鋰電極和包含所述鋰電極的鋰電池的製作方法

2024-04-08 19:42:05 1

本申請要求分別於2014年6月13日和2014年10月29日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請10-2014-0072249號和10-2014-0147909號的優先權和權益，通過參考將其完整內容併入本文中。本申請涉及一種鋰電極和一種包含所述鋰電極的鋰電池。
背景技術：
：化學電池由正極(陽極：電池負極)、負極(陰極：電池正極)、用於隔開所述負極和所述正極的隔離膜(隔膜)和用於通過幫助電荷轉移以消除在電化學反應期間產生的極化的電解質構成，並且通常將把鋰用作負極的電池稱為鋰電池。由於鋰是高反應性金屬，所以包含鋰的鋰電極具有穩定性的問題，因為在加工中難以處理電極本身。此外，當使用鋰金屬作為電極時，在充電和放電過程中形成鋰枝晶，並且枝晶可能產生電池的短路等。因此，需要研究和開發鋰電極以同時改善鋰電極的穩定性以及包含鋰電極的鋰電池的性能和穩定性。技術實現要素：[技術問題]本申請致力於提供一種鋰電極和一種包含所述鋰電極的鋰電池。[技術方案]為了解決所述問題，本申請提供一種鋰電極，所述鋰電極包含：包含鋰的電極層；和保護層，所述保護層設置在所述電極層的至少一個表面上並且包含鋰離子傳導聚合物，所述鋰離子傳導聚合物包含選自-SO3Li、-COOLi和-OLi中的至少一種官能團。此外，本申請提供包含所述鋰電極的鋰電池。有益效果根據本申請示例性實施方式的鋰電極具有提高穩定性的效果。根據本申請示例性實施方式的鋰電極具有提高鋰離子傳導性的效果。根據本申請示例性實施方式的鋰電池具有提高耐久性的效果。根據本申請示例性實施方式的鋰電池具有抑制鋰枝晶生長以防止短路的效果。根據本申請示例性實施方式的鋰電池具有提高電池的壽命和穩定性的效果。附圖說明圖1是通過對根據本申請的比較例1、實施例1和實施例2製備的電池測量性能而獲得的圖。圖2顯示了相關技術中的鋰電極、和根據本申請示例性實施方式的包含保護層的鋰電極。圖3顯示了根據本申請示例性實施方式的鋰電極，所述鋰電極包括還包含無機粒子的保護層。具體實施方式下文中，將詳細描述本申請。本申請提供一種鋰電極，所述鋰電極包含：包含鋰的電極層；和保護層，所述保護層設置在所述電極層的至少一個表面上並且包含鋰離子傳導聚合物，所述鋰離子傳導聚合物包含選自-SO3Li、-COOLi和-OLi中的至少一種官能團。根據本申請示例性實施方式的鋰電極具有由於保護層而提高電極本身的穩定性的效果。因此，具有在加工中容易處理電極的效果，並且即使當鋰電極包含在電池中時，仍能抑制鋰枝晶生長以防止短路。此外，可以提高電池的壽命和穩定性。圖2示出了相關技術中的鋰電極、和根據本申請示例性實施方式的包含保護層的鋰電極。如圖2中所示，通常在電池的充電和放電過程中產生鋰枝晶，當應用保護層時，可以通過物理地阻斷鋰枝晶生長來提高充電和放電效率。下圖2中的X示意性顯示鋰枝晶由於保護層而不能物理生長。根據本申請的示例性實施方式，鋰離子傳導聚合物可以包含由如下化學式D表示的重複單元。[化學式D]在化學式D中，R是未被取代的或被選自氟、氧、氮和硫中的至少一者取代的烴基，X是-SO3Li、-COOLi或-OLi，且y為2～100000。在本申請中，「烴基」是指具有碳骨架的基團，並且碳骨架中的碳(C)可以被選自氧(O)、氮(N)和硫(S)中的至少一種代替，且氫(H)可以被滷素、特別是氟(F)代替。根據本申請的示例性實施方式，包含由化學式D表示的重複單元的鋰離子傳導聚合物的端基可以選自如下基團：氫、滷素基團、羥基和胺基。由化學式D表示的重複單元可以具有500～1000000、特別是100000～1000000的重均分子量。根據本申請的示例性實施方式，化學式D可以由如下化學式E表示。[化學式E]在化學式E中，A是-OCF2CF(CF3)-或直接鍵，k為1～30的整數，s為1～10的整數，且y為2～100000的整數。根據本申請的示例性實施方式，化學式E可以由如下化學式E-1、化學式E-2、化學式E-3或化學式E-4表示。