[發(fā)明專利]用于高電壓鋰離子電池的含磷聚酯電解質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010088707.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111620974B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬拉·阿扎伽薩米;庫(kù)蘭戴維路·斯瓦南丹;哈尼·巴薩姆·埃陶尼;喬納森·P·梅里奧;喬治·山姆尚尼德澤;鮑里斯·凱歐津斯蓋;莫迪凱·科恩布魯斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): C08F130/02
• 分類號(hào): C08F130/02;H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 北京鴻德海業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11412
• 代理人: 于未茗

本發(fā)明公開(kāi)了用于高電壓鋰離子電池的含磷聚酯電解質(zhì)。已經(jīng)合成了新的含磷聚酯。當(dāng)這些聚合物與電解質(zhì)鹽組合時(shí)，這種聚合物電解質(zhì)在鋰電池單元中顯示出優(yōu)異的電化學(xué)氧化穩(wěn)定性。它們的穩(wěn)定性以及出色的離子傳輸性能使其特別適合用作高能量密度鋰電池單元中的電解質(zhì)。

發(fā)明人：馬拉·阿扎伽薩米、庫(kù)蘭戴維路·斯瓦南丹、哈尼·巴薩姆·埃 陶尼、喬納森·P·梅里奧、喬治·山姆尚尼德澤、鮑里斯·凱歐津斯蓋、莫迪 凱·科恩布魯斯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及用于鋰電池的電解質(zhì)，并且更具體地，涉及特別適合在陰 極中和在高電壓下使用的電解質(zhì)。

背景技術(shù)

越來(lái)越多的鋰電池制造商正在使用下一代陰極材料，例如NCA(鋰鎳鈷鋁 氧化物)、NCM(鋰鎳鈷錳氧化物)和高能NCM(HE-NCM-富含鎂的鋰鎳鈷錳 氧化物)，以開(kāi)發(fā)其潛在的高重量能量密度(高達(dá)300-500Wh/kg)、良好的倍率 容量和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。用這種氧化性陰極材料制成的單元電池通常在比橄欖石陰 極材料(如LFP，磷酸鐵鋰)的單元電池(例如3.6-3.8V)更高的電壓(例如 高達(dá)4.7V)下工作。在LFP單元電池的較低電壓下穩(wěn)定的電解質(zhì)可能難以在較 高電壓下工作，尤其是難以在陰極中工作。氧化形式的降解可能會(huì)導(dǎo)致單元電 池壽命早期的容量衰減。

因此，需要開(kāi)發(fā)特別適合在下一代陰極材料的高電壓條件下工作的電解質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了新的聚合物。該聚合物包括含磷聚酯結(jié) 構(gòu)，其表示如下：

其中，Y選自由Z取代的氧代-磷(Z-substituted oxy-phosphorus)和Z取代的磷(Z-substituted phosphorus)組成的組；

a和n為整數(shù)，其中，a的范圍為2～10，并且n的范圍為1～1000；

Z選自由以下基團(tuán)組成的組：

其中，b是范圍為的整數(shù)；

R₁選自由氫、甲基、乙基、丙基和異丙基組成的組；

R選自由以下基團(tuán)組成的組：

其中，c、d和e均是獨(dú)立地范圍為0～10的整數(shù)；且

X選自由氫、氟、甲基、乙基、異丙基和三氟甲基組成的組。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，本文所述的任何聚合物與電解質(zhì)鹽組合，并且 可用作聚合物電解質(zhì)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，本文描述的任何聚合物電解質(zhì)還包括陶瓷電解 質(zhì)顆粒。

在一些布置中，本文所述的任何聚合物是交聯(lián)的。在一些布置中，本文描 述的任何聚合物是交聯(lián)的，并與電解質(zhì)鹽組合以用作聚合物電解質(zhì)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，正極包括正極活性材料；并且陰極電解質(zhì)包括 本文所述電解質(zhì)中任何一種。正極活性材料顆粒和陰極電解質(zhì)將混合在一起。 陰極電解質(zhì)還可包括固體聚合物電解質(zhì)。陰極電解質(zhì)還可包含陶瓷電解質(zhì)顆粒。 陰極電解質(zhì)可以是交聯(lián)的。陰極電解質(zhì)可包含為鋰鹽的電解質(zhì)鹽。

正極活性材料可以是磷酸鐵鋰、鋰-金屬-磷酸鹽、五氧化二釩、鋰鎳鈷氧 化鋁、鋰鎳鈷錳氧化物、富鎂的鋰鎳鈷錳氧化物、鋰錳尖晶石、鋰鎳錳尖晶石 中的任何一種，及其組合。