전기화학 전지용 폴리우레탄 기반 전해질 시스템

[청구항 1] (a) (i) 하나 이상의 폴리(디알킬렌 에스테르) 폴리올 중간체를 (ii) 하나 이상의 디이소시아네이트 및 (iii) 하나 이상의 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조된 폴리(디알킬렌 에스테르) 열가소성 폴리우레탄 조성물, (b) 알칼리 금속 염, 및 (c) 비양성자성 유기 용매를 포함하는, 양극 및 음극을 갖는 전기화학 전지에서 사용하기 위한 폴리머 겔 전해질 시스템으로서, 성분 (i)인 폴리에스테르 폴리올 중간체가 하나 이상의 디알킬렌 글리콜 및 하나 이상의 디카복실산, 또는 이의 에스테르 또는 무수물로부터 유도된 중간체를 포함하는 전해질 시스템 [청구항 2] 제 1항에 있어서,성분(iii)인 사슬 연장제가 하이드로퀴논 비스(베타-하이드록시에틸)에테르포함하는전해질 시스템. [청구항 3] 제 1항에 있어서,성분(ii)인 디이소시아네이트가 4,4'-메틸렌비스-(페닐 이소시아네이트); 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 3,3'-디메틸바이페닐-4,4'-디이소시아네이트; m-자일릴렌 디이소시아네이트; 페닐렌-1,4-디이소시아네이트; 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트; 디페닐메탄-3,3'-디메톡시-4,4'-디이소시아네이트; 톨루엔 디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트; 데칸-1,10-디이소시아네이트; 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트; 또는 이들의 조합들을 포함하며,성분 (iii)인 사슬 연장제가 하이드로퀴논 비스(베타-하이드록시에틸)에테르; 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 1,4-부탄디올; 1,6-헥산디올; 1,3-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 네오펜틸글리콜; 또는 이들의 조합들포함하는전해질 시스템. [청구항 4] 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 열가소성 폴리우레탄 조성물이 하기 특징들 중 하나 이상갖는전해질 시스템:(i) 60,000 이상의 중량평균 분자량;(ii) 120℃ 초과의 용융점; 및(iii) -10℃ 미만의 유리전이온도. [청구항 5] 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 알칼리 금속 염이 화학식m+x- (상기 식에서, m+는 알칼리 금속 양이온, 예를 들어 li+, na+, k+ 또는 이들의 조합들이며, x-는 이온, 예를 들어 cl-, br-, i-, clo4-, bf4-, pf6-, asf6-, sbf6-, ch3co2-, cf3so3-, (cf3so2)2n-, (cf3so2)3c-, b(c2o4)-, 또는 이들의 조합들임)를 갖는 물질로 이루어진 군으로부터 선택되며;상기 비양성자성 유기 용매가 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸 설폭사이드, 아세토니트릴, 디메틸옥시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 및 이들의 조합들로 이루어진 군선택되는전해질 시스템. [청구항 6] 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,하나 이상의 베이스 폴리머(base polymer)를 추가포함하는전해질 시스템. [청구항 7] 제 6항에 있어서,베이스 폴리머가 폴리올레핀; 스티렌성 수지(styrenic resin); 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드; 아크릴 폴리머; 폴리비닐클로라이드; 폴리비닐리덴 플루오라이드; 폴리에틸렌 옥사이드; 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 코폴리머; 폴리아크릴로니트릴; 폴리옥시메틸렌; 폴리에스테르; 폴리카보네이트; 폴리페닐렌 옥사이드; 폴리페닐렌 설파이드; 또는 이들의 조합들포함하는전해질 시스템. [청구항 8] 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,가소제, 윤활제, 항산화제, 열 안정화제, 가수분해 안정화제, 제산제, 미네랄 및/또는 불활성 충전제, 나노 충전제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 하나 이상의 추가 첨가제를 추가포함하는전해질 