[發(fā)明專利]用于電容器輔助蓄電池的濃縮電解質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010170673.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN113394443A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔德文;李喆;張修勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/058
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐厚才;楊思捷

本申請(qǐng)涉及用于電容器輔助蓄電池的濃縮電解質(zhì)。本公開提供了用于混合鋰離子電化學(xué)單體電池的電解質(zhì)體系。所述電化學(xué)單體電池包含一種或多種電容器材料并且可以能夠在大于或等于約3.6V循環(huán)。所述電解質(zhì)體系包含一種或多種鋰鹽和溶劑。鋰鹽在電解質(zhì)體系中的濃度可為大于或等于約1.0M至小于或等于約30M。溶劑可包含在25℃的粘度為大于或等于約0.5mPa·s至小于或等于約5mPa·s的第一較高粘度溶劑，和在25℃的粘度為大于或等于約0.1mPa·s至小于或等于約1mPa·s的第二稀釋劑溶劑。所述電解質(zhì)體系還可包含一種或多種電解質(zhì)添加劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本部分提供了與本公開相關(guān)的背景信息，其不一定是現(xiàn)有技術(shù)。

本公開涉及用于電容器輔助電化學(xué)單體電池(cells)的電解質(zhì)體系，例如高濃縮電解質(zhì)體系。

背景技術(shù)

需要先進(jìn)的能量存儲(chǔ)裝置和系統(tǒng)以滿足各種產(chǎn)品的能量和/或功率需求，包括汽車產(chǎn)品例如啟停系統(tǒng)(例如12V啟停系統(tǒng))、蓄電池輔助系統(tǒng)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)和電動(dòng)汽車(EV)。電容器可以在基于功率的應(yīng)用中提供高功率密度(例如約10kW/kg)，而鋰離子蓄電池可以輸送高能量密度(例如約100Wh/kg至300Wh/kg)。在各種情況中，電容器輔助蓄電池(capacitor-assisted batteries，CAB)(例如在單個(gè)單體電池芯(single cellcore)中與鋰離子蓄電池混合的鋰離子電容器)可提供數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如與鋰離子蓄電池相比增強(qiáng)的功率容量。例如，集成的電容器材料或超級(jí)電容器材料可用于在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間提供電流，從而限制在啟動(dòng)期間從鋰離子蓄電池的電流抽取，特別是在寒冷天氣應(yīng)用的情況下，例如冷啟動(dòng)(cold-cranking)。

然而，在某些情況下，電容器輔助系統(tǒng)可經(jīng)歷相對(duì)低的能量密度。例如，這樣的能量密度可產(chǎn)生于增加的電解質(zhì)需求，這可能是電容器輔助材料的相對(duì)大的表面積和其較低的容量導(dǎo)致的結(jié)果。此外，具有相對(duì)大的表面積的電容器輔助材料特別易于發(fā)生不需要的副反應(yīng)，例如析氣，其可在電容器輔助材料與電解質(zhì)溶劑反應(yīng)時(shí)發(fā)生。因此，開發(fā)兼具增強(qiáng)的功率容量和增加的能量密度二者并且還抑制氣體產(chǎn)生從而能夠成功地使用兩種不同電活性材料的電容器輔助蓄電池或混合裝置和系統(tǒng)將是合意的，特別是對(duì)于汽車應(yīng)用而言。

發(fā)明內(nèi)容

本部分提供了本公開的一般概述，而不是其全部范圍或其所有特征的全面公開。

在各個(gè)方面中，本公開了提供用于混合鋰離子電化學(xué)單體電池的電解質(zhì)體系。所述混合鋰離子電化學(xué)單體電池包含一種或多種電容器材料并且可以能夠在大于或等于約3.6V循環(huán)。所述電解質(zhì)體系包含一種或多種鋰鹽和在25℃的動(dòng)態(tài)粘度為大于或等于約0.1mPa·s至小于或等于約5 mPa·s的溶劑。所述一種或多種鋰鹽在所述電解質(zhì)體系中的濃度可以為大于或等于約1.0M至小于或等于約30M。

在一個(gè)方面中，所述溶劑可包括以下中的一種或多種：線型碳酸酯溶劑、環(huán)狀碳酸酯溶劑、酯溶劑、亞砜溶劑、砜溶劑、環(huán)烷砜(sulfolane)溶劑、腈溶劑、呋喃溶劑、磷酸酯溶劑和內(nèi)酯溶劑。

在一個(gè)方面中，所述溶劑可選自：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亞丙酯(PC)、二甲氧基乙烷(DME)、二甲基亞砜(DMSO)、四亞甲基砜(TMS)、乙腈(AN)、四氫呋喃、磷酸三甲酯(TMP)、γ-丁內(nèi)酯(γ-BL)和它們的組合。

在一個(gè)方面中，所述溶劑可包括一種或多種共溶劑(co-solvents)。例如，所述溶劑可包括第一共溶劑和第二共溶劑。所述第一共溶劑在25℃的動(dòng)態(tài)粘度可以為大于或等于約0.5 mPa·s至小于或等于約5 mPa·s。所述第二共溶劑在25℃的動(dòng)態(tài)粘度可以為大于或等于約0.1 mPa·s至小于或等于約1 mPa·s。

在一個(gè)方面中，所述電解質(zhì)體系可包含大于或等于約1體積%至小于或等于約80體積%的所述第一共溶劑，和大于或等于約20 體積%至小于或等于約80 體積%的所述第二共溶劑。