氟化電解質(zhì)組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了包含溶劑混合物的電解質(zhì)組合物，所述溶劑混合物包含乙酸-2，2-二氟乙酯和碳酸亞乙酯。電解質(zhì)組合物可用于電化學(xué)電池如鋰離子電池中。
【專利說(shuō)明】氟化電解質(zhì)組合物
[0001]本專利申請(qǐng)依據(jù)35U.S.C.§ 119(e)，要求2011年9月2日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61 / 530,545的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，將所述文獻(xiàn)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(shù)領(lǐng)域】
[0002]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(zhì)組合物，其可用于電化學(xué)電池諸如鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0003]碳酸酯化合物當(dāng)前用作非水電池如鋰離子電池的電解質(zhì)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(dāng)前的鋰離子電池電解質(zhì)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(huán)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(zhì)溶劑可能降解，這可能導(dǎo)致電池性能損耗。另外，使用這些電解質(zhì)溶劑存在安全性方面的擔(dān)心，這是因?yàn)樗鼈兊牡头悬c(diǎn)和高易燃性。
[0004]為了克服常用的非水電解質(zhì)溶劑的限制，已經(jīng)研究多種含氟羧酸酯電解質(zhì)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(guó)專利8，097，368)。雖然這些含氟羧酸酯電解質(zhì)溶劑可用于具有高電壓陰極(例如4.7V LiMn15Nitl5O4陰極)的鋰離子電池，但循環(huán)性能可能受到限制，尤其是在高溫下更是如此。
[0005]雖然如上所述的本領(lǐng)域的努力，仍需要電解質(zhì)溶劑及其組合物，其當(dāng)用于鋰離子電池時(shí)，尤其是用于此種在高電壓(即，至多約5V)下運(yùn)行的電池，或具有高電壓陰極的電池時(shí)，在高溫下將具有改善的循環(huán)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，本文提供了電解質(zhì)組合物，其包含:
[0007](a)至少一種電解質(zhì)鹽；和
[0008](b)包含碳酸亞乙酯和CH3CO2CH2CF2H的溶劑混合物。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，本文提供了電解質(zhì)組合物，其包含:
[0010](a)至少一種電解質(zhì)鹽；和
[0011](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CH3CO2CH2CF2H15
[0012]在另一個(gè)實(shí)施例中，本文提供了包含本文所公開的電解質(zhì)組合物的電化學(xué)電池。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，電化學(xué)電池為鋰離子電池。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0014]圖1-3是分別如實(shí)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(huán)的電壓-容量曲線，該電池包含本文所公開的電解質(zhì)組合物。
【具體實(shí)施方式】
[0015]除非另外指明，以上及本發(fā)明的整個(gè)說(shuō)明書中所用術(shù)語(yǔ)將定義如下:
[0016]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“電解質(zhì)組合物”是指適用作電化學(xué)電池中的電解質(zhì)的化學(xué)組合物。電解質(zhì)組合物通常包含至少一種溶劑和至少一種電解質(zhì)鹽。
[0017]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“電解質(zhì)鹽”是指離子鹽，其至少部分地可溶于電解質(zhì)組合物的溶劑并且在電解質(zhì)組合物的溶劑中至少部分地解離成離子，以形成導(dǎo)電性電解質(zhì)組合物。
[0018]術(shù)語(yǔ)“陽(yáng)極”是指其中發(fā)生氧化的電化學(xué)電池電極。在原電池，如電池中，陽(yáng)極為帶負(fù)電的電極。在二次電池(即，可再充電電池)中，陽(yáng)極是其中在放電期間發(fā)生氧化并且在充電期間發(fā)生還原的電極。
[0019]術(shù)語(yǔ)“陰極”是指其中發(fā)生還原的電化學(xué)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(fā)生還原并且在充電期間發(fā)生氧化的電極。
