专利名称：电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装置，更具体地，涉及一种能够提高能量储存装置的容量及延长其寿命且能够减小电阻的电解质溶液组合物，以及包括该电解质溶液组合物的能量储存装置。
背景技术：
稳定的能量供应已经成为各种电子产品如通信设备中的重要因素。通常，这种功能通过电容器来完成。即，在通信设备和各种电子产品的电路中，电容器用来储存和供应电力(electricity)，从而稳定电路中的电流。一般的电容器具有非常短的充电/放电时间、 长的寿命以及高的输出密度，但却具有较低的能量密度。因此，其在用作储存装置方面具有限制。同时，被称作超大容量电容器(ultracapacitor)或超级电容器 (supercapacitor)的装置，由于较快的充电/放电速度、高的稳定性、以及环境友好特性， 作为下一代储存装置已经是卓越的。一般的超级电容器由电极结构、隔膜、电解质溶液等构造。超级电容器基于这样的电化学机制进行驱动，即，通过向电极结构施加功率，电解质溶液中的载流子离子(载体离子，carrier ion)选择性地吸附到电极上。作为代表性的超级电容器，目前使用双电层电容器(EDLC)、赝电容器(准电容器，pseudocapacitor)、混合电容器等。双电层电容器是使用由活性炭制成的电极且利用双电层充电作为反应机制的超级电容器。赝电容器是使用过渡金属氧化物或导电聚合物作为电极且利用赝电容(准电容，pseudo-capacitance)作为反应机制的超级电容器。混合电容器是具有在双电层电容器与赝电容器之间的中间特性的超级电容器。作为混合电容器，锂离子电容器(LIC)已经是卓越的，所述锂离子电容器利用由活性炭制成的正极(阴极，cathode)和由石墨制成的负极(阳极，anode)，并利用锂离子作为载流子离子，从而具有高的二次电池能量密度和高的双电层电容器输出特性。锂离子电容器使能够吸收和分离锂离子的负极材料与锂金属接触，并利用化学方法或电化学方法预先在负极中吸收或掺杂锂离子，由此降低负极电势以增大耐受电压并显著提高能量密度。然而，当使用根据现有技术(related art)的二次电池中已经使用的电解质溶液时，实际上，在锂离子电容器中，低温下会使电容快速减小且使电阻快速增大，使得输出特性降低。因此，在诸如锂离子电容器的能量储存装置中，目前正需要开发一种技术，用于实现相比于现有技术甚至在低温下电容或电阻特性的改善。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够改善低电阻和低温特性的电解质溶液组合物、 以及包括其的能量储存装置。根据本发明的一个示例性实施方式，提供了一种能量储存装置的电解质溶液组合物，该电解质溶液组合物包含包括锂离子的锂盐；和由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成的溶剂。锂盐可以包含LiPF6, LiBF4、LiSbF6, LiAsF5, LiClO4、LiN, CF3SO3 和 LiC 中的至少任何一种。锂盐可以是1. Omol/L 至 1. 5mol/L 的 LiPF60溶剂可以包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和丙酸甲酯(MP)。碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和丙酸甲酯可以具有3士0.05 1 士0.02 4士0. 05的
重量比。根据本发明的另一个示例性实施方式，提供了一种能量储存装置，包括壳体；在壳体的内部被设置成彼此隔开的负极和正极；在壳体的内部将负极和正极彼此隔开的隔膜；以及填充在壳体的内部的电解质溶液组合物，其中，电解质溶液组合物包含包括锂离子的锂盐；和由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成的溶剂。锂盐可以包含LiPF6, LiBF4、LiSbF6, LiAsF5, LiClO4、LiN, CF3SO3 和 LiC 中的至少任何一种。锂盐可以是1. Omol/L 至 1. 5mol/L 的 LiPF60溶剂可以包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和丙酸甲酯(MP)。碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和丙酸甲酯可以具有3士0.05 1 士0.02 4士0. 05的
重量比。
具体实施例方式本发明的各种优点和特征以及实现其的方法通过下列参照附图
对实施方式的描述会变得显而易见。然而，本发明可以以多种不同的形式进行修改，并且不应当将其局限于本文中所述的实施方式。可以提供这些实施方式使得本申请的披露内容彻底且完整，以及将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。本说明书中使用的术语用于解释实施方式，而不是限制本发明。除非明确说明与其相反，否则在本说明书中单数形式包括复数形式。词语“包括”及变型如“包含”或“含有”，应当被理解为暗示包括所陈述的组分、步骤、操作和/或元件，但不排除任何其他的组分、步骤、操作和/或元件。在下文中，将详细地描述根据本发明一个示例性实施方式的电解质溶液组合物。