[化學式E-1][化學式E-2][化學式E-3][化學式E-4]在化學式E-1～E-4中，k和y與化學式E中定義的相同。根據本申請的示例性實施方式，鋰離子傳導聚合物可以包括包含如下化學式A的重複單元和如下化學式B的重複單元的共聚物。[化學式A][化學式B]在化學式A和B中，m和n表示重複單元的數目，1≤m≤500，且1≤n≤500，X1、X2和X3彼此相同或不同，並且各自獨立地由如下化學式1～3中的任一者表示：[化學式1][化學式2][化學式3]在化學式1～3中，L1為直接鍵、或-CZ2Z3-、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-SiZ2Z3-和取代或未取代的二價芴基中的任一者，Z2和Z3彼此相同或不同，並且各自獨立地為氫、烷基、三氟甲基(-CF3)和苯基中的任一者，S1～S5彼此相同或不同，並且各自獨立地為：氫；氘；滷素基團；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲矽烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基，a、b、c、p和q彼此相同或不同，並且各自獨立地為0以上且4以下的整數，p+q≤6，a'為1以上且5以下的整數，在化學式B中，Y1由如下化學式4～6中的任一者表示：[化學式4][化學式5][化學式6]在化學式4至6中，L2為直接鍵、或選自-CO-、-SO2-和取代或未取代的二價芴基中的任一者，d、e、f、g和h彼此相同或不同，並且各自獨立地為0以上且4以下的整數，f+g≤6，b'為1以上且5以下的整數，T1～T5彼此相同或不同，並且各自獨立地至少一個為-SO3Li、-COOLi或-OLi，並且其它的彼此相同或不同且各自獨立地為：氫；氘；滷素基團；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲矽烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基。在本文本中，表示可以與相鄰的取代基鍵合的位置。下面將描述取代基的實例，但不限制於此。在本文本中，滷素基團的實例包括氟、氯、溴或碘。在本文本中，烷基可以是直鏈或支鏈的，且其碳原子數沒有特別限制，但優選的數量為1～60，具體地1～40，且更具體地1～20。其具體實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基等，但不限制於此。在本文本中，烯基可以是直鏈或支鏈的，且其碳原子數沒有特別限制，但優選的數量為2～60，具體地2～40，且更具體地2～20。在本文本中，烷氧基可以是直鏈或支鏈的，且其碳原子數沒有特別限制，但優選的數量為1～60，具體地1～40，且更具體地1～20。在本文本中，對環烷基沒有特別限制，但優選其碳原子數為3～60，具體地3～40，且更具體地5～20，且特別地，優選環戊基和環己基。在本文本中，雜環烷基包含S、O和N中的一個或多個並且沒有特別限制，但優選其碳原子數為2～60，具體地2～40且更具體地3～20，且特別地，優選環戊基和環己基。在本文本中，對胺基的碳原子數沒有特別限定，但優選的數量為1～60，具體地1～40且更具體地1～20。胺基的具體實例包括甲胺基、二甲胺基、乙胺基、二乙胺基、苯胺基、萘胺基、聯苯胺基、蒽基胺基、9-甲基蒽基胺基、二苯基胺基、苯基萘基胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、三苯基胺基等，但不限制於此。在本文本中，芳基可以為單環或多環的，且其碳原子數沒有特別限定，但優選數量為6～60，具體地6～40且更具體地6～20。芳基的具體實例包括：單環芳基如苯基、聯苯基、三苯基、三聯苯基和茋基；以及多環芳基如萘基、聯萘基、蒽基、菲基、芘基、二萘嵌苯基、並四苯基、基、芴基、苊並蒽(acenaphthacenyl)基、三亞苯基和熒蒽基等，但不限制於此。