[0020]術(shù)語(yǔ)“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(yáng)極向陰極移動(dòng)，并且在充電期間從陰極向陽(yáng)極移動(dòng)。
[0021]本文所公開的是電解質(zhì)組合物，其包含含氟羧酸酯和碳酸亞乙酯。電解質(zhì)組合物用于電化學(xué)電池，尤其是鋰離子電池。具體地，本文所公開的電解質(zhì)組合物包含至少一種電解質(zhì)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，CASN0.1550-44-3)和碳酸亞乙酯(也稱為1,3- 二氧戊環(huán)_2_酮，CAS N0.96-49-1)。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約30重量％。
[0023]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，乙酸_2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，乙酸_2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約70重量％。
[0024]本文所公開的用于電解質(zhì)組合物的合適純度的碳酸亞乙酯可從商業(yè)來(lái)源如Novolyte (Independence, 0H)獲得。可使用本領(lǐng)域已知的方法制備乙酸_2，2_ 二氟乙酯。例如，可使乙酰氯與2，2_ 二氟乙醇反應(yīng)(具有或不具有堿性催化劑)以形成乙酸-2，2- 二氟乙酯。另外，乙酸-2，2- 二氟乙酯可使用由Wiesenhofer等人所述的方法制備(W02009 / 040367A1，實(shí)例5)。作為另外一種選擇，可使用本文下文例子中描述的方法制備乙酸_2，2- 二氟乙酯。期望將乙酸_2，2- 二氟乙酯純化至至少約99.9%，更具體地至少約99.99%的純度水平。乙酸-2，2- 二氟乙酯可使用蒸餾法諸如真空蒸餾或旋帶蒸餾來(lái)純化。
[0025]本文所公開的電解質(zhì)組合物也含有至少一種電解質(zhì)鹽。合適的電解質(zhì)鹽包括但不限于[0026]六氟磷酸鋰、
[0027]Li PF3(CF2CF3)3'
[0028]雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰、
[0029]雙(全氟乙磺酰)亞胺鋰、
[0030](氟磺?；?(九氟丁基磺酰)亞胺鋰、
[0031]雙(氟代磺酰)亞胺鋰、
[0032]四氟硼酸鋰、
[0033]高氯酸鋰、
[0034]六氟砷酸鋰、
[0035]三氟甲基磺酸鋰、
[0036]三(三氟甲磺酰)甲基鋰、
[0037]雙(草酸)硼酸鋰、
[0038]二氟(草酸)硼酸鋰、
[0039]Li2B12F12_xHx，其中 x 等于 O 至 8，以及
[0040]氟化鋰和陰離子受體諸如B (OC6F5) 3的混合物。
[0041]還可使用這些或類似的電解質(zhì)鹽中兩種或更多種的混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰。電解質(zhì)鹽在電解質(zhì)組合物中的存在量為約0.2至約2.0M,更具體地約0.3至約1.5M，更具體地約0.5至約1.2M，還更具體地約1.0至約1.2M。
[0042]本文所公開的電解質(zhì)組合物還可包含至少一種附加的共溶劑。合適共溶劑的例子無(wú)限制地包括一種或多種碳酸酯。合適的碳酸酯包括碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸亞乙酯、2，2，2-三氟乙基碳酸酯、和2，2，3，3_四氟丙基碳酸甲酯。在其他實(shí)施例中，合適的共溶劑無(wú)限制地包括選自碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亞丙酯、氟代碳酸亞乙酯、2，2，2-三氟乙基碳酸酯、和2，2，3,3-四氟丙基碳酸甲酯的那些。期望使用共溶劑，所述共溶劑為電池級(jí)并具有至少約99.9%，并且更具體地至少約99.99%的純度水平。當(dāng)使用附加的共溶劑時(shí)，共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％ ,或者占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％ ,或者占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％。
[0043]當(dāng)使用氟代碳酸亞乙酯(本文也稱為4-氟-1，3- 二氧戊環(huán)-2-酮，CASN0.114435-02-8)作為共溶劑時(shí)，如果需要，它的用量可為約0.01重量％至小于2重量％，更具體地約0.1重量％至約1.8重量％，更具體地約0.5重量％至約1.5重量％，并且更具體地約I重量％的電解質(zhì)組合物。期望將氟代碳酸亞乙酯純化至至少約99.0%，更具體地至少約99.9%的純度水平。如上所述，純化可使用已知的方法進(jìn)行。氟代碳酸亞乙酯可購(gòu)自公司諸如 China LangChem INC.(Shanghai, China)和 MTI Corp.(Richmond, CA)。
[0044]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％ ;并且乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％。