시스템. [청구항 9] 양극, 음극, 및 (i) 상기 양극과 음극 사이에 배치되어 있는, (a) 폴리(디알킬렌 에스테르) 열가소성 폴리우레탄 조성물, (b) 알칼리 금속 염, 및 (c) 비양성자성 유기 용매를 포함하는 폴리머 전해질을 포함하는 전기화학 전지로서, 상기 폴리(디알킬렌 에스테르) 열가소성 폴리우레탄 조성물이 (i) 하나 이상의 폴리(디알킬렌 에스테르) 폴리올 중간체를 (ii) 하나 이상의 디이소시아네이트 및 (iii) 하나 이상의 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조되며, 성분 (i)인 폴리에스테르 폴리올 중간체가 하나 이상의 디알킬렌 글리콜 및 하나 이상의 디카복실산, 또는 이의 에스테르 또는 무수물로부터 유도된 중간체를 포함하는 전기화학 전지 [청구항 10] 제 9항에 있어서,성분(iii)인 사슬 연장제가 하이드로퀴논 비스(베타-하이드록시에틸)에테르포함하는전기화학 전지. [청구항 11] 제 10항에 있어서,성분(ii)인 디이소시아네이트가 4,4'-메틸렌비스-(페닐 이소시아네이트); 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 3,3'-디메틸바이페닐-4,4'-디이소시아네이트; m-자일릴렌 디이소시아네이트; 페닐렌-1,4-디이소시아네이트; 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트; 디페닐메탄-3,3'-디메톡시-4,4'-디이소시아네이트; 톨루엔 디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트; 데칸-1,10-디이소시아네이트; 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트; 또는 이들의 조합들을 포함하며,성분 (iii)인 사슬 연장제가 하이드로퀴논 비스(베타-하이드록시에틸)에테르; 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 1,4-부탄디올; 1,6-헥산디올; 1,3-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 네오펜틸글리콜; 또는 이들의 조합들포함하는전기화학 전지. [청구항 12] 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 열가소성 폴리우레탄 조성물이 하기 특징들 중 하나 이상갖는전기화학 전지:(i) 60,000 이상의 중량평균 분자량;(ii) 120℃ 초과의 용융점; 및(iii) -10℃ 미만의 유리전이온도. [청구항 13] 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 알칼리 금속 염이 화학식m+ x- (상기 식에서, m+는 알칼리 금속 양이온, 예를 들어 li+, na+, k+ 또는 이들의 조합들이며, x-는 이온, 예를 들어 cl-, br-, i-, clo4-, bf4-, pf6-, asf6-, sbf6-, ch3co2-, cf3so3-, (ch3so2)2n-, (cf3so2)3c-, b(c2o4)2-, 또는 이들의 조합들임)를 갖는 물질들로 이루어진 군으로부터 선택되며,상기 비양성자성 유기 용매가 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸 설폭사이드, 아세토니트릴, 디메틸옥시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 및 이들의 조합들로 이루어진 군선택되는전기화학 전지. [청구항 14] 제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,특징들 중 하나 이상을 갖는 전기화학 전지:(i) 500회 사이클 초과의 충전/방전 사이클 수명,(ii) 500회 사이클 후에 90% 초과의 충전/방전 효율,(iii) -10c 내지 70c의 작동 범위(operation window),(iv) 임의의 강성의 금속성 케이싱이 필수적존재하지않음,(v) 파우치형 배터리임. [청구항 15] 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,전기화학 전지가 (ii) 상기 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터 멤브레인을 추가로 포함하며,상기 멤브레인이 (a) 상기 폴리(디알킬렌 에스테르) 열가소성 폴리우레탄 조성물포함하는전기화학 전지. [청구항 16] 제 9항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,양극 및 음극이 (a) 폴리(디알킬렌 에스테르) 열가소성 폴리우레탄 조성물 및 (b) 캐소드 또는 애노드 분말의 조성물포함하는전기화학 전지.