[發明專利]氟化電解質組合物

無效

• 申請號: 201280042509.1
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN103959544A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: X.陳;W.L.霍斯泰恩;劉軍;M.G.魯洛夫斯
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/0569
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬蔚鈞;萬雪松

本專利申請依據35U.S.C.§119(e)，要求2011年9月2日提交的美國臨時申請61／530,545的優先權和權益，將所述文獻全文以引用方式并入本文作為本文的一部分以用于所有目的。

技術領域

本公開涉及包含乙酸-2,2-二氟乙酯和碳酸亞乙酯的電解質組合物，其可用于電化學電池諸如鋰離子電池。

背景技術

碳酸酯化合物當前用作非水電池如鋰離子電池的電解質溶劑，非水電池包含由堿金屬、堿土金屬、或含有這些金屬的化合物制成的電極。當前的鋰離子電池電解質溶劑通常含有一種或多種直鏈碳酸酯如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、或二乙基碳酸酯；以及環狀碳酸酯如碳酸亞乙酯。然而，在高于4.4V的電池電壓下這些電解質溶劑可能降解，這可能導致電池性能損耗。另外，使用這些電解質溶劑存在安全性方面的擔心，這是因為它們的低沸點和高易燃性。

為了克服常用的非水電解質溶劑的限制，已經研究多種含氟羧酸酯電解質溶劑在鋰離子電池中的使用(參見例如Nakamura等人，JP4／328,915-B2、JP3／444,607-B2、和美國專利8,097,368)。雖然這些含氟羧酸酯電解質溶劑可用于具有高電壓陰極(例如4.7V?LiMn₁₅Ni₀₅O₄陰極)的鋰離子電池，但循環性能可能受到限制，尤其是在高溫下更是如此。

雖然如上所述的本領域的努力，仍需要電解質溶劑及其組合物，其當用于鋰離子電池時，尤其是用于此種在高電壓(即，至多約5V)下運行的電池，或具有高電壓陰極的電池時，在高溫下將具有改善的循環性能。

發明內容

在一個實施例中，本文提供了電解質組合物，其包含：

(a)至少一種電解質鹽；和

(b)包含碳酸亞乙酯和CH₃CO₂CH₂CF₂H的溶劑混合物。

在另一個實施例中，本文提供了電解質組合物，其包含：

(a)至少一種電解質鹽；和

（b）溶劑混合物，其包含濃度為溶劑混合物的約10重量％至約50重量％的碳酸亞乙酯;以及濃度為溶劑混合物的約50重量％至約90重量％的CH₃CO₂CH₂CF₂H。

在另一個實施例中，本文提供了包含本文所公開的電解質組合物的電化學電池。

在另一個實施例中，電化學電池為鋰離子電池。

附圖說明

圖1-3是分別如實例5-6和比較例2所述的全電池的第一次充電和放電循環的電壓-容量曲線，該電池包含本文所公開的電解質組合物。

具體實施方式

除非另外指明，以上及本發明的整個說明書中所用術語將定義如下：

如本文所用，術語“電解質組合物”是指適用作電化學電池中的電解質的化學組合物。電解質組合物通常包含至少一種溶劑和至少一種電解質鹽。

如本文所用，術語“電解質鹽”是指離子鹽，其至少部分地可溶于電解質組合物的溶劑并且在電解質組合物的溶劑中至少部分地解離成離子，以形成導電性電解質組合物。

術語“陽極”是指其中發生氧化的電化學電池電極。在原電池，如電池中，陽極為帶負電的電極。在二次電池(即，可再充電電池)中，陽極是其中在放電期間發生氧化并且在充電期間發生還原的電極。

術語“陰極”是指其中發生還原的電化學電池電極。在原電池，如電池中，陰極為帶正電的電極。在二次電池(即，可再充電電池)中，陰極是其中在放電期間發生還原并且在充電期間發生氧化的電極。

術語“鋰離子電池”是指一種可再充電電池類型，其中鋰離子在放電期間從陽極向陰極移動，并且在充電期間從陰極向陽極移動。

本文所公開的是電解質組合物，其包含含氟羧酸酯和碳酸亞乙酯。電解質組合物用于電化學電池，尤其是鋰離子電池。具體地，本文所公開的電解質組合物包含至少一種電解質鹽和一種溶劑混合物，溶劑混合物包含CH₃CO₂CH₂CF₂H(乙酸-2，2-二氟乙酯，CAS?No.1550-44-3)和碳酸亞乙酯(也稱為1，3-二氧戊環-2-酮，CAS?No.96-49-1)。