[0045]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％ ;并且乙酸-2，2_ 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％。
[0046]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量％ ;并且乙酸_2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量％。[0047]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;并且共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％。
[0048]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;并且共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％。
[0049]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;并且共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％。
[0050]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0051]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至少于1.8重量％。
[0052]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0053]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量并且共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％。
[0054]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸-2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量并且共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％。
[0055]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量并且共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％。
[0056]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0057]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至少于1.8重量％。
[0058]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0059]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量并且共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％。[0060]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量并且共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％。
[0061]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量并且共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％。
[0062]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0063]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至少于1.8重量％。
[0064]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0065]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0066]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0067]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0068]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0069]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0070]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。[0071]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0072]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0073]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約10重量％至約50重量％;乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約50重量％至約90重量％;共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0074]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0075]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0076]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0077]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0078]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0079]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0080]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0081]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0082]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約20重量％至約40重量％;乙酸_2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約60重量％至約80重量％;共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0083]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0084]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0085]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約10重量％至約40重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0086]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0087]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量％ ;乙酸_2，2-二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量％ ;共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％ ;并且碳氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重
量％至約1.8重量％。
[0088]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約15重量％至約35重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0089]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％。
[0090]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.1重量％至約1.8重量％。
[0091]在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，碳酸亞乙酯占溶劑混合物的約25重量％至約35重量乙酸-2，2- 二氟乙酯占溶劑混合物的約65重量％至約75重量共溶劑占溶劑混合物的約20重量％至約30重量％ ;并且氟代碳酸亞乙酯占總電解質(zhì)組合物的約0.5重量％至約1.5重量％。
[0092]在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供電化學(xué)電池，其包括外殼、設(shè)置在外殼中且彼此存在導(dǎo)電性聯(lián)系的陽(yáng)極和陰極、如上所述提供陽(yáng)極與陰極間的離子傳導(dǎo)路徑的電解質(zhì)組合物、以及位于陽(yáng)極和陰極間的多孔隔板。外殼可為任何適用于容納電化學(xué)電池組件的容器。根椐電化學(xué)電池類型，陽(yáng)極和陰極可由任何合適的導(dǎo)電材料構(gòu)成。陽(yáng)極材料的合適例子無(wú)限制地包括鋰金屬、鋰金屬合金、鈦酸鋰、鋁、鉬、鈀、石墨、過渡金屬氧化物、和鋰錫氧化物。陰極材料的合適例子無(wú)限制地包括石墨、鋁、鉬、鈀、包含鋰的電活性過渡金屬氧化物、銦氧化錫、和導(dǎo)電聚合物如聚吡咯和聚乙烯二茂鐵。
[0093]多孔隔板用于防止陽(yáng)極和陰極之間的短路。多孔隔板通常由微孔聚合物的單層或多層片材構(gòu)成，所述微孔聚合物如聚乙烯、聚丙烯、或它們的組合。隔板也可為聚酰亞胺納米纖維網(wǎng)(EP2037029 ;美國(guó)專利申請(qǐng)2011 / 0143217A1)。所述多孔隔板的孔徑足夠大以允許離子傳送，而又足夠小以防止陽(yáng)極和陰極的直接接觸或避免來(lái)自陽(yáng)極和陰極的顆粒滲透或突出。
