用于可再充电锂电池的电解质和包括其的可再充电锂电池的制作方法_2

文档序号:9507563阅读:来源:国知局
施方式中,在化学式2的氟烷基醚中,R12和R 13可各自独立地为被3-12 个氟原子取代的C1-C6烷基。在一些实施方式中,在化学式2的氟烷基醚中,R12和R 13可各 自独立地为被4-12个氟原子取代的C1-C6烷基。在一些实施方式中,在化学式2的氟烷基 醚中,R12和R 13可各自独立地为被5-12个氟原子取代的C1-C6烷基。当主链中的碳原子的 数量和氟原子取代基的数量两者都在所描述的范围内时,可获得良好的阻燃性。
[0065] 在化学式2的氟烷基醚中,被氟取代的烷基可具有直链结构或支化结构。在一些 实施方式中,例如,所述氟烷基醚可具有直链结构。
[0066] 基于所述有机溶剂的总量,可以约1体积% -约40体积%、和在一些实施方式中 约1体积% -约30体积%、约1体积% -约20体积%或约1体积% -约10体积%的量包 括所述氟烷基醚(或者所述氟烷基醚可以所述量存在)。当所述氟烷基醚的量在这些范围 的任一个内时,可获得良好的阻燃性,且通过保持期望的粘度可改善电池性能(倍率性能 等)。
[0067] 除所述含硫化合物和所述氟烷基醚之外,所述有机溶剂可进一步包括基于碳酸酯 的化合物。
[0068] 所述基于碳酸酯的化合物可没有限制地包括碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯 (DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚 丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、或其组合。
[0069] 在一些实施方式中,基于酯的化合物、基于醚的化合物、基于酮的化合物、基于醇 的化合物、或其组合可与所述基于碳酸酯的化合物一起包括在所述有机溶剂中。
[0070] 所述基于酯的化合物的非限制性实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸 叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯等。所述 基于醚的化合物的非限制性实例包括二丁基醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙 烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等。所述基于酮的化合物的非限制性实例包括环己酮等。所 述基于醇的化合物的非限制性实例包括乙醇、异丙醇等。
[0071] 所述添加剂可包括由化学式3表示的磷腈化合物。
[0072] 化学式3
[0073]
[0074] 在化学式3中,f-X5各自独立地为卤素或含卤素的基团。
[0075] 此外,Z为NR9R1Q或OR n,其中R9和R10各自独立地取代或未取代的C1-C30烷基、取 代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C3-C30环烷基、 取代或未取代的C3-C30环烯基、取代或未取代的C1-C30卤代烷基、取代或未取代的C6-C30 芳基、取代或未取代的C6-C30卤代芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基、取代或未取代的 C1-C20杂烷基、取代或未取代的C2-C30杂环烷基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、或者取 代或未取代的C1-C20醛基,且R11为取代或未取代的C1-C30烷基。
[0076] 在可再充电锂电池中,电解质或基于氧化物的正极活性物质可在点燃(加热, firing)期间分解以产生氧气。然而,化学式3的磷腈化合物可俘获在点燃期间产生的氧 气,且因此可防止(或减少)燃烧。另外,所述磷腈化合物可作为膜分解添加剂工作且形成 具有低电阻的膜。因此,所得可再充电锂电池可具有改善的性能。
[0077] 当在所述电解质中包括作为有机溶剂的含硫化合物和氟烷基醚、以及作为添加剂 的磷腈化合物时,所得电池可具有改善的稳定性和性能。
[0078] 在一些实施方式中,在化学式3的磷腈化合物中,Χ^Χ5的至少一个可为卤素。在 一些实施方式中,χ1-?^可各自独立地为卤素,和在一些实施方式中,χ1-?^可各自独立地为 氟原子。
[0079] 在化学式3中,当Ζ为NR%1·"时,R9和R 1(]可各自独立地为取代或未取代的C1-C30 烷基或者取代或未取代的C3-C30环烷基。
[0080] 在一些实施方式中,Z可为烷氧基例如0R11。当Z为烷氧基例如0R11时,所述电解 质可具有高的闪点和良好的自熄特性,且因此可获得良好的阻燃性。在一些实施方式中,R11为取代或未取代的C1-C30烷基,和在一些实施方式中,为取代或未取代的C1-C5烷基。
[0081] 由化学式3表示的磷腈化合物可由下列化学式4-6的任一个表示。
[0082] 化学式4

[0088] 所述磷腈化合物可改善所述电解质的阻燃性,而基本上不使电池性能恶化。
