互不同。
化学式6
其中i、j和k是大于或等于1的整数。
化学式7
Figure C9980170500371
其中a为0到100的整数，b为1到100的整数，m为0到100的整数，n为0到100的整数，R12为氢原子或烷基。如果b＞1，D’可以是：(i)均相同，(ii)相互不同，或(iii)一些D’相同。在D’中所含的氢原子和R7可被卤原子替代。
化学式8
AB
其中A为阳离子，B为阴离子。
化学式9
Figure C9980170500372
化学式10
化学式11
表1
  加入的可交联化合物的量(重量份)   离子传导性(mS/cm)
  符合化学式28的二甲基丙烯酸酯化合物   符合化学式29的单甲基丙烯酸酯化合物   符合化学式30的三丙烯酸酯化合物
 实施例1   2   2   -   0.15
 实施例2   0.5   0.5   -   0.22
 实施例3   0.125   0.125   -   0.43
 实施例4   1.33   2.66   -   0.23
 实施例5   0.83   0.166   -   0.51
 实施例6   -   -   4   0.016
 实施例7   -   -   1   0.067
 实施例8   -   -   0.25   0.31
化学式12
Figure C9980170500391
化学式13
Figure C9980170500392
化学式14
化学式15
Figure C9980170500394
表2
  混合物比率(重量比率)硅氧烷衍生物的混合物/共聚物的混合物   离子传导性(mS/cm)
  实施例9   5/5   0.156
  实施例10   2.5/7.5   0.385
  实施例11   7.5/2.5   0.0958
  对比例   0/1   0.0103

Claims (42)

1.电解质用组合物，所述组合物包括：
具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物；
高分子化合物；和
电解质盐，
其中，含有相应于所示化学式17的单酯化合物作为可交联化合物，并且，所述高分子化合物是相应于所示化学式21的硅氧烷衍生物，
化学式17
其中R4、R5和R6为氢原子或者为烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数，
化学式21
Figure C998017050002C2
其中a为0到100的整数，b为1到100的整数，m为0到100的整数，n为0到100的整数，R12为氢原子或烷基；如果b＞1，D′可以：(i)均相同，(ii)相互不同，或(iii)一些D′相同；在D’和R12中所含的氢原子可被卤原子替代。
2.按照权利要求1的电解质用组合物，其中，还含有相应于所示化学式16的二酯化合物作为可交联化合物，并且所述单酯化合物与二酯化合物的重量比，即单酯化合物/二酯化合物为大于0且小于等于5.0，
化学式16
Figure C998017050003C1
其中R1、R2和R3为氢原子或者为烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数。
3.按照权利要求1的电解质用组合物，还含有相应于所示化学式18的三酯化合物作为可交联化合物，
化学式18
其中R7、R8和R9为氢原子或者为烷基，并且p≥1和q≥0，或者p≥0和q≥1，p和q均为整数。
4.按照权利要求1的电解质用组合物，其中就所述电解质盐与所述可交联化合物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述可交联化合物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述可交联化合物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
5.按照权利要求1的电解质用组合物，其中对于所述电解质盐与所述硅氧烷衍生物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述硅氧烷衍生物中的醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
6.按照权利要求1的电解质用组合物，其中相对于100重量份的所述硅氧烷衍生物，在10重量份以上10000重量份以下的范围内含有所述可交联化合物。
7.按照权利要求1的电解质用组合物，其中所述硅氧烷衍生物的平均分子量小于或等于100000。
8.按照权利要求1的电解质用组合物，其中所述电解质盐是锂盐。
9.电解质用组合物，所述组合物包括：
具有醚键和能形成交联的官能团的可交联化合物；
高分子化合物；和
电解质盐，
其中，含有包括相应于所示化学式19的结构单元和相应于所示化学式20的结构单元的共聚物作为可交联化合物，
并且，所述高分子化合物是相应于所示化学式21的硅氧烷衍生物，
化学式19
Figure C998017050004C1
其中R10为烷基、链烯基、环烷基、芳基、芳烷基或四氢吡喃基中的至少一种，h为整数且1≤h≤12，
化学式20
其中R11为(i)活性氢基或具有不饱和双键的官能团中的至少一个，或(ii)活性氢基或者具有不饱和双键的官能团中的至少一个，和氢原子、烷基、链烯基、环烷基或芳基中的至少一个，
化学式21
Figure C998017050005C2
其中a为0到100的整数，b为1到100的整数，m为0到100的整数，n为0到100的整数，R12为氢原子或烷基；如果b＞1，D′可以：(i)均相同，(ii)相互不同，或(iii)一些D′相同；在D’和R12中所含的氢原子可被卤原子替代。