[0094]在另一個(gè)實(shí)施例中，電化學(xué)電池為鋰離子電池。鋰離子電池的合適陰極材料無(wú)限制地包括含鋰的電活性過渡金屬氧化物，諸如LiCo02、LiNiO2, LiMn2O4或LiV3O8 ;層狀結(jié)構(gòu)氧化物如 LiNixMnyCpzO2,其中 x+y+z 為約 1，LiCotl2Nitl2O2、LiFePO4, LiMnPO4, LiCoPO4,LiNi05Mn15O4'或LiVPO4F ;鈷、錳、和鎳的混合金屬氧化物如美國(guó)專利6，964，828 (Lu)和美國(guó)專利7，078，128 (Lu)中描述的那些；納米復(fù)合材料陰極組合物如美國(guó)專利6,680, 145 (Obrovac)中描述的那些；富含鋰的層狀-層狀復(fù)合物陰極如美國(guó)專利7，468，223中描述的那些；以及陰極如美國(guó)專利7，718，319及其參考文獻(xiàn)(上文提及的每個(gè)美國(guó)專利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)中描述的那些。
[0095]在另一個(gè)實(shí)施例中，本文鋰離子電池中的陰極包括陰極活性材料，其在對(duì)鋰金屬大于4.6V的電勢(shì)范圍內(nèi)表現(xiàn)出大于30mAh / g的容量。此種陰極的一個(gè)例子為錳陰極，所述錳陰極包含具有尖晶石結(jié)構(gòu)的含鋰的錳復(fù)合氧化物作為陰極活性材料。適用于本文的陰極中的含鋰的錳復(fù)合氧化物包含下式的氧化物:
[0096]LizMn15NixMy04_d，(式 I)
[0097]其中M 為選自下列的至少一種金屬:Al、Cr、Fe、Ga、Zn、Co、Nb、Mo、T1、Zr、Mg、V 和Cu, 0.38 ≤ x≤0.5，0〈y ( 0.12，
[0098]O≤d≤0.3，并且0.00<z≤ 1.1，并且z根據(jù)充電和放電期間鋰離子和電子的釋放和攝取而變化。
[0099]在一個(gè)實(shí)施例中，上式中的M是Fe ;在另一個(gè)實(shí)施例中，上式中的M是Ga ;并且在另一個(gè)實(shí)施例中，上式中的M是Fe和Ga。在本文的多個(gè)實(shí)施例中，x和y的值可選自以下數(shù)值對(duì)中的任何一個(gè):χ=0.38 / y=0.12, x=0.39 / y=0.11, x=0.40 / y=0.1, x=0.41 /y=0.09, x=0.42 / y=0.08, x=0.43/y=0.07, x=0.44/y=0.06, x=0.45/y=0.05, x=0.46/y=0.04, x=0.47 / y=0.03, x=0.48 / y=0.02, x=0.49 / y=0.01。
[0100]在一個(gè)實(shí)施例中，z具有由0.03≤z≤1.1給定的值。在另一個(gè)實(shí)施例中，z具有由0.03 < z < 1.0給定的值。在一個(gè)實(shí)施例中，上式中的M為選自下列的至少一種金屬:Al、Cr、Fe、Ga 和 Zn, 04 ( x〈0.5，0〈y ( 0.1，z=l 并且 d=0。
[0101]據(jù)信上述鋰陰極材料通過化合物中M組分的存在來(lái)穩(wěn)定。通過其他體系來(lái)穩(wěn)定的錳陰極也可包含尖晶石層狀復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含含錳尖晶石組分和富鋰層狀結(jié)構(gòu)，如美國(guó)專利7, 303, 840中所述。
[0102]適用于本文的陰極活性材料可使用諸如由Liu等人(J.Phys.Chem.C13:15073-15079,2009)所述的氫氧化物前體法的方法來(lái)制備。在該方法中，通過添加Κ0Η，氫氧化物前體從包含所需量的乙酸錳、乙酸鎳和一種或多種其他所需金屬乙酸鹽的溶液中沉淀。將所得的沉淀烘箱干燥，然后與所需量的LiOH.H2O在約800至約950°C下在氧氣中焙燒3至24小時(shí)，如在本文實(shí)例中詳細(xì)描述。作為另外一種選擇，陰極活性材料可使用如美國(guó)專利5，738，957 (Amine)中所述的固相反應(yīng)方法或溶膠-凝膠方法制備。
[0103]適用于本文的包含陰極活性材料的陰極可通過如下方法制備，諸如在合適的溶劑如N-甲基吡咯烷酮中將有效量的陰極活性材料(例如約70重量％至約97重量％ )、聚合物基料諸如聚偏二氟乙烯、和導(dǎo)電性碳混合，以產(chǎn)生糊料，然后將所述糊料涂覆到集流體諸如鋁箔上，并干燥以形成陰極。
[0104]本文所公開的鋰離子電池還可包含陽(yáng)極，其包括能夠儲(chǔ)存并釋放鋰離子的陽(yáng)極活性材料。合適的陽(yáng)極活性材料的例子無(wú)限制地包括鋰合金如鋰-鋁合金、鋰-鉛合金、鋰-硅合金、鋰-錫合金等；碳材料如石墨和中間相炭微球(MCMB);含磷材料如黑磷、MnP4和CoP3 ;金屬氧化物如Sn02、Sn0和TiO2 ；以及鈦酸鋰如Li4Ti5O12和LiTi204。在一個(gè)實(shí)施例中，陽(yáng)極活性材料為鈦酸鋰或石墨。
[0105]陽(yáng)極可通過類似于上文陰極所述的方法制得，其中例如，將基料諸如基于氟乙烯的共聚物溶解或分散在有機(jī)溶劑或水中，然后將其與活性導(dǎo)電材料混合以獲得糊料。將所述糊料涂覆到金屬箔，優(yōu)選鋁箔或銅箔上，以用作集流體。優(yōu)選用熱將所述糊料干燥，使得活性物質(zhì)粘結(jié)到集流體上。合適的陽(yáng)極活性材料和陽(yáng)極可從諸如NEI Inc.(Somerset NJ)和 Farasis Energy Inc.(Hayward CA)公司商購(gòu)獲得。