在本文本中，雜芳基包含S、O和N中的一個或多個作為雜原子，且其碳原子數沒有特別限制，但優選的數量為2～60，具體地2～40且更具體地3～20。雜芳基的具體實例包括如下基團或其稠合環：吡啶基、吡咯基、嘧啶基、噠嗪基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、唑基、異唑基、噻唑基、異噻唑基、三唑基、呋咱基、二唑基、噻二唑基、二噻唑基、四唑基、吡喃基、噻喃基、二嗪基、嗪基、噻嗪基、二氧雜環己烯基(dioxynyl)、三嗪基、四嗪基、喹啉基、異喹啉基、喹唑啉基、異喹唑啉基、吖啶基、菲啶基、咪唑並吡啶基、二氮雜萘基、三氮雜茚基、吲哚基、苯並噻唑基、苯並唑基、苯並咪唑基、苯並噻吩基、苯並呋喃基、二苯並噻吩基、二苯並呋喃基、咔唑基、苯並咔唑基、吩嗪基等，或它們的稠合環，但不限制於此。在本文本中，芴基可以被另外的取代基取代，並且取代基可以彼此結合以形成環。其實例包括等。在本文本中，術語「取代或未取代的」是指未取代的或被選自如下基團中的一個或多個取代基取代的：氘；滷素基團；腈基；硝基；羥基；氰基；直鏈或支鏈的C1～C60烷基；直鏈或支鏈的C2～C60烯基；直鏈或支鏈的C2～C60炔基；C3～C60單環或多環的環烷基；C2～C60單環或多環的雜環烷基；C6～C60單環或多環的芳基；和C2～C60單環或多環的雜芳基，或者是指未取代的或被具有其中選自上面例示的取代基中的兩個以上取代基連接的結構的取代基取代的。如上所述，當取代基具有其中兩個以上取代基連接的結構時，所述兩個以上取代基可以彼此相同或不同。根據本申請的示例性實施方式，m和n可以為2≤m≤500和2≤n≤500。根據本申請的示例性實施方式，所述共聚物可以是嵌段共聚物。在本申請的示例性實施方式中，m和n的比可以為1:9～7:3。即，當m+n為1時，n可以為0.3～0.9的比率。在本申請的示例性實施方式中，m和n的比可以為2:8～6:4。即，當m+n為1時，n可以為0.4～0.8的比率。根據本申請的示例性實施方式，化學式1可以由如下化學式1-1表示。[化學式1-1]在化學式1-1中，S1、S2、a、b和L1與化學式1中定義的那些相同。根據本申請的示例性實施方式，化學式4可以由如下化學式4-1表示。[化學式4-1]在化學式4-1中，T1、T2、d、e和L2與化學式4中定義的那些相同。根據本申請的示例性實施方式，在化學式A和B中，X1、X2和X3彼此相同或不同，並且可以各自獨立地為選自以下結構式中的任一者。此處，R和R'彼此相同或不同，並且各自獨立地為-NO2或-CF3。根據本申請的示例性實施方式，在化學式A和B中，X1、X2和X3中的至少一者可以由如下化學式11表示。[化學式11]在化學式11中，S6～S8彼此相同或不同，並且各自獨立地為：氫；氘；滷素基團；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲矽烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基，s和t彼此相同或不同，並且各自獨立地為0以上且4以下的整數，並且r為0以上且8以下的整數。當共聚物包括包含大體積芴基團的化學式11時，所述共聚物可以通過剛性芳族骨架在具有耐熱性和強物理性質的同時提高耐久性，並且可以顯示鋰離子由於在聚合物鏈的纏結期間的流體動力學體積增大而易於轉移的效果。根據本申請的示例性實施方式，在化學式A和B中，X1和X2中至少一者可以由化學式11表示。根據本申請的示例性實施方式，在化學式A和B中，X1、X2和X3中至少一者可以是或根據本申請的示例性實施方式，在化學式B中，Y1可以是選自如下結構式中的任一者。此處，Q是-SO3Li、-COOLi或-OLi，且Q'是氫、-SO3Li、-COOLi或-OLi。根據本申請的示例性實施方式，共聚物可以還包含如下化學式C的重複單元。[化學式C]根據本申請的示例性實施方式，在化學式C中，Z是三價有機基團。根據本申請的示例性實施方式，化學式C的重複單元作為支化劑用於連接或交聯聚合物鏈。