[0089] 基于100重量份的所述有机溶剂,可以约1重量份-约20重量份、和在一些实施 方式中约3重量份-约20重量份、约3重量份-约15重量份、或约3重量份-约10重量 份的量包括所述磷腈化合物(或者所述磷腈化合物可以所述量存在)。当在这些范围的任 一个内包括所述磷腈化合物时,所述电解质的闪点可得以提高且可获得良好的阻燃性,因 此改善电池的稳定性,而基本上不使电池性能(例如,倍率性能、循环寿命特性等)恶化。
[0090] 除所述磷腈化合物之外,所述添加剂可进一步包括碳酸氟代亚乙酯、碳酸乙烯基 亚乙酯、丙磺酸内酯、琥珀腈、己二腈、LiBF4、或其组合。
[0091] 基于100重量份的所述有机溶剂,可以约3重量份-约50重量份、和在一些实施 方式中约5重量份-约20重量份的量包括碳酸氟代亚乙酯(或者碳酸氟代亚乙酯可以所 述量存在)。基于100重量份的所述有机溶剂,可以约〇. 1重量份-约2重量份、和在一些 实施方式中约0. 3重量份-约1重量份的量包括碳酸乙烯基亚乙酯(或者碳酸乙烯基亚乙 酯可以所述量存在)。当在碳酸氟代亚乙酯和碳酸乙烯基亚乙酯各自范围的任一个内包括 碳酸氟代亚乙酯和/或碳酸乙烯基亚乙酯时,可在负极上形成能够改善电池的循环寿命特 性的最优的(或期望的)钝化膜。
[0092] 基于100重量份的所述有机溶剂,可以约1重量份-约5重量份、和在一些实施方 式中约1. 5重量份-约3重量份的量包括丙磺酸内酯(或者丙磺酸内酯可以所述量存在)。 基于1〇〇重量份的所述有机溶剂,可以约1重量份-约10重量份、和在一些实施方式中约 2重量份-约7重量份的量包括琥珀腈(或者琥珀腈可以所述量存在)。当在丙磺酸内酯 和琥珀腈各自范围的任一个内包括丙磺酸内酯和/或琥珀腈时,高温循环寿命特性可得以 改善,且可抑制(或减少)在将电池在高温下放置之后电池的厚度的增加。
[0093] 基于100重量份的所述有机溶剂,可以约0. 1重量份-约10重量份的量包括己 二腈(或者己二腈可以所述量存在)。基于100重量份的所述有机溶剂,可以约0. 1重量 份-约10重量份的量包括LiBF4 (或者1^8?4可以所述量存在)。
[0094] 在一些实施方式中,所述锂盐溶解在所述有机溶剂中并且是电池中的锂离子来 源,由此促进锂离子在正极和负极之间的移动和帮助可再充电锂电池的基本运行。
[0095] 所述锂盐可没有限制地包括 LiPF6、LiSbF6、LiAsF6、LiN(S03C 2F5)2、LiC4F9S0 3、 LiC104、LiA102、LiAlCl4、LiN(CxF 2x+1S02) (CyF2y+1S02)(其中 x 和 y 为自然数,例如,1-20 的整 数)、1^(:1、1^1、1^8((:204)2 (双草酸硼酸锂(1^8(?))、双(氟磺酰)亚胺锂(1^?31)、或其组 合。
[0096] 所述锂盐的浓度可为约0. 1M-约2. 0M。当所述锂盐的浓度在该范围内时,所述电 解质可具有期望的电导率和粘度,且因此可有效地促进锂离子的移动和提供良好的电解质 性能。
[0097] 所述电解质的粘度可小于或等于约8cP,和在一些实施方式中,小于或等于约 5cP、或约4cP_约5cP。当所述电解质的粘度在这些范围的任一个内时,可获得良好的电池 性能和倍率性能。所述粘度可在室温(约20°C -约25°C )下获得。
[0098] 所述电解质的离子电导率可大于或等于约5mS/cm,和在一些实施方式中,可为约 5mS/cm_约12mS/cm、或约6mS/cm_约9mS/cm。当所述电解质的离子电导率在这些范围的任 一个内时,可获得良好的循环寿命特性。
[0099] 在下文中,参考图1描述包括所述电解质的可再充电锂电池。
[0100] 图1为根据实施方式的可再充电锂电池的横截面透视图。参考图1,根据实施方式 的可再充电锂电池 100包括正极114、面对正极114的负极112、在负极112和正极114之 间的隔板113、浸渍到隔板113中的电解质、电池壳120、和密封电池壳120的密封部件140。
[0101] 本发明的实施方式的可再充电锂电池不限于任何特定形状或种类的电池。例如, 所述可再充电锂电池可采取圆柱体、棱柱、袋等形状,且可包括以上描述的电解质。
[0102] 在一些实施方式中,所述正极包括正极集流体和在所述正极集流体上的正极活性 物质层。所述正极活性物质层包括正极活性物质、粘合剂和任选的导电材料。
[0103] 所述正极集流体可为A1 (铝),但不限于此。
[0104] 所述正极活性物质可包括能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的锂化插层化合物。在一 些实施方式中,可使用至少一种锂与如下的金属的复合氧化物:钴、锰、镍、或其组合,且所 述正极活性物质的非限制性实例包括由下列化学式表示的化合物:
[0105] LiA bBbD2(0. 90 彡 a 彡 1. 8 和 0 彡 b 彡 0· 5)山土芯 bBb02 CDC(0. 90 彡 a 彡 1. 8, 0 彡 b 彡 0· 5,0 彡 c 彡 0· 05) ;LiaE2 bBb04 CDC (0· 90 彡 a 彡 1· 8,0 彡 b 彡 0· 5,0 彡 c 彡 0· 05); LiaNi
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1