[0106]本文所公開的鋰離子電池也包含位于陽(yáng)極和陰極之間的多孔隔板。多孔隔板用于防止陽(yáng)極和陰極之間的短路。多孔隔板通常由微孔聚合物的單層或多層片材構(gòu)成，所述微孔聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚酰亞胺、或它們的組合。所述多孔隔板的孔徑足夠大以允許離子傳送，而又足夠小以防止陽(yáng)極和陰極的直接接觸或避免來(lái)自陽(yáng)極和陰極的顆粒滲透或突出。適用于本文的多孔隔板的例子公開于美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)12 /963，927 (2010年12月09日提交)中，出于所有目的該申請(qǐng)以引用方式全文并入本文。
[0107]本文鋰離子電池的外殼可以為任何適用于容納上述鋰離子電池組件的容器。此類容器可以小或大圓柱體、棱柱箱或小袋的形狀加工成形。
[0108]本文的鋰離子電池可用于格柵儲(chǔ)存或用作各種電動(dòng)或輔助裝置中的電源，所述電動(dòng)或輔助裝置諸如輸送裝置(“電子裝置(包括機(jī)動(dòng)車輛、汽車、卡車、公共汽車或飛機(jī))、計(jì)算機(jī)、通信裝置、照相機(jī)、收音機(jī)、或電動(dòng)工具。
[0109]實(shí)M[0110]本文所公開的主題還在下文實(shí)例中限定。應(yīng)當(dāng)理解，雖然描述一些本發(fā)明的某些特定實(shí)施例的不同特征，但這些實(shí)例僅以例證的方式給出。
[0111]所用縮寫的含義如下:“cm”是指厘米，“mm”是指毫米，“ μ m”是指微米，“g”是指克，“mg”是指毫克，“kg”，是指千克，“ μ g，是指微克，“L”是指升，“mL”是指毫升，“ μ L”是指微升，“ mol”是指摩爾，“mmol”是指毫摩爾，“Μ”是指摩爾濃度，“h”是指小時(shí)，“min”是指分鐘，“s”是指秒，”是指重量％，“Hz”是指赫茲，“mS”是指毫西門子，“mA”是指毫安，“mAh是指毫安小時(shí)，“mAh / g”是指毫安小時(shí)/克，“mAh / cm2”是指毫安小時(shí)/ cm2,“V”是指伏特，“dc”是指直流電流，“X C”是指在I / X小時(shí)內(nèi)能夠?qū)㈥帢O完全充電-放電的恒定電流，“kPa”是指千帕斯卡，“rpm”是指每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，“psi”是指磅/平方英寸。
[0112]材料和方法
[0113]乙酸-2，2-氟乙酯(DFEA)的純化
[0114]通過旋帶蒸懼兩次將得自Matrix Scientific (Columbia, SC)的乙酸-2,2-二氟乙酯純化至99.99%純度，如使用火焰離子化檢測(cè)器通過氣相色譜所測(cè)定。
[0115]LiMn^Ni^Fe^O, (Fe-LNMO)陰極活性材料的制備
[0116]為了制備 LiMn15Nici42Fetltl8O4,將 401 克乙酸錳(II)四水合物(Aldrich，N0.63537)，121克乙酸鎳(II)四水合物(測(cè)得具有4.8份水合水)(Aldrich, N0.72225)和15.25克無(wú)水乙酸鐵(II) (AlfaAesar, Ward Hill, MA, N0.31140)在天平上稱重置于瓶中，然后溶解在5.0L去離子水中。在30L反應(yīng)器中將KOH粒料溶于IOL去離子水中以制備3.0M溶液。將乙酸鹽溶液轉(zhuǎn)移到加料漏斗中并快速滴入攪拌的反應(yīng)器中以沉淀混合的氫氧化物材料。將全部5.0L乙酸鹽溶液加入到反應(yīng)器中后，繼續(xù)攪拌lh。然后，停止攪拌并使沉淀沉降過夜。沉降后，從反應(yīng)器中除去液體并加入15L新鮮的去離子水。攪拌反應(yīng)器的內(nèi)容物，使得其再次沉降，并除去液體。重復(fù)該沖洗過程。然后，將沉淀轉(zhuǎn)移到覆蓋有Daaxm?:紙的兩個(gè)(平均分流)粗玻璃料過濾漏斗中。用去離子水沖洗固體直至濾液PH達(dá)到6(即，去離子沖洗水的pH)，并且向每個(gè)濾餅中加入另外的20L去離子水。最終，將濾餅在真空爐中在120°C下干燥過夜。此時(shí)的收率通常為80-90%。
[0117]隨即碾磨氫氧化物沉淀并與碳酸鋰混合。該步驟使用Pulverisette自動(dòng)研缽和研件(Fritsch GmbH, Idar-Oberstein, Germany)以每批50g進(jìn)行。對(duì)于每個(gè)批次，稱量氫氧化物混合物，然后在Pulveresette中單獨(dú)研磨5分鐘。然后，向體系中加入比化學(xué)計(jì)算量稍過量的碳酸鋰。向50g氫氧化物中加入10.5g碳酸鋰。繼續(xù)碾磨總計(jì)60分鐘，其中每10-15分鐘停止以用鋒利的金屬刮刀從研缽和研杵的表面刮掉材料。如果濕度造成材料形成團(tuán)塊，則其在碾磨期間通過40目篩網(wǎng)過篩一次，然后再次進(jìn)行碾磨。
[0118]將經(jīng)碾磨的材料在空氣箱式爐中在矩形氧化鋁淺托盤內(nèi)部焙燒。托盤大小為158nn乘691mm,并且各自容納約60g材料。焙燒程序構(gòu)成如下:在15h內(nèi)從室溫升溫至900°C，在900°C下保持12h，然后在15h內(nèi)冷卻至室溫。
[0119]制備摻鐵的鋰、鎳、錳氧化物(Fe-LNMO)陰極
