[發明專利]適用于鋰電池的高純多鹵化硼簇鋰鹽

無效

• 申請號: 200810088195.4
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101304102A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: S·V·伊瓦諾夫;W·J·小卡斯蒂爾;W·H·白利三世
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M6/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 呂彩霞;韋欣華

本申請是2005年8月5日提交的美國申請No.11/197,478的部分繼續。申請No.11/197,478要求了2004年8月23日提交的美國臨時申請No.60/603,576的權益。申請No.11/197,478和60/603,576公開的內容以引用的方式并入本文。

相關專利和專利申請的交叉參考

技術領域

本發明的主題涉及下述共同轉讓的專利和專利申請：題目為“硼烷的氟化方法”的美國專利No.6781005?B1，和公開號為US20050053841A1和US20050064288A1的美國專利申請，其題目均為“用于鋰電解質的多氟化硼簇陰離子”。該專利和專利申請所公開的內容以引用的方式并入本文。

背景技術

[0001]鋰二次電池，由于元素鋰的還原電勢大和低分子量，在功率密度上提供了勝過現有的一次和二次電池技術的驚人改進。在此，鋰二次電池是指包含鋰金屬為負極的電池和包含鋰離子主體材料(host?material)為負極的電池二者，后者也稱作鋰離子電池。二次電池是指提供多次充電和放電循環的電池。鋰陽離子的小尺寸和高遷移性提供了快速再充電的可能性。這些優點使得鋰電池作為便攜式電子設備，例如手機和膝上型計算機的理想電源。近來，已開發出大尺寸的鋰電池并且已在混合動力車輛市場中得以應用。

[0002]下述專利為鋰電池和電化學電池的代表：

[0003]US4,201,839公開了一種基于包含堿金屬的陽極、固體陰極和電解質(electrolyte)的電化學電池，其中該電解質為溶于非質子溶劑中的閉合型硼烷化合物。所用的閉合型硼烷的通式為Z₂B_nX_n和ZCRB_mX_m，其中Z為堿金屬，C是碳，R是選自有機氫和鹵素原子的自由基，B是硼，X為一個或多個選自氫和鹵素的取代基，m為5至11的整數，n為6至12的整數。電化學電池中所使用的閉合型硼烷電解質的具體公開的實例包括溴代八硼酸鋰(lithiumbromooctaborate)、氯代十硼酸鋰(lithium?chlorodecaborate)、氯代十二硼酸鋰(lithium?chlorododecabate)和碘代十二硼酸鋰(lithium?iododecaborate)。

[0004]US5,849,432公開了用于液體或橡膠狀聚合物電解質溶液(electrolytesolution)的電解質溶劑，所述電解質溶液基于具有路易斯酸特性的硼化合物，例如硼連接到氧、鹵素原子和硫上。電解質溶液的具體實例包括高氯酸鋰和硼碳酸亞乙酯(boron?ethylene?carbonate)。

[0005]US6,346,351公開了基于鹽和溶劑混合物與正極結構高度相容的用于可充電電池的二次電解質系統。四氟硼酸鋰和六氟磷酸鋰為所述鹽的實例。所述溶劑的實例包括碳酸二乙酯、二甲氧基乙烷、甲酸甲酯等。在背景技術中，公開了用于鋰電池的公知電解質，其中包括結合于溶劑中的高氯酸鋰、六氟砷酸鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、溴化鋰和六氟銻酸鋰。

[0006]US6,159,640公開了基于氟化的氨基甲酸鹽的用于例如移動電話、膝上型計算機、可攜式攝像機等電子設備中的鋰電池的電解質系統。提出了許多氟化氨基甲酸鹽，例如三氟乙基-N，N-二甲基氨基甲酸鹽。

[0007]US6,537,697公開了使用包含四(五氟苯基)硼酸鋰的無水電解質作為電解質鹽的鋰二次電池。

[0008]US6514,474公開了在鋰電池的應用中，從六氟磷酸鋰鹽中除去痕量水和酸的必要性以及提純的方法。

[0009]前述專利所公開的內容以引用的方式并入本文。

[0010]如上所述，雖然公開了許多用于鋰電池的含鋰鹽的鋰基電解質，并已在許多電子設備中加以使用，但它們仍存在著安全性、氧化穩定性、熱穩定性等方面的問題。氟化電解質鹽還具有化合物分解時可產生有害和有毒的HF這樣的額外問題。下面是與具體的電解質鹽相關的一些不足：六氟磷酸鋰主要缺點在于它是不穩定的，生成HF，其導致電極的腐蝕，特別是與LiMn₂O₄陽極材料一起使用時；高氯酸鋰具有較低的熱穩定性，在超過100℃時導致爆炸性混合物；六氟砷酸鋰具有生成有毒砷的問題；三氟甲磺酸鋰導致一般用于鋰離子電池的鋁集電器的嚴重腐蝕。

發明內容