[發明專利]用于基于鋰的蓄能器的電解質

在審

• 申請號: 201580058834.0
• 申請日: 2015-10-29
• 公開（公告）號: CN107148698A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: M·阿默里爾勒;D·加盧斯;J·卡斯納特舍韋;B·施特佩特;R·瓦格納;M·溫特
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 鄒智弘

本發明涉及用于基于鋰的蓄能器的電解質。

電解質(即溶解在溶劑或聚合物基質中的導電鹽)是所有電化學裝置中普遍存在并且不可省略的，并且其基本功能不依賴于化學和所述裝置的多樣化的應用可能性。電解質在電解槽、電容、燃料電池或電池組中的作用是相同的：其充當介質使得電荷以離子形式在一對電極之間傳遞。

概念上，電解質在電池組的運行過程中不能出現化學凈變化，并且所有法拉第過程應當在電極內完成。因此可以非常簡化地將電解質視為電池組中的惰性組分，因此必須相對于陰極表面以及陽極表面顯示出穩定性。在實際設備中通常以動力學(鈍化)和非熱力學方式實現的電解質的電化學穩定性對于可重復充電的電池組系統來說具有重要意義，即使由于陰極和陽極的強氧化還原性質難以滿足所述電化學穩定性。

因此用于鋰離子電池組的電解質中所使用的成分(尤其是溶劑)的基本前提是，其不含水或幾乎為質子惰性的，即溶劑不含可以與鋰反應的活性質子。此外溶劑應當在工作溫度范圍內處于液態。

用于鋰-離子電池組的基于碳酸鹽中的六氟磷酸鋰的常規電解質的缺點特別在于相對于Li/Li⁺的4.5V的低氧化穩定性。只有低于所述電壓電解質才穩定，而在所述范圍之外造成電解質的氧化分解和與此相關的陰極材料的溶解。即使對于優選使用鋰鎳錳鈷混合氧化物(也被稱為“NMC”)或鋰鎳錳氧化物(LNMO)作為正電極的活性材料的具有高能量密度或高功率密度的鋰離子電池組，在相對Li/Li⁺超過4.4V或4.7V的充電電壓下仍然造成電解質的分解和陰極材料的溶解。其結果是低的循環穩定性和因此短的電池組壽命。

DE102012101669A1公開了一種用于鋰離子電池組的電解質，所述電解質包含導電鹽2-五氟乙氧基-1,1,2,2-四氟乙烷磺酸鋰。

本發明所基于的目的是提供具有改進穩定性的用于鋰離子電池組的電解質。

根據本發明在第一方面通過根據權利要求1所述的電解質，在第二方面通過根據權利要求7所述的鋰離子電池組，在第三方面通過根據權利要求10所述的包含鋰-離子電池組的機動車實現所述目的。優選的實施方案描述在從屬權利要求中。

只要可用，根據本發明的所有方面都適用如下定義。

鋰離子電池組

根據本發明，術語或表述“鋰離子電池組”、“鋰-離子電池組”、“鋰-離子-電池組”、“可重復充電的鋰離子-電池組”和“鋰離子-二次電池組”以同義方式使用。所述術語還包括術語“鋰-電池組”、“鋰-離子-蓄電池”和“鋰-離子-電池”以及所有鋰-電池組或合金-電池組，尤其還有鋰硫體系或合金體系。因此使用術語“鋰離子-電池組”作為現有技術中常見的上述術語的總稱。其不僅表示可重復充電的電池組(二次電池組)而且表示不可充電的電池組(一次電池組)。尤其是，在本發明意義上，“電池組”還包括單獨或唯一的“電化學電池”。優選地，在“電池組”中，兩個或多個所述電化學電池串聯(即前后連接)或并聯聯接。

電極

根據本發明的電化學電池具有至少兩個電極，即正電極(陰極)和負電極(陽極)。

在此，兩個電極各自具有至少一種活性材料。所述活性材料能夠接收或交出鋰離子，同時接收或交出電子。術語“正電極”表示當電池組與用電器(例如電動馬達)接通時能夠接收電子的電極。其在命名法中被稱為陰極。

術語“負電極”表示在操作時能夠交出電子的電極。其在命名法中被稱為陽極。

電極具有無機材料或無機化合物或物質，所述無機材料或無機化合物或物質可以用于電極或用在電極中或用在電極上或用作電極。由于其化學特性，這些化合物或物質可以在鋰離子電池組的工作條件下接收(插入)并且重新交出鋰離子或金屬鋰。在本說明書中，這種材料被稱為“活性陰極材料”或“活性陽極材料”或統稱為“活性材料”。為了用于電化學電池或電池組，優選將所述活性材料施加至載體上，優選施加至金屬載體(對于陰極優選為鋁，對于陽極優選為銅)上。所述載體也被稱為“導體”或“集電極”或集電膜。

陰極(正電極)