[0120]由以下材料制備陰極糊料:3.12克Fe-LNMO(如上所述制備)，0.390克炭黑(乙炔黑，未壓縮的，Denka Corp.，New York, NY), 3.24克聚偏氟乙烯(PVDF)溶液，12% N-甲基吡咯烷酮(NMP) (KFL # 1120,Kureha America Corp.,New York,NY)和 6.17 克 NMP。使用研缽和研杵碾磨Fe-LNMO并通過400目篩網(wǎng)篩分。將炭黑、5.82克NMP、和PVDF溶液在塑料小瓶中混合并使用行星式離心混合器(THINKY ARE-310, THINKY Corp., Japan)在2000rpm下混合I分鐘。從混合器中移出小瓶，短暫冷卻，并且再重復(fù)混合兩次，總計(jì)三次。然后加入Fe-LNMO和0.35克NMP并在2000rpm下離心混合三次，每次I分鐘。將小瓶安裝在冰浴中，并使用轉(zhuǎn)子_定子(型號(hào)PT10-35GT, 7.5mm直徑定子,Kinematicia, Bohemia NY)均化兩次，每次在6500rpm下持續(xù)15分鐘，然后均化另外兩次，每次在9500rpm下持續(xù)15分鐘。
[0121]使用具有0.19mm澆口高度、50mm寬的刮刀將糊料澆注在未經(jīng)處理的鋁箔上。電極在10CTC機(jī)械對(duì)流烘箱(FDL-115型，Binder Inc.，Great River, NY)中干燥15分鐘。Fe-LNMO的載量為約3mg / cm2。在環(huán)境溫度下，將所得50_lmm寬的電極置于250 μ m厚的黃銅片之間并通過使用102mm直徑的鋼輥的壓延機(jī)，其具有330kg的輥隙力。電極在90°C真空爐中進(jìn)一步干燥，真空爐真空度為-25英寸汞柱(_85kPa)，干燥15小時(shí)。
[0122]制備鈦酸鋰(LTO)陽(yáng)極
[0123]使用以下材料制備陽(yáng)極糊料:4.16 克 Li4Ti5O12 (LTO, Nanomyte? BE-10，NEICorporation, Somerset, NJ),4.00 克 PVDF 溶液，12 % NMP(KFL#1120, Kureha AmericaCorp.)，0.52 克炭黑(乙炔黑，未壓縮的，Denka Corp., New York，NY)，和 9.50 克 NMP。首先將炭黑、PVDF溶液、和8.04克NMP在塑料小瓶中混合并在2000rpm下離心混合(THINKYARE-310, THINKY Corp.,Japan) 60秒。從混合器中移出小瓶，短暫冷卻，并且再重復(fù)混合兩次，總計(jì)三次。將LTO粉末連同附加的NMP —起加到炭黑和PVDF混合物中，并且將糊料離心混合三次，每次60秒。將小瓶安裝在冰浴中，并使用轉(zhuǎn)子-定子(型號(hào)PT10-35GT，7.5mm直徑定子，Kinematicia, Bohemia NY)均化兩次,每次在6500rpm下持續(xù)15分鐘,然后均化另外兩次，每次在9500rpm下持續(xù)15分鐘。使用具有0.25mm澆口高度、50 Imn寬的刮刀將糊料澆注在未經(jīng)處理的鋁箔上。電極在100°C機(jī)械對(duì)流烘箱(FDL-115型，Binder Inc.,Great River, NY)中干燥15分鐘。在移除NMP后，陽(yáng)極由80:10:10LT0 =PVDF:炭黑構(gòu)成。LTO的載量為約4mg / cm2 ο在環(huán)境溫度下，將所得50_mm寬的電極置于250 μ m厚的黃銅片之間并通過使用102mm直徑的鋼輥的壓延機(jī)，其250kg的輥隙力。電極在90°C下，在-25英寸萊柱(_85kPa)真空爐中進(jìn)一步干燥15小時(shí)。
[0124]LiMn^Ni^Fe^O, / LLTi5O12 全電池的加工成形
[0125]如上所述制備的LiMnh5Nia42Fea08O4 陰極、Celgard? 隔板 2325(Celgard，LLC.Charlotte, NC)、如上所述制備的Li4Ti5O12陽(yáng)極、和如下所述幾滴所關(guān)注的電解質(zhì)組合物夾在2032不銹鋼硬幣電池中以形成LiMn15Nici42Fetltl8O4 / Li4Ti5O12全電池。
[0126]用5 / 8英寸拱沖頭切出隔板的圓形片并將其轉(zhuǎn)移到手套箱中。LiMn15Nici42Fetltl8O4陰極的圓形部分用I / 2英寸拱沖頭切出。電池是陰極受限的；即，陽(yáng)極載量足夠高使得相同尺寸的圓形區(qū)域能夠結(jié)合比陰極基于Li4Ti5O12向Li7Ti5O12的轉(zhuǎn)化可能釋放的鋰更多的鋰。
[0127]Li4Ti5O12陽(yáng)極的圓形部分用9 / 16英寸拱沖頭切出。在前室中在真空下將預(yù)切的陰極和陽(yáng)極部分加熱至90°C并保持12小時(shí)，然后將其轉(zhuǎn)移到手套箱中。
[0128]硬幣電池由硬幣電池殼(SUS316L)、墊片圓盤、波形彈簧、和頂蓋、以及聚丙烯墊圈構(gòu)成，它們均可購(gòu)自Hohse n Corp.(Osaka, Japan)。硬幣電池組件在超高純度水中用洗漆劑超聲處理一小時(shí)，用超高純度水沖洗60分鐘，隨后在90°C真空室中干燥。將清潔的硬幣電池組件轉(zhuǎn)移到手套箱中。[0129]將墊片圓盤和墊圈置于硬幣電池殼中并如下所述加入待測(cè)的90 μ L電解質(zhì)組合物中。然后將圓形隔板置于潤(rùn)濕陰極上。將附加的90 μ L電解質(zhì)加到隔板上。將圓形陽(yáng)極部分置于隔板頂部上。將墊片圓盤置于陽(yáng)極上并且將所有層在硬幣電池殼體中心對(duì)齊。將波形彈簧置于墊片圓盤頂部并對(duì)齊。將頂蓋置于波形彈簧頂部并手動(dòng)推到墊圈中。將組件置于自動(dòng)硬幣電池卷邊機(jī)(Hohsen Corp.Model SAHCC-2032, Osaka, Japan)中并加壓密封硬幣電池。
[0130]比較例I和工作實(shí)例1-3
[0131]電μ質(zhì)組合物的制備