根據化學式C的重複單元的數目，可以在鏈上形成支鏈，或者鏈可以彼此交聯以形成網絡型結構。根據本申請的示例性實施方式，在化學式C中，Z是三價有機基團，並且可以各自在三個方向上鍵合至另外的重複單元以使聚合物鏈伸長。根據本申請的示例性實施方式，可以調節離子轉移官能團的數量、分子量等並且可以通過使用作為化學式C的重複單元的支化劑來增強機械性能。根據本申請的示例性實施方式，當將化學式C的重複單元中的重複單元的數目表示為k時，k可以為1～300的整數。根據本申請的示例性實施方式，化學式C的重複單元可以是構成主鏈的聚合物重複單元。例如，Z可以連接到選自X1、X2、X3和Y1中的至少一者以形成一個重複單元。如上所述形成的一個重複單元可以構成主鏈。在這種情況下，重複單元的數量與上述k的相同。在本文本中，當選自Z、X1、X2、X3和Y1中的任意兩者以上彼此鍵合時，所得的鍵各自具有氧(-O-)連接基團。氧連接基團是在化合物通過縮聚從其離開後殘留在鏈中的連接基團。例如，當二滷素類單體和二醇類單體聚合時，氧連接基團可以是其中HF逃逸並且在鏈中僅殘留氧(-O-)的情況。根據本申請的示例性實施方式，在化學式C中，Z由如下化學式C-1或C-2表示。[化學式C-1][化學式C-2]在化學式C-1和C-2中，Z1可以由如下化學式7～9中的任一者表示。[化學式7][化學式8][化學式9]在化學式7～9中，L3～L6彼此相同或不同，並且各自獨立地為直接鍵，或-O-、-CO-或-SO2-，E1～E7彼此相同或不同，並且各自獨立地為：氫；氘；滷素基團；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲矽烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基，c'、d'、e'和h'彼此相同或不同，並且各自獨立地為0以上且4以下的整數，f'、g'和i'彼此相同或不同，並且各自獨立地為0以上且3以下的整數，並且X4和X5彼此相同或不同，並且各自獨立地與化學式B的X3或Y1的定義相同。根據本申請的示例性實施方式，在化學式C中，Z可以是選自如下結構式中的任一者。根據本申請的示例性實施方式，化學式A的重複單元可以由如下結構式表示。在結構式中，m與上述相同。根據本申請的示例性實施方式，化學式B的重複單元可以由如下結構式表示。在結構式中，n與上述相同。根據本文本的示例性實施方式，共聚物可以具有100000以上且1000000以下的重均分子量。當共聚物的重均分子量在所述範圍內時，可以保持共聚物的適當的溶解性，並同時具有作為保護層的機械性能。根據本申請的示例性實施方式，保護層包括分散在鋰離子傳導聚合物中的無機粒子。圖3示出了根據本申請示例性實施方式的鋰電極，其包含還包含無機粒子的保護層。無機粒子用於能夠更有效地抑制在鋰電極的表面上形成鋰枝晶或抑制形成的鋰枝晶的生長。無機粒子可以是傳導鋰離子的或不傳導鋰離子的。根據本申請的示例性實施方式，不傳導鋰離子的無機粒子的實例包括諸如Al2O3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、TiO2的金屬氧化物和SiC，但不限制於此。根據本申請的示例性實施方式，傳導鋰離子的無機粒子的實例包括：鋰混雜類化合物如LiBH4、Li3N、Li2NH、Li2BNH6、Li1.8N0.4Cl0.6、Li3P-LiCl、Li4SiO4、Li3PS4和Li3SiS4；硫基-LISICON類化合物如Li10GeP2S12和Li3.25Ge0.25P0.75S4；NASICON類化合物如Li1.3Al0.3Ge1.7(PO4)3、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3和LiTi0.5Zr1.5(PO4)3；LISICON類化合物如Li14Zn(GeO4)4；鈣鈦礦類化合物如Li0.35La0.55TiO3、Li0.5La0.5TiO3和Li7La3Zr2O12等，但不限制於此。