10.按照权利要求9的电解质用组合物，其中就所述电解质盐与所述可交联化合物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述可交联化合物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述可交联化合物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
11.按照权利要求9的电解质用组合物，其中对于所述电解质盐与所述硅氧烷衍生物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述硅氧烷衍生物中的醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
12.按照权利要求9的电解质用组合物，其中相对于100重量份的所述硅氧烷衍生物，在10重量份以上10000重量份以下的范围内含有所述可交联化合物。
13.按照权利要求9的电解质用组合物，其中所述硅氧烷衍生物的平均分子量小于或等于100000。
14.按照权利要求9的电解质用组合物，其中所述电解质盐是锂盐。
15.一种电解质，包括
具有醚键和交联基团的化合物通过交联基团交联的化合物；高分子化合物；和
电解质盐，
其中，所述交联的化合物具有相应于所示化学式23的单酯化合物通过交联基团交联的结构，并且，所述高分子化合物是相应于所示化学式27的硅氧烷衍生物，
化学式23
Figure C998017050006C1
其中R4、R5和R6为氢原子或者为烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数，
化学式27
Figure C998017050007C1
其中a为0到100的整数，b为1到100的整数，m为0到100的整数，n为0到100的整数，R12为氢原子或烷基；如果b＞1，D′可以：(i)均相同，(ii)相互不同，或(iii)一些D′相同；在D’和R12中所含的氢原子可被卤原子替代。
16.按照权利要求15的电解质，其中所述交联的化合物还包括相应于所示化学式22的二酯化合物通过交联基团交联的结构和单酯化合物通过交联基团交联的结构，从而使得所述单酯化合物与二酯化合物的重量比，即单酯化合物/二酯化合物为大于0且小于等于5.0，
化学式22
Figure C998017050007C2
其中R1、R2和R3为氢原子或者为烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数。
17.按照权利要求15的电解质，其中所述交联的化合物还具有相应于所示化学式24的三酯化合物通过交联基团交联的结构，
化学式24
其中R7、R8和R9为氢原子或者为烷基，并且p≥1和q≥0，或者p≥0和q≥1，p和q均为整数。
18.按照权利要求15的电解质，其中对于所述电解质盐与所述交联的化合物比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述交联的化合物中的醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述交联的化合物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
19.按照权利要求15的电解质，其中对于所述电解质盐与所述硅氧烷衍生物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
20.按照权利要求15的电解质，其中相对于100重量份的所述硅氧烷衍生物，在10重量份以上10000重量份以下的范围内含有所述交联的化合物。
21.按照权利要求15的电解质，其中所述硅氧烷衍生物的平均分子量小于或等于100000。
22.按照权利要求15的电解质，其中所述电解质盐是锂盐。
23.电解质，包括
具有醚键和交联基团的化合物通过交联基团交联的化合物；
高分子化合物；和
电解质盐，
其中，所述交联的化合物具有包括相应于所示化学式25的结构单元和相应于所示化学式26的结构单元的共聚物通过交联基团交联的结构，
并且，所述高分子化合物是相应于所示化学式27的硅氧烷衍生物，
化学式25
Figure C998017050009C1
其中R10为烷基、链烯基、环烷基、芳基、芳烷基或四氢吡喃基中的至少一种，h为整数且1≤h≤12，
化学式26
Figure C998017050009C2
其中R11为(i)活性氢基或具有不饱和双键的官能团中的至少一个，或(ii)活性氢基或者具有不饱和双键的官能团中的至少一个，和氢原子、烷基、链烯基、环烷基或芳基中的至少一个，
化学式27
Figure C998017050010C1
其中a为0到100的整数，b为1到100的整数，m为0到100的整数，n为0到100的整数，R12为氢原子或烷基；如果b＞1，D′可以：(i)均相同，(ii)相互不同，或(iii)一些D′相同；在D’和R12中所含的氢原子可被卤原子替代。
24.按照权利要求23的电解质，其中对于所述电解质盐与所述交联的化合物比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述交联的化合物中的醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述交联的化合物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
