电解质和负极结构的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用 本申请要求2014年12月10日提交的美国临时申请系列号62/090, 192的权益，通过 引用将其全部并入本文。
技术领域
[0002] 本发明设及电解质和负极结构。具体而言，本发明设及电解质、用于在裡电极的表 面上制造固体电解质界面（SEI)层的方法和由所述方法形成的负极结构。
【背景技术】
[0003] 二次或可再充电的裡离子电池或裡硫电池经常用于许多固定和便携设备，例如在 消费型电子产品、汽车和航空航天工业中遇到的那些。由于各种原因，包括相对高的能量密 度、与其它类型的可再充电的电池相比时一般不出现任何记忆效应、相对低的内电阻W及 不使用时的低自放电率，裡类电池已经获得普及。裡电池在其整个有效寿命期间经历反复 的功率循环的能力使其成为有吸引力的和可靠的电源。
【发明内容】
[0004] 示例性电解质包含溶剂、裡盐和选自具有至少一个Si-H基团的硅烷；氣化甲氧基 硅烷；氣化氯硅烷；及其组合的添加剂。该电解质可W用于在裡电极的表面上制造固体电 解质界面（SEI)层的方法中。可W由所述方法形成负极结构。
[0005] 因此，本发明公开了 W下技术方案： 方案1.电解质，其包含： 溶剂； 裡盐讯 添加剂，其选自具有至少一个Si-H基团的硅烷；氣化甲氧基硅烷；氣化氯硅烷；及其组 厶 1=1 O
[0006] 方案2.如方案1中所述的电解质，其中： 具有至少一个Si-H基团的硅烷选自H-Si ((邸2) xCHs)厂R ;H-Si ((邸2) xCHs)厂O-R ; H-Si ((邸2) xCHs)厂R-阴离子 Li+和 H-Si ((CH 2) xCHs)厂O-R-阴离子 Li+; X的范围为0至2,并且R为任意元素或有机基团；和 在任意的 H-Si ((邸2) xCHs) 2-R-阴离子 Li邢 H-Si ((CH 2) xCHs) 2-0-R-阴离子 Li+中， 所述阴离子选自PFs、BFs、双（S氣甲横酷）亚胺阴离子（TFSI )、双（氣横酷）亚胺阴离 子（FSI )和氣-丙二酸根合（二氣）棚酸根（(巧MDFB )。
[0007] 方案3.如方案1中所述的电解质，其中所述氣化甲氧基硅烷具有式 (邸3〇) zRSi-(邸2) X- (CFz) y-CFs，其中R为-0邸3或-CH 3,并且其中X的范围为0至2,且y的 范围为1至20。
[000引方案4.如方案3中所述的电解质，其中所述氣化甲氧基硅烷选自：
[0009] 方案5.如方案I中所述的电解质，其中所述氣化氯硅烷具有式（Og xSiCly-(CH2)m-(CF2)"-CF3,其中X为1且y为2,或者X为2且y为1，其中m的范围为0至 2,并且其中n的范围为1至20。
[0010] 方案6.如方案5中所述的电解质，其中所述氣化氯硅烷选自：
[0011] 方案7.如方案1中所述的电解质，其中： 所述溶剂选自碳酸亚乙醋、碳酸亚丙醋、碳酸亚下醋、碳酸氣代亚乙醋、碳酸二甲醋、碳 酸二乙醋、碳酸甲乙醋、甲酸甲醋、乙酸甲醋、丙酸甲醋、丫-下内醋、丫-戊内醋、1,2-二甲 氧基乙烧、1,2-二乙氧基乙烧、乙氧基甲氧基乙烧、四氨巧喃、2-甲基四氨巧喃、1,3-二氧 戊环、二甲氧基乙烧、四氨巧喃、2-甲基四氨巧喃、1，2-二乙氧基乙烧、乙氧基甲氧基乙烧、 四乙二醇二甲酸灯EGDME)、聚乙二醇二甲酸（PEGDM巧及其混合物；和 所述裡盐选自双氣甲横酷）亚胺裡化iN(CF3S〇2)2或LiTFSI)、LiN〇3、LiPFe、LiBF4、 LiI、Li化、LiSCN、LiCl〇4、LiAlCl*、LiB (C2O4) 2 化iBOB)、LiB (CgHs) 4、LiBFz (C2O4) (LiODFB)、 LiN(S〇2巧2 (LiFSI)'LiPFs(CzFs)S (LiFAP)、LiPF4(CF3)2、UPF4(C2O4)化iF0P)、LiPF3(CF3)3、 LiSOsCFs、LiCFsSOs、LiAsFe、及其组合。
[0012] 方案8.负极结构，其包含： 包含裡作为活性材料的负极；和 在所述负极表面上形成的固体电解质界面（SEI)层，所述沈I层由具有至少一个Si-H 基团的硅烷；氣化甲氧基硅烷；氣化氯硅烷；及其组合形成。