根據本申請的示例性實施方式，無機粒子可以是選自如下物質中的一種或多種的化合物：Al2O3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、TiO2、SiC、LiBH4、Li3N、Li2NH、Li2BNH6、Li1.8N0.4Cl0.6、Li3P-LiCl、Li4SiO4、Li3PS4、Li3SiS4、Li10GeP2S12、Li3.25Ge0.25P0.75S4、Li1.3Al0.3Ge1.7(PO4)3、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、LiTi0.5Zr1.5(PO4)3、Li14Zn(GeO4)4、Li0.35La0.55TiO3、Li0.5La0.5TiO3和Li7La3Zr2O12。根據本申請的示例性實施方式，無機粒子的粒徑沒有特別限制。然而，為了顯示上述鋰離子傳導聚合物的分散性和抑制鋰枝晶的形成且阻擋鋰枝晶生長的效果，優選無機粒子的粒徑為1nm～10μm。根據本申請的示例性實施方式，無機粒子的含量沒有特別限制，因為可以根據無機粒子的種類在可充分顯示上述效果的範圍內調節所述含量。然而，根據本發明的示例性實施方式，基於100重量份的鋰離子傳導聚合物，無機粒子的含量可以為10～90重量份。即，為了充分發揮由包含無機粒子而產生的效果，優選的是，基於100重量份的鋰離子傳導聚合物，包含10重量份以上的量的無機粒子。然而，當包含過量的無機粒子時，鋰離子傳導性可能劣化，並且可能難以確保包含鋰電極的電池的性能。因此，優選的是，基於100重量份的鋰離子傳導聚合物，無機粒子的含量為90重量份以下。根據本申請的示例性實施方式，保護層可以設置在電極層的至少一個表面上。根據本申請的示例性實施方式，保護層可以設置在電極層的一個表面上。根據本申請的示例性實施方式，保護層可以設置在電極層的兩個表面上。根據本申請的示例性實施方式，保護層可以以包圍電極層的所有方向的形式提供。根據本文本的示例性實施方式，保護層可以具有0.01～50μm、具體地0.1～50μm的厚度。根據本申請的示例性實施方式，在電極層中包含的鋰可以用作活性材料。根據本申請的示例性實施方式，在電極層中包含的鋰可以以如下形式被包含：鋰金屬；鋰金屬合金；或者鋰與選自碳如焦炭、活性炭、石墨、石墨化碳、碳納米管或石墨烯中的至少一者的複合物。根據本申請的示例性實施方式，鋰金屬合金可以是鋰與選自Al、Mg、Si、Sn、B和Fe中的一者或多者的合金。根據本申請的示例性實施方式，鋰金屬合金中除鋰以外的金屬對鋰的質量比可以為0.1％～50％。根據本申請的示例性實施方式，電極層還可以包含粘合劑、溶劑、導電材料和分散劑中的至少一者。根據本申請的示例性實施方式，鋰電極可通過如下操作製備：通過混合併攪拌包含鋰、粘合劑、溶劑、導電材料和分散劑的活性材料製備漿料，所述活性材料通過一般方法製備；將所述漿料塗布在金屬材料的集電器上；並然後壓縮和乾燥所塗布的集電器。根據本申請的示例性實施方式，集電器可以使用由銅、鎳等、及其合金的組合等形成的箔。負極集電器還可以通過在其表面上形成微細的凸起和凹進的不規則處來增加負極活性材料的粘合強度，並且可以使用各種形式，例如膜、片、箔、網、多孔體、發泡體和無紡體。根據本申請的示例性實施方式，粘合劑是有助於負極活性材料對導電材料的粘合和負極活性材料對負極集電器的粘合的組分，且其實例包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、澱粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯聚合物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯-丁二烯橡膠、氟橡膠、其各種共聚物等。