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根据本发明示例性实施方式的电解质溶液组合物包含锂盐和溶剂。这里，作为锂盐，可以使用LiPF6, LiBF4、LiSbF6, LiAsF5, LiClO4、LiN, CF3SO3^ LiC寸。同时，构成根据本发明示例性实施方式的电解质溶液组合物的溶剂可以包含选自由环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料的混合物。特别地，环状碳酸酯化合物的实例可以包含碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)， 而丙酸酯化合物的实例可以包含丙酸甲酯。<实验实施例1>为了分析电解质溶液组合物的特性，将具有2000m2/g比表面积的活性炭以60 μ m 的厚度涂覆在集电体上从而用作正极，而将具有10m2/g比表面积的硬碳(硬炭，硬黑，hard carbon)以25 μ m的厚度涂覆在集电体上从而用作负极。此外，根据本发明(实施例1)，在电解质溶液的组成中，使用1. 0至1. 5mol/L的 LiPF6作为溶质，而使用具有以下组成比EC PC MP = 3士0.05 1 士0.02 4士0. 05 的材料作为溶剂。为了与根据本发明实施例的电解质溶液的特性进行比较，制备并然后测试对照组，在对照组中，使用1. 2mol/L的LiPFJt为溶质，而使用包含下列三种组成比的材料作为溶剂。(对照组 1)EC PC = 3 5(对照组 2) EC PC = 7 1(对照组3) EC PC 碳酸甲乙酯(EMC) =3:1:4下表1中示出的结果通过对于实施例1和对照组1至3在25°C和_40°C的温度下测量电容(F)和电阻Ω而获得。<表1>根据电解质溶液的组成变化的特性比较
权利要求
1.一种能量储存装置的电解质溶液组合物，所述电解质溶液组合物包含包括锂离子的锂盐；和由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成的溶剂。
2.根据权利要求1所述的电解质溶液组合物，其中，所述锂盐包含LiPF6、LiBF4, LiSbF6、LiAsF5、LiC104、LiN、CF3SO3JP LiC 中的至少任何一种。
3.根据权利要求1所述的电解质溶液组合物，其中，所述锂盐是1.Omol/L至1. 5mol/L 的 LiPF6。
4.根据权利要求1所述的电解质溶液组合物，其中，所述溶剂包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、和丙酸甲酯(MP)0
5.根据权利要求4所述的电解质溶液组合物，其中，所述碳酸亚乙酯、所述碳酸亚丙酯、和所述丙酸甲酯具有3士0.05 1 士0.02 4士0.05的重量比。
6.一种能量储存装置，包括壳体；在所述壳体的内部被设置成彼此隔开的负极和正极；在所述壳体的内部将所述负极和所述正极彼此隔开的隔膜；以及填充在所述壳体的内部的电解质溶液组合物，其中，所述电解质溶液组合物包含包括锂离子的锂盐；和由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成的溶剂。
7.根据权利要求6所述的能量储存装置，其中，所述锂盐包含LiPF6、LiBF4,LiSbF6, LiAsF5, LiClO4, LiN、CF3SO3JP LiC 中的至少任何一种。
8.根据权利要求6所述的能量储存装置，其中，所述锂盐是1.Omol/L至1. 5mol/L的 LiPF6。
9.根据权利要求6所述的能量储存装置，其中，所述溶剂包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、和丙酸甲酯(MP)0
10.根据权利要求9所述的能量储存装置，其中，所述碳酸亚乙酯、所述碳酸亚丙酯、和所述丙酸甲酯具有3士0.05 1 士0.02 4士0.05的重量比。
全文摘要
本发明披露了一种电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装置。该电解质溶液组合物包含包括锂离子的锂盐；和由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成的溶剂。该电解质溶液组合物可以均衡地保持室温和低温下的特性，并且可以用于预掺杂锂离子，从而可以提高预掺杂效率。
文档编号H01G9/145GK102385995SQ20111026084
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月5日 优先权日2010年9月6日
发明者李相均, 赵智星, 金倍均 申请人:三星电机株式会社