[發(fā)明專利]用于可再充電電池的電解質溶液

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201580049727.1
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN106716705A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 黎丁巴
• 申請（專利權）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 牛海軍

技術領域

本公開涉及可用作可再充電電池的電解質的組合物以及制備和使用其的方法。

背景技術

已經引入各種在二次電池中使用的電解質溶液。此類組合物在例如E.Markevich，et al，Journal of The Electrochemical Society，160(10)A1824-A1833(2013)(E.Markevich等人，《電化學學會雜志》，160(10)A1824-A1833(2013))；以及Kang Xu，Chem.Rev.2004，104，4303-44174303(Kang Xu，《化學評論》，2004，104，4303-44174303)中有所描述。

發(fā)明內容

在一些實施方案中，提供了電解質組合物。組合物包含乙酸乙酯和一種或多種鋰鹽。乙酸乙酯以基于電解質組合物的總體積計至少50體積％的量存在于電解質組合物中。

在一些實施方案中，提供了制備電解質組合物的方法。該方法包括混合乙酸乙酯和一種或多種鋰鹽以形成電解質組合物。乙酸乙酯以基于電解質組合物的總體積計至少50體積％的量存在于電解質組合物中。

在一些實施方案中，提供了電化學電池。電化學電池包括正極、負極和如上所述的電解質組合物。

本公開的上述發(fā)明內容并非旨在描述本發(fā)明的每個實施方案。本公開的一個或多個實施方案的細節(jié)也闡述于以下具體實施方式中。根據本說明書和權利要求書，本發(fā)明的其他特征、對象和優(yōu)點將顯而易見。

具體實施方式

電子設備的快速發(fā)展增加了市場對電化學裝置，諸如燃料電池、電容器和電池系統(tǒng)的需求。具體地講，響應于對電池系統(tǒng)的需求，已經積極地研發(fā)實用的可再充電的鋰離子電池。這些系統(tǒng)通常基于將鋰金屬、鋰碳或合金用作負極(陽極)。

鋰離子電池由一種或多種鋰離子電化學電池制備。此類電池由置于電氣分開、空間隔開的正極和負極之間的非水鋰離子導電電解質組合物組成。電解質組合物通常包括鋰電解質鹽在非水非質子有機電解質溶劑(通常為溶劑混合物)中的液體溶液。典型的電解質由作為主要溶劑的碳酸酯(諸如碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、乙基亞甲基碳酸酯、二亞乙基碳酸酯)和作為添加劑的碳酸亞乙酯和氟化碳酸亞乙酯組成。

用于可再充電鋰電池的電解質溶劑的選擇對最佳電池性能至關緊要并且涉及多種不同因素。然而，在高容量商業(yè)應用中，長期穩(wěn)定性、在較寬溫度范圍(尤其是低溫度)內的離子導電性、安全、潤濕能力、以及與活性固體表面(SEI/固體電解質界面)形成導電固體界面膜的能力都是重要的選擇因素。

其中最常見的鋰電解質鹽是LiPF₆、雙(乙二酸)硼酸鋰和LiN(SO₂CF₃)₂。然而，LiN(SO₂CF₃)₂的用途因其在高電壓下腐蝕鋁集電器的傾向和其高昂的成本而受到了限制。雙(乙二酸)硼酸鋰的用途因其在已知電解質溶劑(諸如碳酸酯溶劑(例如，碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯))中的低溶解度和低導電性而受到了限制。

根據本公開的一些實施方案，具有高鋰鹽濃度(例如，高濃度的LiPF₆、雙(乙二酸)硼酸鋰或LiN(SO₂CF₃)₂)的電解質可通過將乙酸乙酯用作電解質溶劑提供。如下文將進一步討論，在本公開的電解質溶液中，鋰鹽可在較寬的溫度范圍(例如，下至-40℃或更低)內溶解，并且電解質溶液在較寬溫度范圍(例如，-40℃至60℃)內表現(xiàn)出高離子導電性。另外，本公開的電解質溶液具有低粘度，并因此提供高速率能力。

如本文所用，單數形式“一個”、“一種”和“所述”包括復數指代，除非所述內容清楚地表示其它含義。在本說明書和所附實施方案中所用的術語“或”通常以其包括“和/或”的含義使用，除非所述內容清楚地表示其它含義。

如本文所用，通過端點表述的數值范圍包括此范圍內所含的所有數值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。