[001引方案9.如方案8中所述的负极结构，其中： 具有至少一个Si-H基团的硅烷选自H-Si ((邸2) xCHs)厂R、H-Si ((邸2) xCHs)厂0-R、 H-Si ((邸2) xCHs)厂R-阴离子 Li+和 H-Si ((CH 2),邸3)厂O-R-阴离子 Li+; X的范围为0至2,并且R为任意元素或有机基团；和 在任意的 H-Si ((邸2) xCHs) 2-R-阴离子 Li邢 H-Si ((CH 2) xCHs) 2-0-R-阴离子 Li+中， 所述阴离子选自PFs、BFs、双（S氣甲横酷）亚胺阴离子（TFSI )、双（氣横酷）亚胺阴离 子（FSI )和氣-丙二酸根合（二氣）棚酸根（(巧MDFB )。
[0014] 方案10.如方案8中所述的负极结构，其中所述氣化甲氧基硅烷具有式 (C?0)2RSi-(CH2)x-(CF2)y-CF3，其中R为-0C?或-CH3，并且其中x的范围为0至2，并且y 的范围为I至20。
[0015] 方案11.如方案10中所述的负极结构，其中所述氣化甲氧基硅烷选自：
[001引方案12.如方案8中所述的负极结构，其中所述氣化氯硅烷具有式（邸3) xSiCly-(CH2)m-(CF2)"-CF3,其中X为1且y为2,或者X为2且y为1，其中m的范围为0至 2,并且其中n的范围为1至20。
[0017] 方案13.如方案12中所述的负极结构，其中所述氣化氯硅烷选自：
[001引方案14.用于在裡电极表面上制造固体电解质界面（SEU层的方法，所述方法包 括： 使所述裡电极暴露于包含W下物质的电解质： 溶剂； 裡盐讯 添加剂，其选自具有至少一个Si-H基团的硅烷；氣化甲氧基硅烷；氣化氯硅烷；及其组 厶 1=1 O
[001引方案15.如方案14中所述的方法，其中在电化学电池中使裡电极暴露于电解质， 并且其中所述方法还包括对所述电化学电池施加电压。
[0020] 方案16.如方案15中所述的方法，其中所述电化学电池是Li-Li对称电化学电 池，并且所述电解质溶剂选自1,3-二氧戊环值化或DI0X)、二甲氧基乙烧值ME)、四氨巧 喃、2-甲基四氨巧喃、1,2-二乙氧基乙烧、乙氧基甲氧基乙烧、四乙二醇二甲酸灯EGDME)、 聚乙二醇二甲酸（PEGDME)、碳酸亚乙醋巧C)、碳酸亚丙醋、碳酸亚下醋、碳酸氣代亚乙醋、 碳酸二甲醋值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸甲乙醋巧MC)、甲酸甲醋、乙酸甲醋、丙酸甲醋、 丫-下内醋、丫-戊内醋、及其混合物。
[002。 方案17.如方案15中所述的方法，其中所述电化学电池是Li-S电化学电池，并 且所述电解质溶剂选自1,3-二氧戊环值化)、二甲氧基乙烧值ME)、四氨巧喃、2-甲基四氨 巧喃、1，2-二乙氧基乙烧、乙氧基甲氧基乙烧、四乙二醇二甲酸灯EGDME)、聚乙二醇二甲酸 (阳GDME)及其混合物。
[002引方案18.如方案15中所述的方法，其中所述电化学电池是裡离子电池，并且所述 电解质溶剂选自碳酸亚乙醋巧C)、碳酸亚丙醋、碳酸亚下醋、碳酸氣代亚乙醋、碳酸二甲醋 值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸甲乙醋巧MC)、甲酸甲醋、乙酸甲醋、丙酸甲醋、丫-下内醋、 丫-戊内醋、1，2-二甲氧基乙烧、1，2-二乙氧基乙烧、乙氧基甲氧基乙烧、四氨巧喃、2-甲基 四氨巧喃及其混合物。
[002引方案19.如方案14中所述的方法，其中在电化学电池外使裡电极暴露于电解质， 并且其中所述电解质溶剂选自1,3-二氧戊环值化或DIOX)、二甲氧基乙烧值ME)、四氨巧 喃、2-甲基四氨巧喃、1,2-二乙氧基乙烧、乙氧基甲氧基乙烧、四乙二醇二甲酸灯EGDME)、 聚乙二醇二甲酸（PEGDME)、碳酸亚乙醋巧C)、碳酸亚丙醋、碳酸亚下醋、碳酸氣代亚乙醋、 碳酸二甲醋值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸甲乙醋巧MC)、甲酸甲醋、乙酸甲醋、丙酸甲醋、 丫-了内醋、丫-戊内醋及其混合物。
[0024] 方案20.如方案14中所述的方法，其中所述裡盐选自LiCl〇4、LiAlCl4、LiI、LiBr、 LiSCN、LiBF*、LiB(CeHs)