25.按照权利要求23的电解质，其中对于所述电解质盐与所述硅氧烷衍生物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
26.按照权利要求23的电解质，其中相对于100重量份的所述硅氧烷衍生物，在10重量份以上10000重量份以下的范围内含有所述交联的化合物。
27.按照权利要求23的电解质，其中所述硅氧烷衍生物的平均分子量小于或等于100000。
28.按照权利要求23的电解质，其中所述电解质盐是锂盐。
29.一种电池，包括正电极和负电极以及电解质，其中所述电解质包括具有醚键和交联基团的化合物通过交联基团交联的化合物、高分子化合物和电解质盐，
其中所述交联的化合物具有相应于所示化学式29的单酯化合物通过交联基团交联的结构，
并且，所述高分子化合物是相应于所示化学式33的硅氧烷衍生物，
化学式29
Figure C998017050011C1
其中R4、R5和R6为氢原子或者为烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数，
化学式33
Figure C998017050011C2
其中a为0到100的整数，b为1到100的整数，m为0到100的整数，n为0到100的整数，R12为氢原子或烷基；如果b＞1，D′可以：(i)均相同，(ii)相互不同，或(iii)一些D′相同；在D’和R12中所含的氢原子可被卤原子替代。
30.按照权利要求29的电池，其中所述交联的化合物还包括相应于所示化学式28的二酯化合物通过交联基团交联的结构和单酯化合物通过交联基团交联的结构，从而使得所述单酯化合物与所述二酯化合物的重量比，即单酯化合物/二酯化合物为大于0且小于等于5.0，
化学式28
Figure C998017050012C1
其中R1、R2和R3为氢原子或者为烷基，并且x≥1和y≥0，或者x≥0和y≥1，x和y均为整数。
31.按照权利要求29的电池，其中所述交联的化合物还具有相应于所示化学式30的三酯化合物通过交联基团交联的结构，
化学式30
Figure C998017050012C2
其中R7、R8和R9为氢原子或者为烷基，并且p≥1和q≥0，或者p≥0和q≥1，p和q均为整数。
32.按照权利要求29的电池，其中对于所述电解质盐与所述交联的化合物的比率来说，电解质盐的摩尔数与所述交联的化合物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述交联化合物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
33.按照权利要求29的电池，其中对于所述电解质盐与所述硅氧烷衍生物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
34.按照权利要求29的电池，其中相对于100重量份的所述硅氧烷衍生物，在10重量份以上10000重量份以下的范围内含有所述交联的化合物。
35.按照权利要求29的电池，其中所述硅氧烷衍生物的平均分子量小于或等于100000。
36.按照权利要求29的电池，其中所述电解质盐是锂盐。
37.一种电池，包括正电极和负电极以及电解质，其中所述电解质包括具有醚键和交联基团的化合物通过交联基团交联的化合物、高分子化合物和电解质盐，
其中所述交联的化合物具有包括相应于所示化学式31的结构单元和相应于所示化学式32的结构单元的共聚物通过交联基团交联的结构，
并且，所述高分子化合物是相应于所示化学式33的硅氧烷衍生物，
化学式31
Figure C998017050013C1
其中R10为烷基、链烯基、环烷基、芳基、芳烷基或四氢吡喃基中的至少一种，h为整数且1≤h≤12，
化学式32
Figure C998017050014C1
其中R11为(i)活性氢基或具有不饱和双键的官能团中的至少一个，或(ii)活性氢基或者具有不饱和双键的官能团中的至少一个，和氢原子、烷基、链烯基、环烷基或芳基中的至少一个，
化学式33
Figure C998017050014C2
其中a为0到100的整数，b为1到100的整数，m为0到100的整数，n为0到100的整数，R12为氢原子或烷基；如果b＞1，D′可以：(i)均相同，(ii)相互不同，或(iii)一些D′相同；在D’和R12中所含的氢原子可被卤原子替代。
38.按照权利要求37的电池，其中对于所述电解质盐与所述交联的化合物的比率来说，电解质盐的摩尔数与所述交联的化合物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述交联化合物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
39.按照权利要求37的电池，其中对于所述电解质盐与所述硅氧烷衍生物的比率来说，所述电解质盐的摩尔数与所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数的比率，即所述电解质盐的摩尔数/所述硅氧烷衍生物中醚键单元的摩尔数为0.0001以上且5以下。
40.按照权利要求37的电池，其中相对于100重量份的所述硅氧烷衍生物，在10重量份以上10000重量份以下的范围内含有所述交联的化合物。
41.按照权利要求37的电池，其中所述硅氧烷衍生物的平均分子量小于或等于100000。
42.按照权利要求37的电池，其中所述电解质盐是锂盐。
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