根據本申請的示例性實施方式，導電材料是進一步提高電極活性材料的導電性的組分，導電材料沒有特別限制，只要導電材料具有導電性而不會對相應的電池造成化學變化即可，且例如可以使用：石墨如天然石墨或人造石墨；炭黑類材料如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑和熱裂法炭黑；導電纖維如碳纖維或金屬纖維；金屬粉末如氟化碳粉末、鋁粉末和鎳粉末；導電晶須如氧化鋅和鈦酸鉀；導電金屬氧化物如氧化鈦；導電材料如聚亞苯基衍生物等。此外，本申請提供包含鋰電極的鋰電池。根據示例性實施方式，所述鋰電極是鋰電池的負極。通常，使用鋰作為負極的電池被稱為鋰電池。鋰電池可以是一次電池或二次電池。根據示例性實施方式，鋰電池是鋰二次電池。其具體實例包括鋰二次電池、鋰聚合物電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等。根據本申請的示例性實施方式，鋰電池包含正極、負極和位於正極與負極之間的隔離膜，且負極可以是鋰電極。根據本申請的示例性實施方式，當將鋰電極用作鋰電池的負極時，其上設置有保護層的電極層的表面可以在正極側的方向上。根據本申請的示例性實施方式，鋰電池包含正極和負極，負極是鋰電極，並且其上設置有保護層的電極層的表面可以在正極側的方向上。即，鋰電池不包含隔離膜，並且鋰電極的保護層可以充當隔離膜。當將根據本申請示例性實施方式的鋰電極用作鋰電池的負極時，可以通過抑制在充電和放電期間負極的鋰枝晶的生長而防止產生電池短路，並且提高電池的壽命和穩定性。根據本申請的示例性實施方式，可以以通過常規方法將正極活性材料塗布在正極集電器上的形式製備正極。可以將用作二次電池的正極活性材料的典型材料應用於正極活性材料而沒有限制，且其實例可以是LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiaCobMnc)O2(a、b和c各自為0～1的數，且a+b+c＝1)、LiFePO4或其一種或多種的混合物。正極集電器可以是由鋁、鎳等、以及其一種或多種的合金的組合等形成的箔。根據本申請的示例性實施方式，隔離膜沒有特別限制，並且可以呈多孔膜的形式。具體地，隔離膜可以是通過使用聚乙烯、聚丙烯、其它聚烯烴類膜或其多層膜形成的隔離膜。或者，隔離膜可以是其中將陶瓷塗層施加到上述隔離膜所得到的隔離膜。根據本申請的示例性實施方式的鋰電池可以通過本領域已知的典型方法製備，並且可以通過將電解液注入圓柱形外形、方形外形或袋型外形中來製備，所述鋰電池通過包括負極、正極和隔離膜來組裝。此外，可以不包含隔離膜。具體實施方式下文中，將通過實施例更詳細地描述本申請。然而，提供以下實施例用於舉例說明本申請，並且本申請的範圍不限制於此。製備鋰離子傳導聚合物(製備支化劑)向250mL圓底燒瓶中添加5g(18.8mmol)的1,3,5-苯三甲醯氯、6.7g(50.0mmol)氯化鋁和50mL蒸餾過的二氯甲烷(DCM)，並將所得混合物攪拌並在氮氣下在25℃的溫度下反應30分鐘。然後，將20mL二氯甲烷和4.5g(48.8mmol)氟苯添加到100mL滴液漏鬥中，並將氟苯溶液滴加到圓底燒瓶中的反應物中。在將反應物在氮氣氣氛下攪拌4小時之後，向其中添加20mL蒸餾水，並再次將反應物再攪拌12小時以上。通過使用二氯甲烷從反應物中萃取有機層，並然後將通過除去有機溶劑獲得的粗產物用乙醇重結晶，以分離[3,5-雙(4-氟苯甲醯基)苯基](4-氟苯基)甲酮，其為白色支化劑(產率：70％)。通過使用1H-NMR、13C-NMR光譜、元素分析等確認了[3,5-雙(4-氟苯甲醯基)苯基](4-氟苯基)甲酮的結構。1H-NMR(DMSO-d6)：δ(ppm)8.24(s，3H)，7.96(m，6H)，7.46(m，6H)(製備支化的疏水性嵌段)將迪安-斯脫克(Dean-Stark)裝置連接到500mL的圓底燒瓶，然後向其添加17.238g(79.00mmol)的4,4'-二氟二苯甲酮、1.053g(2.37mmol)的[3,5-雙(4-氟苯甲醯基)苯基](4-氟苯基)甲酮、24.502g(69.92mmol)的9,9-雙(4-羥基苯基)芴、19.327g(139.84mmol)的碳酸鉀、200mL的N-甲基-2-吡咯烷酮和120mL的苯。