[0132]這些實(shí)例描述電解質(zhì)組合物的制備，電解質(zhì)組合物包含六氟磷酸鋰鹽和溶劑混合物，溶劑混合物含有乙酸-2，2-二氟乙酯(DFEA)與碳酸亞乙酯(EC);乙酸_2，2_ 二氟乙酯和氟代碳酸亞乙酯(FEC);以及乙酸-2，2-二氟乙酯、碳酸亞乙酯和少量氟代碳酸亞乙酯。
[0133]電解質(zhì)組合物包含DFEA、EC和1.0M LiPF6 ;并且DFEA、FEC和1.0M LiPF6通過稱重預(yù)定量的組分到干箱操作手套箱中的小瓶?jī)?nèi)進(jìn)行制備。將六氟磷酸鋰(LiPF6M電池級(jí)，Stella Chemifa Corp., TokyO, Japan)稱重加到每個(gè)小瓶中以達(dá)到1.0M的最終濃度。隨后將第一電解質(zhì)溶劑(DFEA，如上所述制備)和第二電解質(zhì)溶劑(EC，電池級(jí)，可購(gòu)自NovolyteCorp.Cleveland, OH ;或者 FEC,可購(gòu)自 LongChem, Shanghai, China,并通過真空蒸懼進(jìn)行純化)稱重加到每個(gè)小瓶中以達(dá)到每種組分期望的重量百分比(重量％)。包含DFEA、EC、1.0M LiPF6、和1% FEC的電解質(zhì)組合物通過稱重預(yù)定量的FEC并將其加入到包含DFEA、EC和1.0M LiPF6的預(yù)定量的電解質(zhì)組合物中進(jìn)行制備。電解質(zhì)組合物的組分在表1中總結(jié)。
[0134]M I
[0135]電解質(zhì)組合物
[0136]
【權(quán)利要求】
1.電解質(zhì)組合物，包含: (a)至少一種電解質(zhì)鹽；和 (b)溶劑混合物，所述溶劑混合物包含濃度為所述溶劑混合物的約10重量％至約50重量％的碳酸亞乙酯；以及濃度為所述溶劑混合物的約50重量％至約90重量％的CH3CO2CH2CF2H0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)組合物，其中所述電解質(zhì)鹽選自由以下成員組成的組中的一個(gè)或多個(gè)成員: 六氟磷酸鋰、
Li PF3(CF2CF3)3' 雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰、 雙(全氟乙磺酰)亞胺鋰、 (氟代磺酰)(九氟丁磺酰)亞胺鋰、 雙(氟代磺酰)亞胺鋰、 四氟硼酸鋰、 高氯酸鋰、 六氟砷酸鋰、 三氟甲磺酸鋰、 三(三氟甲磺酰)甲基鋰、 雙(草酸)硼酸鋰、 二氟(草酸)硼酸鋰、 Li2B12F12_xHx，其中X等于O至8，以及 氟化鋰和陰離子受體的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解質(zhì)組合物，其中所述電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)組合物，其中所述碳酸亞乙酯占所述溶劑混合物的約30重量％，并且CH3CO2CH2CF2H占所述溶劑混合物的約70重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)組合物，還包含濃度為所述電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％的氟代碳酸亞乙酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解質(zhì)組合物，其中所述氟代碳酸亞乙酯占所述電解質(zhì)組合物的約I重量％。
7.電化學(xué)電池，包括: (a)外殼； (b)設(shè)置在所述外殼中且彼此存在導(dǎo)電性聯(lián)系的陽(yáng)極和陰極； (C)設(shè)置在所述外殼中并提供所述陽(yáng)極與所述陰極之間的離子導(dǎo)電通路 的電解質(zhì)組合物，其中所述電解質(zhì)組合物包含: (i)至少一種電解質(zhì)鹽；和 (?)溶劑混合物，所述溶劑混合物包含濃度為所述溶劑混合物的約10重量％至約50重量％的碳酸亞乙酯；以及濃度為所述溶劑混合物的約50重量％至約90重量％的CH3CO2CH2CF2H ;和 Cd)位于所述陽(yáng)極和所述陰極之間的多孔隔板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)電池，其中所述碳酸亞乙酯占所述溶劑混合物的約30重量％，并且CH3CO2CH2CF2H占所述溶劑混合物的約70重量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)電池，其中所述溶劑混合物還包含濃度為所述電解質(zhì)組合物的約0.01重量％至小于2重量％的氟代碳酸亞乙酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學(xué)電池，其中所述氟代碳酸亞乙酯占所述電解質(zhì)組合物的約I重量％。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)電池，其中所述電化學(xué)電池為鋰離子電池。
12.電子裝 置，其包含根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)電池。
【文檔編號(hào)】H01M10/0567GK103959544SQ201280042509
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月2日
【發(fā)明者】X.陳, W.L.霍斯泰恩, 劉軍, M.G.魯洛夫斯 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司