特開 2022-104580 ポリマー、電解質、およびそれらを使用するリチウムイオン電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022104580

(43)【公開日】2022-07-08

(54)【発明の名称】ポリマー、電解質、およびそれらを使用するリチウムイオン電池

(51)【国際特許分類】

   C08F 220/34 20060101AFI20220701BHJP

   H01M 10/0565 20100101ALI20220701BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20220701BHJP

   H01M 50/417 20210101ALI20220701BHJP

   H01M 50/429 20210101ALI20220701BHJP

   H01M 50/426 20210101ALI20220701BHJP

   H01M 50/423 20210101ALI20220701BHJP

   H01B 1/06 20060101ALI20220701BHJP

   H01B 1/08 20060101ALI20220701BHJP

   H01B 1/10 20060101ALI20220701BHJP

   C08G 59/02 20060101ALI20220701BHJP

【ＦＩ】

C08F220/34

H01M10/0565

H01M10/052

H01M50/417

H01M50/429

H01M50/426

H01M50/423

H01B1/06 A

H01B1/08

H01B1/10

C08G59/02

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021207656

(22)【出願日】2021-12-22

(31)【優先権主張番号】63/131,141

(32)【優先日】2020-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】390023582

【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１９５，Ｓｅｃ．４，ＣｈｕｎｇＨｓｉｎｇＲｄ．，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ ３１０４０

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】特許業務法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】羅 仁志

(72)【発明者】

【氏名】葉 定儒

(72)【発明者】

【氏名】張 雅淇

(72)【発明者】

【氏名】陳 振崇

(72)【発明者】

【氏名】鄭 季汝

(72)【発明者】

【氏名】陳 金銘

【テーマコード（参考）】

4J036

4J100

5G301

5H021

5H029

【Ｆターム（参考）】

4J036AB01

4J036AB02

4J036AB16

4J036AB17

4J036AJ01

4J036AJ02

4J036AJ18

4J036GA06

4J036JA15

4J100AC21Q

4J100AC22Q

4J100AC43Q

4J100AL08P

4J100AL62P

4J100AL63P

4J100BA03P

4J100BC54P

4J100BC75P

4J100CA04

4J100DA28

4J100DA55

4J100FA03

4J100FA19

4J100JA43

5G301CA02

5G301CA05

5G301CA16

5G301CA19

5G301CD01

5H021EE04

5H021EE07

5H021EE10

5H021EE11

5H029AJ02

5H029AJ05

5H029AJ07

5H029AJ12

5H029AK01

5H029AK03

5H029AK05

5H029AL02

5H029AL03

5H029AL07

5H029AL08

5H029AL11

5H029AL12

5H029AM16

5H029EJ12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】優れた難燃性および高電圧での酸化を阻害する能力を有するポリマー、電解質、並びにそれらを使用するリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】ポリマーは、組成物の重合を介した生成物である。組成物は、第１のモノマーおよび第２のモノマーを含む。第１のモノマーは、イソシアヌレート環を含み、第２のモノマーは、フッ素含有アクリレート、フッ素含有アルケン、フッ素含有エポキシド、またはそれらの組み合わせである。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

組成物の重合を介した生成物であって、前記組成物は、第１のモノマーと第２のモノマーを含み、前記第１のモノマーは、式（Ｉ）によって表される構造を有し、前記第２のモノマーは、フッ素含有アクリレート、フッ素含有アルケン、フッ素含有エポキシド、またはそれらの組み合わせであり、

【化1】

ここで、ｎ、ｍ、およびｌは独立して１、２、３、４、５、または６であり、Ｒ^１、Ｒ^２、およびＲ^３は独立して－ＯＨ、

【化2】

であり、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、独立して水素またはＣ_１－３アルキル基である、ポリマー。

【請求項2】

前記第１のモノマーと前記第２のモノマーとの重量比は、５：１から１：２である、請求項１に記載のポリマー。

【請求項3】

前記フッ素含有アクリレートは、式（II）または式（III）によって表される構造を有しており、

【化3】

ここで、ｉは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、または９であり、ｊは、１、２、３、４、５、または６であり、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、およびＲ^１２は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基であり、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、およびＲ^１２の少なくとも1つは、フッ素またはＣ_１－３フルオロアルキル基であり、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、およびＲ^２０は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基であり、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、およびＲ^２０の少なくとも１つは、フッ素またはＣ_１－３フルオロアルキル基である、請求項１または２に記載のポリマー。

【請求項4】

前記フッ素含有アルケンは、式（IV）によって表される構造を有しており、

【化4】

ここで、ｋは、１、２、３、４、５、６、７、８、または９であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、およびＲ^２３は、独立して、水素またはフッ素であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、およびＲ^２３の少なくとも１つは、フッ素である、請求項１～３のいずれか１つに記載のポリマー。

【請求項5】

前記フッ素含有エポキシドは、式（Ｖ）で表される構造を有しており、

【化5】

ここで、ｐは、１、２、３、４、５、６、７、８、または９であり、Ｒ^２４は、水素、フッ素またはＣ_１－３アルキル基であり、Ｒ^２５、Ｒ^２６、およびＲ^２７は、独立して、水素またはフッ素であり、Ｒ^２４、Ｒ^２５、Ｒ^２６、およびＲ^２７の少なくとも１つは、フッ素である、請求項１～４のいずれか１つに記載のポリマー。

【請求項6】

前記組成物は、開始剤をさらに含んでおり、前記開始剤の量は、前記第１のモノマーおよび前記第２のモノマーの総重量に基づいて、０．０１重量％から１０重量％である、請求項１～５のいずれか１つに記載のポリマー。

【請求項7】

前記第１のモノマーは、

【化6】

であり、前記第２のモノマーは、フッ素含有アクリレートまたはフッ素含有アルケンである、請求項１～６のいずれか１つに記載のポリマー。

【請求項8】

前記第１のモノマーは、

【化7】

であり、前記第２のモノマーは、フッ素含有アクリレートまたはフッ素含有アルケンである、請求項１～６のいずれか１つに記載のポリマー。

【請求項9】

前記第１のモノマーは、

【化8】

であり、前記第２のモノマーは、フッ素含有エポキシドである、請求項１～６のいずれか１つに記載のポリマー。

【請求項10】

前記第１のモノマーは、

【化9】

であり、前記第２のモノマーは、フッ素含有エポキシドである、請求項１～６のいずれか１つに記載のポリマー。

【請求項11】

リチウム塩、溶媒、および請求項１～１０のいずれか１つに記載のポリマーを含み、ポリマーの量は、溶媒、リチウム塩、およびポリマーの総重量に基づいて、２重量％から２０重量％である、電解質。

【請求項12】

前記リチウム塩と前記溶媒との重量比は、１：１９から７：１３である、請求項１１に記載の電解質。

【請求項13】

前記リチウム塩は、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｆ）_２、ＬｉＢＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳＯ_３ＣＦ_３、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＧａＣｌ_４、ＬｉＮＯ_３、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ_３ＳＣＦ_２ＣＦ_３、ＬｉＣ_６Ｆ_５ＳＯ_３、ＬｉＯ_２ＣＣＦ_３、ＬｉＳＯ_３Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＢ（Ｃ_２Ｏ_４）_２、またはそれらの組み合わせである、請求項１１または１２に記載の電解質。

【請求項14】

前記溶媒は、１，２－ジエトキシエタン、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジブトキシエタン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２－メチルテトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸プロピル（ＰＡ）、γ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、１，３－プロパンスルトン、ジプロピルカーボネート、またはそれらの組み合わせである、請求項１１～１３のいずれか１つに記載の電解質。

【請求項15】

正極、負極、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータ、および前記正極と前記負極との間に配置された請求項１１～１４のいずれか１つに記載の電解質を備えた、リチウムイオン電池。

【請求項16】

前記負極は、負極活物質を備え、前記負極活物質は、リチウム金属、リチウム合金、遷移金属酸化物、準安定相球状炭素（ＭＣＭＢ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、コークス、グラファイト、カーボンブラック、カーボンファイバー、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボン、リチウム含有化合物、シリコン含有化合物、スズ、スズ含有化合物、またはそれらの組み合わせである、請求項１５に記載のリチウムイオン電池。

【請求項17】

前記正極は、正極活物質を備え、前記正極活物質は、元素硫黄、有機硫化物、硫黄炭素複合材料、金属含有酸化リチウム、金属含有硫化リチウム、金属含有セレン化リチウム、金属含有テルル化リチウム、金属含有リン化リチウム、金属含有ケイ化リチウム、金属含有ホウ化リチウム、またはそれらの組み合わせであり、前記金属は、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、鉄、ニッケル、コバルト、およびマンガンからなる群から選択される、請求項１５または１６に記載のリチウムイオン電池。

【請求項18】

前記セパレータは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリアニリン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン（ＰＳ）、セルロース、またはそれらの組み合わせである、請求項１５～１７のいずれか１つに記載のリチウムイオン電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ポリマー、電解質、およびそれらを使用するリチウムイオン電池に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池は主流の商用製品であり、現在、軽量、小型、安全で、より高いエネルギー容量とより長いライフサイクルを実現するために開発が続けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

米国特許第７０９７９４２号公報（Ｂ２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の液体電解質リチウムイオン電池では、重量エネルギー密度が低く、ライフサイクルが限られているため、単位当たりのエネルギー貯蔵コストが高くなっている。しかしながら、電池のエネルギー密度を一方的に増加させると、液体の漏れ、電池の膨張、発熱、発煙、発火、爆発など、電気化学電池における一連の安全上の問題が発生しやすくなる。

【0005】

また、リチウムイオン電池の動作電圧を向上させると、電解質の酸化反応が促進されやすくなり、高電圧充電時の電池の安定性が低下する。産業界はさらに、安定性を改善するために電解質添加剤としてポリマーを添加することを提案しているが、電解質に使用される従来のポリマーは、電解質系において高い界面インピーダンスを有し、電解質の酸化反応を効果的に阻害することができない。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、ポリマーを提供する。ポリマーは、組成物の反応（重合など）を介した生成物であってもよい。本開示の実施形態によれば、組成物は、第１のモノマーおよび第２のモノマーを含むことができる。第１のモノマーは、式（Ｉ）によって表される構造を有することができる。第２のモノマーは、フッ素含有アクリレート、フッ素含有アルケン、フッ素含有エポキシド、またはそれらの組み合わせであってもよく、

【0007】

【化1】

【0008】

ここで、ｎ、ｍ、およびｌは独立して１、２、３、４、５、または６であってもよく、Ｒ^１、Ｒ^２、およびＲ^３は独立して－ＯＨ、

【0009】

【化2】

【0010】

であってもよく、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、独立して水素またはＣ_１－３アルキル基であってもよい。

【0011】

本開示の他の実施形態によれば、本開示は、リチウムイオン電池で使用される電解質などの電解質を提供する。電解質は、リチウム塩、溶媒、および前述のポリマー（電解質添加剤として機能する）を含むことができる。本開示の実施形態によれば、ポリマーの量は、溶媒、リチウム塩、およびポリマーの総重量に基づいて、２重量％から２０重量％であってもよい。

【0012】

本開示の他の実施形態によれば、本開示は、リチウムイオン二次電池などのリチウムイオン電池を提供する。リチウムイオン電池は、正極、負極、セパレータ、および前述の電解質を含むことができる。特に、セパレータは正極と負極の間に配置されており、そして、電解質は、正極と負極の間に配置することができる。

【発明の効果】

【0013】

本開示は、ポリマーを提供する。本開示のポリマーは、３つの反応性官能基を有するイソシアヌレートモノマー（すなわち、第１のモノマー）が特定の比率でフッ素含有反応性モノマーと反応するので、より緩い三次元ネットワーク構造を有し、より良好な熱安定性を示すことができる。さらに、本開示のポリマーは、フッ素含有ポリマーである。フッ素含有ポリマーの疎水性により、それを通過する水分の量を減らすことができ、それによって電池の性能の低下を回避することができる。本開示はまた、電解質（リチウムイオン電池で使用される電解質など）を提供する。電解質は準固体電解質であってもよく、準固体電解質は、第１のモノマーおよび第２のモノマーを含む組成物を、リチウム塩を有する溶液に添加し、このようにして、得られたものを加熱プロセスにかけることによって調製することができる。ポリマーのより緩い三次元ネットワーク構造のために、本開示の電解質中のポリマーは、分子間力を介してリチウム塩および溶媒を吸着することができ、それにより、電解質の界面インピーダンスを低減させ、電解質のイオン伝導率を高める（液体電解質のイオン伝導率（約１×１０^－２Ｓ／ｃｍ～９×１０^－３Ｓ／ｃｍなど）に近づく）。その結果、電解質の電気化学的窓が大きくなる。さらに、ポリマーはフッ素含有反応性モノマーに由来するため、電解質全体の難燃性を高めることができ、電解質は同時に高電圧での酸化を抑制する能力を示すことができる。電解質中では、電解質が高電圧リチウムイオン電池の要件を確実に満たすように、特定の比率でリチウム塩および溶媒と組み合わせてポリマーが使用される。本開示の実施形態によれば、本開示はまた、リチウムイオン電池を提供する。リチウムイオン電池には、前述の電解質が含まれている。本開示の電解質によって、リチウムイオン電池は、改善されたＣレート放電能力および増加したライフサイクルを示すことができる。

【0014】

以下の実施形態では、添付の図面を参照して詳細な説明が与えられている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の実施形態によるリチウムイオン電池の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示のポリマー、電解質、およびリチウムイオン電池は、以下の説明で詳細に説明される。以下の詳細な説明では、説明の目的で、本開示の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細および実施形態が示されている。以下の詳細な説明に記載されている特定の要素および構成は、本開示を明確に説明するために記載されている。しかしながら、本明細書に記載の例示的な実施形態は、単に例示の目的で使用され、本発明の概念は、それらの例示的な実施形態に限定されることなく、様々な形態で具体化されてもよいことは、明らかである。さらに、異なる実施形態の図面は、本開示を明確に説明するために、同様のおよび／または対応する数字を使用して、同様のおよび／または対応する要素を示してもよい。しかしながら、異なる実施形態の図面における同様のおよび／または対応する数字の使用は、異なる実施形態間の相関関係を示唆するものではない。本明細書で使用される場合、定量的用語での「約」という用語は、当業者にとって一般的かつ合理的であるプラスまたはマイナスの量を指す。

【0017】

本開示の図面中の要素または装置は、当業者に知られている任意の形態または構造で存在してもよいことについて留意されるべきである。また、「別の層の上を覆う層」、「層が別の層の上方に配置される」、「層が別の層の上に配置される」、「層が別の層を覆って配置される」という表現は、別の層に直接接触する層を指すことがあり、およびそれらはまた、別の層に直接接触しない層を指し、層と別の層との間に配置された１つまたは複数の中間層が存在することもある。

【0018】

記載されている図面は概略的なものであり、限定的なものではない。図面において、いくつかの要素のサイズ、形状、または厚さは、説明の目的で誇張され縮尺どおりに描かれていないことがある。寸法および相対寸法は、本開示を実施するための実際の位置に対応していない。本開示は、特定の実施形態に関して、および特定の図面を参照して説明されるが、本開示はそれに限定されない。

【0019】

本開示の実施形態によれば、本開示はポリマーを提供する。ポリマーは、組成物の重合を介した生成物であってもよい。本開示の実施形態によれば、組成物は、第１のモノマーおよび第２のモノマーを含むことができる。第１のモノマーは、式（Ｉ）によって表される構造を有することができる。第２のモノマーは、フッ素含有アクリレート、フッ素含有アルケン、フッ素含有エポキシド、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0020】

【化3】

【0021】

特に、ｎ、ｍ、およびｌは、独立して、１、２、３、４、５、または６であってもよく、Ｒ^１、Ｒ^２、およびＲ^３は、独立して、－ＯＨ、

【0022】

【化4】

【0023】

であってもよく、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、独立して、水素またはＣ_１－３アルキル基であってもよい。本開示の実施形態によれば、本開示のＣ_１－３アルキル基は、直鎖または分岐アルキル基であってもよい。例えば、Ｃ_１－３アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、またはそれらの異性体であってもよい。

【0024】

本開示の実施形態によれば、第１のモノマーは、自己重合または第２のモノマーとの共重合をすることができ、それにより、ポリマーが三次元ネットワーク構造を有するように強制することができる。本開示の実施形態によれば、第１のモノマーと第２のモノマーとの重量比は、約５：１から１：２、例えば４：１、３：１、２：１、１：１、または２：３であってもよい。第１のモノマーと第２のモノマーの重量比が高すぎると、得られたポリマーはより高密度の三次元ネットワーク構造を有し、その結果、ポリマーのフッ素量が減少する。その結果、ポリマーを含む電解質の界面インピーダンスが増加し、電解質のイオン伝導度が低下し、得られた電解質は、高電圧における動作時に酸化を受けやすくなる。さらに、第１のモノマーと第２のモノマーとの重量比が低すぎると、ポリマーは電解質を固化させることができず、その結果、電解質は、高電圧における動作時に酸化を受けやすくなり、不可逆的な容量損失が増加し、電池のライフサイクルが悪化する。

【0025】

本開示の実施形態によれば、第１のモノマーは、

【0026】

【化5】

【0027】

または、それらの組み合わせであってもよい。特に、Ｒ^４、Ｒ^５、およびＲ^６は、独立して、水素またはＣ_１－３アルキル基である。

【0028】

本開示の実施形態によれば、第１のモノマーは、１，３，５－トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、１，３，５－トリメタアリルイソシアヌレート（ＴＭＡＩＣ）、１，３，５－トリス（２－ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレート、トリス［２－（アクリロイルオキシ）エチル］イソシアヌレート、または、それらの組み合わせであってもよい。

【0029】

本開示の実施形態によれば、第２のモノマーは、フッ素含有アクリレートであってもよい。本開示の実施形態によれば、第２のモノマーは、アクリレート基を有するフッ素含有化合物であってもよい。第２のモノマーは、１つのアクリレート基を有するフッ素含有化合物または２つのアクリレート基を有するフッ素含有化合物であってもよい。本開示の実施形態によれば、フッ素含有アクリレートは、式（II）によって表される構造を有していてもよく、

【0030】

【化6】

【0031】

ここで、ｉは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、または９であり、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、およびＲ^１２は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基であり、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、およびＲ^１２の少なくとも1つは、フッ素またはＣ_１－３フルオロアルキル基であってもよい。本開示の実施形態によれば、ｉが２、３、４、５、６、７、８、または９であるとき、Ｒ^１０は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基であり、Ｒ^１１は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基である。本開示の実施形態によれば、フッ素含有アクリレートは、式（III）によって表される構造を有していてもよく、

【0032】

【化7】

【0033】

ここで、ｊは、１、２、３、４、５、または６であり、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、およびＲ^２０は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基であり、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、およびＲ^２０の少なくとも１つは、フッ素またはＣ_１－３フルオロアルキル基であってもよい。本開示の実施形態によれば、ｊが2、3、4、5、または6であるとき、Ｒ^１６は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基であり、Ｒ^１７は、独立して、水素、フッ素、Ｃ_１－３アルキル基、またはＣ_１－３フルオロアルキル基である。本開示のＣ_１－３フルオロアルキル基は、炭素原子に結合している水素原子の一部または全部がフッ素原子により置換されたアルキル基であってもよく、Ｃ_１－３フルオロアルキル基は、直鎖または分岐フルオロアルキル基であってもよい。本開示の実施形態によれば、Ｃ_１－３フルオロアルキル基は、フルオロメチル、フルオロエチル、フルオロプロピル、またはそれらの異性体であってもよい。本明細書において、フルオロメチル基は、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、またはトリフルオロメチル基であってもよく、フルオロエチル基は、モノフルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、テトラフルオロエチル基、またはペンタフルオロエチル基であってもよい。

【0034】

本開示の実施形態によれば、フッ素含有アクリレートは、メチル２－フルオロアクリレート、エチル２－フルオロアクリレート、エチル４，４，４－トリフルオロクロトネート、１，６－ビス（アクリロイルオキシ）－２，２，３，３，４，４，５，５－オクタフルオロヘキサン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ノナフルオロヘキシルアクリレート、１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－ヘキサフルオロブチルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－ヘキサフルオロブチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－テトラフルオロプロピルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ－オクタフルオロペンチルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ－オクタフルオロペンチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ－ドデカフルオロヘプチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ－ヘプタフルオロブチルアクリレート、２，２，２－トリフルオロエチルアクリレート、２，２，２－トリフルオロエチルメタクリレート、ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0035】

本開示の実施形態によれば、第２のモノマーは、フッ素含有アルケンであってもよい。本開示の実施形態によれば、第２のモノマーは、ビニル基を有するフッ素含有化合物であってもよい。本開示の実施形態によれば、フッ素含有アルケンは、式（IV）によって表される構造を有していてもよく、

【0036】

【化8】

【0037】

ここで、ｋは、１、２、３、４、５、６、７、８、または９であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、およびＲ^２３は、独立して、水素またはフッ素である。本開示の実施形態によれば、Ｒ^２１、Ｒ^２２、およびＲ^２３の少なくとも１つは、フッ素である。

【0038】

本開示の実施形態によれば、フッ素含有アルケンは、パーフルオロプロピルエチレン、パーフルオロブチルエチレン、パーフルオロペンチルエチレン、パーフルオロヘキシルエチレン、パーフルオロヘプチルエチレン、パーフルオロオクチルエチレン、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0039】

本開示の実施形態によれば、第２のモノマーは、フッ素含有エポキシドであってもよい。本開示の実施形態によれば、第２のモノマーは、エポキシ基を有するフッ素含有化合物であってもよい。フッ素含有エポキシドは、式（Ｖ）で表される構造を有していてもよく、

【0040】

【化9】

【0041】

ここで、ｐは、１、２、３、４、５、６、７、８、または９であり、Ｒ^２４は、水素、フッ素またはＣ_１－３アルキル基であり、Ｒ^２５、Ｒ^２６、およびＲ^２７は、独立して、水素またはフッ素である。本開示の実施形態によれば、Ｒ^２４、Ｒ^２５、Ｒ^２６、およびＲ^２７の少なくとも１つは、フッ素である。本開示の実施形態によれば、フッ素含有エポキシドは、３－パーフルオロオクチル－１，２－エポキシプロパンである。

【0042】

本開示の実施形態によれば、第２のモノマーは、メチル２－フルオロアクリレート、エチル２－フルオロアクリレート、エチル４，４，４－トリフルオロクロトネート、１，６－ビス（アクリロイルオキシ）－２，２，３，３，４，４，５，５－オクタフルオロヘキサン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ノナフルオロヘキシルアクリレート、１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－ヘキサフルオロブチルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－ヘキサフルオロブチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－テトラフルオロプロピルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ－オクタフルオロペンチルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ－オクタフルオロペンチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ－ドデカフルオロヘプチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ－ヘプタフルオロブチルアクリレート、２，２，２－トリフルオロエチルアクリレート、２，２，２－トリフルオロエチルメタクリレート、ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、パーフルオロプロピルエチレン、パーフルオロブチルエチレン、パーフルオロペンチルエチレン、パーフルオロヘキシルエチレン、パーフルオロヘプチルエチレン、パーフルオロオクチルエチレン、３－パーフルオロオクチル－１，２－エポキシプロパン、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0043】

本開示の実施形態によれば、第１のモノマーは、

【0044】

【化10】

【0045】

であり、第2のモノマーは、フッ素含有アクリレートまたはフッ素含有アルケンである。

【0046】

本開示の実施形態によれば、第１のモノマーが

【0047】

【化11】

【0048】

であるとき、第２のモノマーは、フッ素含有アクリレートまたはフッ素含有アルケンである。

【0049】

本開示の実施形態によれば、第１のモノマーが

【0050】

【化12】

【0051】

であるとき、第２のモノマーは、フッ素含有エポキシドである。

【0052】

本開示の実施形態によれば、第１のモノマーが

【0053】

【化13】

【0054】

であるとき、第２のモノマーは、フッ素含有エポキシドである。

【0055】

本開示の実施形態によれば、ポリマーを調製するための組成物は、開始剤をさらに含んでいてもよい。本開示の実施形態によれば、開始剤の量は、第１のモノマーおよび第２のモノマーの総重量に基づいて、約０．０１重量％から１０重量％（例えば、０．１重量％、０．５重量％、１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、６重量％、７重量％、８重量％、または９重量％）であってもよい。本開示の実施形態によれば、開始剤は、光開始剤、熱開始剤、電子ビーム開始剤、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0056】

本開示の実施形態によれば、開始剤は、ベンゾイン系化合物、アセトフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、ケタール化合物、ベンゾフェノン系化合物、α－アミノアセトフェノン化合物、アシルホスフィンオキシド化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、またはそれらの組み合わせであってもよい。ベンゾイン系化合物は、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、またはベンジルジメチルケタールであってもよく、アセトフェノン系化合物は、ｐ－ジメチルアミノアセトフェノン、α、α’－ジメトキシアゾキシアセトフェノン、２，２’－ジメチル－２－フェニルアセトフェノン、ｐ－メトキシアセトフェノン、２－メチル－１－（４－メチルチオフェニル）－２－モルホリノ－１－プロパノン、または２－ベンジル－２－Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ－１－（４－モルホリノフェニル）－１－ブタノンであってもよく、ベンゾフェノン系化合物は、ベンゾフェノン、４，４－ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４－ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、２，４，６－トリメチルアミノベンゾフェノン、メチル－ｏ－ベンゾイルベンゾエート、３，３－ジメチル－４－メトキシベンゾフェノン、または３，３，４，４－テトラ（ｔ－ブチルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノンであってもよく、チオキサントン系化合物は、チオキサントン、２，４－ジエチルチオキサンタノン、またはチオキサントン－４－スルホンであってもよく、ビイミダゾール系化合物は、２，２’－ビス（ｏ－クロロフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、２，２’－ビス（ｏ－フルオロフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、２，２’－ビス（ｏ－メチルフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、２，２’－ビス（ｏ－メトキシフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、２，２’－ビス（ｏ－エチルフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、２，２’－ビス（ｐ－メトキシフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、２，２’－ビス（２，２’，４，４’－テトラメトキシフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、２，２’－ビス（２－クロロフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール、または２，２’－ビス（２，４－ジクロロフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾールであってもよく、アシルホスフィンオキシド化合物は、２，４，６－トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドまたはビス（２，６－ジメトキシベンゾイル）－２，４，４－トリメチルペンチルホスフィンオキシドであってもよく、トリアジン系化合物は、３－｛４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝プロピオン酸、１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロイソプロピル－３－｛４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝プロピオネート、エチル－２－｛４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝アセテート、２－エポキシエチル－２－｛４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝アセテート、シクロヘキシル－２－｛４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝アセテート、ベンジル－２－｛４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝アセテート、３－｛クロロ－４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝プロピオン酸、３－｛４－［２，４－ビス（トリクロロメチル）－ｓ－トリアジン－６－イル］フェニルチオ｝プロピオンアミド、２，４－ビス（トリクロロメチル）－６－p－メトキシスチリル－ｓ－トリアジン、２，４－ビス（トリクロロメチル）－６－（１－ｐ－ジメチルアミノフェニル）－１，３－ブタジエニル－ｓ－トリアジン、または２－トリクロロメチル－４－アミノ－６－ｐ－メトキシスチリル－ｓ－トリアジンであってもよい。

【0057】

本開示の実施形態によれば、開始剤は、アゾ化合物、シアノ吉草酸系化合物、過酸化物、またはそれらの組み合わせであってもよい。アゾ化合物は、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、２，２－アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２－アゾビス（２－メチルイソブチロニトリル）、１，１’－アゾビス（シクロヘキサン－１－カルボニトリル）、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－プロペニル）－２－メチルプロピオンアミド］、１－［（シアノ－１－メチルエチル）アゾ］ホルムアミド、２，２’－アゾビス（Ｎ－ブチル－２－メチルプロピオンアミド）、または２，２’－アゾビス（Ｎ－シクロヘキシル－２－メチルプロピオンアミド）であってもよい。過酸化物は、過酸化ベンゾイル、１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、２，５－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）－２，５－ジメチルシクロヘキサン、２，５－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）－２，５－ジメチル－３－シクロヘキシン、ビス（１－（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）－１－メチルエチル）ベンゼン、ｔｅｒｔ－ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシベンゾエート、クメンヒドロペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジクミルペルオキシド、またはラウロイルペルオキシドであってもよい。いくつかの実施形態において、開始剤は、リチウムジフルオロ（オキサラト）ボレート（ＬｉＢＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４））（ＬｉＤＦＯＢ）などのイオン性化合物であってもよい。

【0058】

本開示の実施形態によれば、ポリマーを調製するための組成物は、第１のモノマー、第２のモノマー、および開始剤から構成されていてもよい。

【0059】

本開示の実施形態によれば、組成物を５０℃から１５０℃で６０分間から６００分間反応させて組成物を重合させ、ポリマーを得ることができる。

【0060】

本開示の実施形態によれば、本開示のポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、約１，０００から２００，０００、例えば、２，０００から１５０，０００、または３，０００から１００，０００であってもよい。例えば、本開示のポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、約４０，０００未満であり、本開示のポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、ポリスチレン検量線に基づくゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定することができる。

【0061】

本開示の実施形態によれば、本開示はまた、電解質を提供し、電解質は、リチウム塩、溶媒、および前述のポリマーを含み、ポリマーの量は、溶媒、リチウム塩、およびポリマーの総重量に基づいて、約２重量％から２０重量％（例えば、約２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、６重量％、７重量％、８重量％、９重量％、１０重量％、１１重量％、１２重量％、１３重量％、１４重量％、１５重量％、１６重量％、１７重量％、１８重量％、または１９重量％）であってもよい。ポリマーの量が多すぎると、得られた電解質は、より低いイオン伝導率とより高い界面インピーダンスを示す。ポリマーの量が少なすぎると、得られた電解質の難燃性は、改善されず、得られた電解質は、高電圧において酸化を阻害する能力を発揮することができない。

【0062】

本開示の実施形態によれば、溶媒に溶解されるリチウム塩の濃度は、約０．８Ｍから１．６Ｍ、例えば、約０．９Ｍ、１．０Ｍ、１．１Ｍ、１．２Ｍ、１．３Ｍ、１．４Ｍ、または１．５Ｍである。

【0063】

本開示の実施形態によれば、電解質の調製は以下のステップを含む。まず、リチウム塩、溶媒、組成物を混合して混合物を得る。次に、混合物を加熱プロセス（５０℃から１５０℃の温度および６０分間から６００分間の時間を有する）に供し、本開示の電解質を得る。本開示の実施形態によれば、組成物は、第１のモノマー、および第２のモノマーを含む。本開示の実施形態によれば、組成物は、第１のモノマー、第２のモノマー、および開始剤を含む。本開示の実施形態によれば、組成物は、第１のモノマー、第２のモノマー、および開始剤からなる。

【0064】

本開示の実施形態によれば、リチウム塩と溶媒との重量比は、約１：１９から７：１３、例えば、約２：１８、３：１７、４：１６、５：１５、または６：１４であってもよい。本開示の実施形態によれば、リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｆ）_２）（ＬｉＦＳＩ）、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４））（ＬｉＤＦＯＢ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_４）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＳＯ_３ＣＦ_３）、ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミドリチウム（ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２）（ＬｉＴＦＳＩ）、リチウムビスパーフルオロエタンスルホンイミド（ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_２ＣＦ_３）_２）、ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、ヘキサフルオロアンチモン酸リチウム（ＬｉＳｂＦ_６）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ_４）、テトラクロロガレートリチウム（ＬｉＧａＣｌ_４）、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ_３）、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチルリチウム（ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３）、チオシアン酸リチウム水和物（ＬｉＳＣＮ）、ＬｉＯ_３ＳＣＦ_２ＣＦ_３、ＬｉＣ_６Ｆ_５ＳＯ_３、ＬｉＯ_２ＣＣＦ_３、リチウムフルオロスルホネート（ＬｉＳＯ_３Ｆ）、リチウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、リチウムビス（オキサラト）ボレート（ＬｉＢ（Ｃ_２Ｏ_４）_２）（ＬｉＢＯＢ）、またはそれらの組み合わせである。

【0065】

本開示の実施形態によれば、溶媒は、エステル溶媒、ケトン溶媒、カーボネート溶媒、エーテル溶媒、アルカン溶媒、アミド溶媒、またはそれらの組み合わせなどの、有機溶媒であってもよい。本開示の実施形態によれば、溶媒は、１，２－ジエトキシエタン、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジブトキシエタン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２－メチルテトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸プロピル（ＰＡ）、γ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、１，３－プロパンスルトン、ジプロピルカーボネート、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0066】

本開示の実施形態によれば、本開示はまた、前述の電解質を含むリチウムイオン電池を提供する。図に示すように、リチウムイオン電池１００は、負極１０、正極２０、およびセパレータ３０を含み、負極１０は、セパレータ３０によって正極２０から分離されている。本開示の実施形態によれば、電池１００は、電解質４０を含むことができ、電解質４０は、負極１０と正極２０との間に配置される。すなわち、負極１０、セパレータ３０および正極２０によって積み重ねられた構造物が電解質４０に浸漬されている。本開示の実施形態によれば、電解質４０は、電池１００全体に分散されている。

【0067】

本開示の実施形態によれば、負極１０は、負極活性層を含み、負極活性層は、負極活物質を含む。本開示の実施形態によれば、負極活物質は、リチウム金属、リチウム合金、遷移金属酸化物、準安定相球状炭素（ＭＣＭＢ）、蒸気成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、コークス、グラファイト（人工グラファイトまたは天然グラファイトなど）、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンファイバー、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、ガラス状カーボン、リチウム含有化合物、シリコン含有化合物、スズ、スズ含有化合物、またはそれらの組み合わせであってもよい。本開示の実施形態によれば、リチウム含有化合物は、ＬｉＡｌ、ＬｉＭｇ、ＬｉＺｎ、Ｌｉ_３Ｂｉ、Ｌｉ_３Ｃｄ、Ｌｉ_３Ｓｂ、Ｌｉ_４Ｓｉ、Ｌｉ_４．４Ｐｂ、Ｌｉ_４．４Ｓｎ、ＬｉＣ_６、Ｌｉ_３ＦｅＮ_２、Ｌｉ_２．６Ｃｏ_０．４Ｎ、またはＬｉ_２．６Ｃｕ_０．４Ｎを含んでいてもよい。本開示の実施形態によれば、ケイ素含有化合物は、酸化ケイ素、炭素修飾ケイ素酸化物、炭化ケイ素、純ケイ素材料、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。本開示の実施形態によれば、スズ含有化合物は、スズアンチモン合金（ＳｎＳｂ）または酸化スズ（ＳｎＯ）を含んでいてもよい。本開示の実施形態によれば、遷移金属酸化物は、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２またはＴｉＮｂ_２Ｏ_７を含んでいてもよい。本開示の実施形態によれば、リチウム合金は、アルミニウム－リチウム含有合金、リチウム－マグネシウム含有合金、リチウム－亜鉛含有合金、リチウム－鉛含有合金、またはリチウム－スズ含有合金であってもよい。

【0068】

本開示の実施形態によれば、負極活性層は、導電性添加剤をさらに含んでいてもよく、導電性添加剤は、カーボンブラック、導電性グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維、またはグラフェンであってもよい。本開示の実施形態によれば、負極活性層は、バインダーをさらに含んでいてもよく、バインダーは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンコポリマー、フッ素化ゴム、ポリウレタン、ポリビニルピロリドン、ポリ（アクリル酸エチル）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリブタジエン、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。

【0069】

本開示の実施形態によれば、負極１０は、負極電流収集層をさらに含んでいてもよく、負極活物質は、負極電流収集層上に配置されている。本開示の実施形態によれば、負極活物質は、セパレータと負極電流収集層との間に配置されている。本開示の実施形態によれば、負極電流収集層は、導電性炭素基板、金属箔、または多孔質構造を有する金属材料であってもよく、例えば、炭素布、炭素フェルト、炭素紙、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ニッケルメッシュ、銅メッシュ、モリブデンメッシュ、ニッケルフォーム、銅フォーム、またはモリブデンフォームなどであってもよい。本開示の実施形態によれば、多孔質構造を有する金属材料は、約１０％から９９．９％（例えば、約６０％または７０％）の多孔度Ｐを有していてもよい。

【0070】

本開示の実施形態によれば、負極活性層は、負極スラリーから調製することができる。本開示の実施形態によれば、負極スラリーは、負極活物質、導電性添加剤、バインダー、および溶媒を含んでいてもよく、負極活物質、導電性添加剤、バインダーは、溶媒中に分散され、負極スラリーの固形分は、４０重量％から８０重量％であってもよい。本開示の実施形態によれば、負極を調製するための方法は、以下のステップを含んでいてもよい。まず、コーティングプロセスによって負極電流収集層の表面に負極スラリーを被覆してコーティングを形成する。次に、コーティングを乾燥プロセス（５０℃から１８０℃の温度で）にかけ、負極活性層を備えた負極を得る。本開示の実施形態によれば、溶媒は、１－メチル－２－ピロリジノン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ピロリドン、Ｎ－ドデシルピロリドン、γ－ブチロラクトン、水、またはそれらの組み合わせであってもよい。本開示の実施形態によれば、コーティングプロセスは、スクリーン印刷、スピンコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ローラーコーティング、ソルベントキャスティング、またはディップコーティングであってもよい。

【0071】

本開示の実施形態によれば、負極活性層において、負極活物質、導電性添加剤、およびバインダーの総重量に基づいて、負極活物質は、約８０重量％から９９．８重量％の重量百分率を有していてもよく、導電性添加剤は、約０．１重量％から１０重量％の重量百分率を有していてもよく、バインダーは、約０．１重量％から１０重量％の重量百分率を有していてもよい。

【0072】

本開示の実施形態によれば、正極２０は、正極活性層を含み、正極活性層は、正極活物質を含む。本開示の実施形態によれば、正極活物質は、元素硫黄、有機硫化物、硫黄炭素複合材料、金属含有酸化リチウム、金属含有硫化リチウム、金属含有セレン化リチウム、金属含有テルル化リチウム、金属含有リン化リチウム、金属含有ケイ化リチウム、金属含有ホウ化リチウム、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよく、金属は、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、鉄、ニッケル、コバルト、およびマンガンからなる群から選択される。本開示の実施形態によれば、正極材料は、リチウム－コバルト酸化物、リチウム－ニッケル酸化物、リチウム－マンガン酸化物、リチウム－コバルト－マンガン酸化物、リチウム－ニッケル－コバルト酸化物、リチウム－マンガン－ニッケル酸化物、リチウム－ニッケル－マンガン－コバルト酸化物、リチウム－コバルトリン酸塩、リチウム－クロム－マンガン酸化物、リチウム－ニッケル－バナジウム酸化物、リチウム－マンガン－ニッケル酸化物、リチウム－コバルト－バナジウム酸化物、リチウム－ニッケル－コバルト－アルミニウム酸化物、リチウム－鉄リン酸塩、リチウム－マンガン－鉄リン酸塩、またはそれらの組み合わせであってもよい。

【0073】

本開示の実施形態によれば、正極活性層は、導電性添加剤をさらに含んでいてもよく、導電性添加剤は、カーボンブラック、導電性グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維、またはグラフェンであってもよい。本開示の実施形態によれば、正極活性層は、バインダーをさらに含んでいてもよく、バインダーは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンコポリマー、フッ素化ゴム、ポリウレタン、ポリビニルピロリドン、ポリ（アクリル酸エチル）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリブタジエン、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。

【0074】

本開示の実施形態によれば、正極は、正極電流収集層をさらに含んでいてもよく、正極活物質は、正極電流収集層上に配置されている。本開示の実施形態によれば、正極活物質は、セパレータと正極電流収集層との間に配置されている。本開示の実施形態によれば、正極電流収集層は、導電性炭素基板、金属箔、または多孔質構造を有する金属材料であってもよく、例えば、炭素布、炭素フェルト、炭素紙、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ニッケルメッシュ、銅メッシュ、モリブデンメッシュ、ニッケルフォーム、銅フォーム、またはモリブデンフォームなどであってもよい。本開示の実施形態によれば、多孔質構造を有する金属材料は、約１０％から９９．９％（例えば、約６０％または７０％）の多孔度Ｐを有していてもよい。

【0075】

本開示の実施形態によれば、正極活性層は、正極スラリーから調製することができる。本開示の実施形態によれば、正極スラリーは、正極活物質、導電性添加剤、バインダー、および溶媒を含んでいてもよく、正極活物質、導電性添加剤、バインダーは、溶媒中に分散され、正極スラリーの固形分は、４０重量％から８０重量％であってもよい。本開示の実施形態によれば、正極を調製するための方法は、以下のステップを含んでいてもよい。まず、コーティングプロセスによって正極電流収集層の表面に正極スラリーを被覆してコーティングを形成する。

【0076】

次に、コーティングを乾燥プロセス（５０℃から１８０℃の温度で）にかけ、正極活性層を備えた正極を得る。

【0077】

本開示の実施形態によれば、溶媒は、１－メチル－２－ピロリジノン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ピロリドン、Ｎ－ドデシルピロリドン、γ－ブチロラクトン、水、またはそれらの組み合わせであってもよい。本開示の実施形態によれば、コーティングプロセスは、スクリーン印刷、スピンコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ローラーコーティング、ソルベントキャスティング、またはディップコーティングであってもよい。

【0078】

本開示の実施形態によれば、正極活性層において、正極活物質、導電性添加剤、およびバインダーの総重量に基づいて、正極活物質は、約８０重量％から９９．８重量％の重量百分率を有していてもよく、導電性添加剤は、約０．１重量％から１０重量％の重量百分率を有していてもよく、バインダーは、約０．１重量％から１０重量％の重量百分率を有していてもよい。

【0079】

本開示の実施形態によれば、セパレータ３０は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フィルム、ポリ（フッ化ビニリデン）フィルム、ポリアニリンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン（ＰＳ）、セルロース、またはそれらの組み合わせなどの、絶縁材料であってもよい。例えば、セパレータは、ＰＥ／ＰＰ／ＰＥ多層複合構造であってもよい。本開示の実施形態によれば、セパレータの厚さは制限されず、当業者によって任意選択で変更されてもよい。本開示の実施形態によれば、セパレータ３０の厚さは、約１μｍから１，０００μｍ（例えば、約１０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、または９００μｍ）であってもよい。セパレータが厚すぎると、電池のエネルギー密度が低下する。セパレータが薄すぎると、正極と負極の短絡の発生が増加し、電池の自己放電率が増加し、電池のサイクル安定性がセパレータの不十分な機械的強度により影響を受ける。

【0080】

以下に、当業者が容易に実現できるように、添付の図面を参照して例示的な実施形態を詳細に説明する。本発明の概念は、本明細書に記載の例示的な実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施することができる。よく知られている部品の説明はわかりやすくするために省略されており、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を指す。

【実施例0081】

［ポリマーの調製］

【実施例0082】

５０重量部のトリス［２－（アクリロイルオキシ）エチル］イソシアヌレート、５０重量部のパーフルオロブチルエチレン、および０．５重量部の２，２－アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）をアセトニトリルに溶解して、溶液を得た。溶液の固形分は３０重量％であった。次に、溶液を７０℃で２時間加熱して、ポリマーを得た。

【0083】

次に、実施例１のポリマーの核磁気共鳴分光法の測定結果を以下に示す。
¹H NMR (CDCl₃, 500 MHz) 4.32-4.37 (m), 3.42-3.47 (m), 2.24-2.30 (m), 1.66-1.70 (m), 1.60-1.64 (m), 1.27-1.32 (m), 1.12-1.17 (m).

【0084】

［電解質］