然後，將反應混合物在油浴中在氮氣下在140℃的溫度下攪拌4小時，以在苯回流的同時通過加壓氮氣完全除去吸附在迪安-斯脫克裝置的分子篩上的共沸物，然後將反應溫度升溫至182℃，並另外添加100mL的N-甲基-2-吡咯烷酮，並將製得的混合物進行12小時縮聚。在反應終止後，將反應物的溫度降低至60℃，然後在同時向其施加真空的情況下將反應物的溫度升至120℃的同時，除去反應物中的約200mL的N-甲基-2-吡咯烷酮。然後，將反應物的溫度降至室溫，通過向其中添加300mL的甲基四氫呋喃(THF)來稀釋反應物，然後將稀釋的反應物倒入3L甲醇中以從溶劑中分離共聚物，然後將通過過濾獲得的共聚物(濾餅形式)在80℃下在真空烘箱中乾燥12小時以上，以製備34.8g的白色支化疏水性嵌段，其具有5000g/mol的重均分子量且其端基由氟元素表徵。(製備含有磺酸鋰的聚亞芳基醚共聚物)向其添加13.082g(2.616mmol)上述製備的支化疏水性嵌段、10.162g(46.572mmol)4,4'-二氟二苯甲酮、0.93g(2.093mmol)[3,5-雙(4-氟苯甲醯基)苯基](4-氟苯基)甲酮、11.945g(52.328mmol)對苯二酚磺酸的鋰鹽、14.463g(104.650mmol)碳酸鉀、200mL二甲基亞碸和120mL苯。然後，在油浴中將反應混合物在氮氣下在140℃的溫度下攪拌4小時，以在苯回流的同時用加壓氮氣完全除去吸附在迪安-斯脫克裝置的分子篩上的共沸物，然後將反應溫度升溫至182℃，另外添加100mL二甲基亞碸，並將製得的混合物進行12小時縮聚。在反應終止後，通過向反應物中添加200mL二甲基亞碸來稀釋反應物，然後將稀釋的反應物倒入3L甲醇中以從溶劑中分離共聚物，然後將通過過濾獲得的共聚物(濾餅形式)在真空烘箱中在80℃下乾燥12小時以上，以製備含有磺酸鋰的聚亞芳基醚共聚物，其中支化疏水性嵌段和支化親水性嵌段通過化學鍵彼此交替連接。所述共聚物的重均分子量為約800000。厚度為40μm的鋰金屬由正極和負極對稱電池構成，並分別將聚乙烯(PE)和TD2(醚類電解液)作為隔離膜和電解液，從而製備電池。除了用刮刀將其中分散有製備例中製備的鋰離子傳導聚合物的溶液塗布在用作負極的鋰金屬的一個表面上，然後將塗布的鋰金屬在常溫下乾燥以形成保護層之外，以與比較例相同的方式製備了電池。在這種情況下，保護層的塗層厚度為10μm。除了將其中將在製備例中製備的鋰離子傳導聚合物和粒徑為約500nm的Al2O3以質量比10:1進行分散的溶液通過刮刀塗布在用作負極的鋰金屬的一個表面上，然後將塗布的金屬電極在常溫下乾燥以形成保護層之外，以與比較例1相同的方式製備了電池。在這種情況下，保護層的塗層厚度為10μm。圖2示出了相關技術中的鋰電極和根據本申請示例性實施方式的包含保護層的鋰電極。例如，可以將比較例1解釋為其中將圖2中左側的鋰電極用作負極的實例，並且可以將實施例1解釋為其中使用圖2中右側的鋰電極的實例。圖3示出了根據本申請示例性實施方式的鋰電極，其包括還包含無機粒子的保護層。例如，實施例2可以解釋為其中將圖3中的鋰電極用作負極的實例。從在比較例1、實施例1和實施例2中製備的電池中，在C倍率：0.4C和DOD：40％的充電和放電條件下測量充電和放電效率，並將結果示於下圖1和表1中。[表1]比較例1實施例1實施例2充電和放電效率(％)8892.494.3圖1是通過對根據本申請的比較例1、實施例1和實施例2製備的電池測量性能而獲得的圖。如圖1和上表1中所示，可以看出，其中塗布鋰離子傳導聚合物的實施例1顯示比比較例高約4.5％的效率，且實施例2顯示比比較例高約6.3％的效率。因此，包含根據本申請示例性實施方式的鋰電極的鋰電池可以由於包含鋰離子傳導聚合物的保護層而具有高的充電和放電效率，並且其中在聚合物中進一步包含無機粒子的情況可以顯示更高的充電和放電效率。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp