电解质组合物的制作方法

本发明涉及电解质组合物。

背景技术：

1、商业锂离子电池通常使用lipf6作为锂盐源并且使用线性碳酸酯例如dec/dmc/emc作为溶剂。然而，由于热分解和/或它们的挥发性，大多数商业锂离子电池中使用的盐和溶剂组分不能在高温下处理。

2、由于制造成本和生产率，通过挤出制造锂离子电池部件是当前感兴趣的领域。挤出通常包括在高温下加工。涉及高温的电池制造的其他有用的加工技术包括热轧和热压。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种用于锂离子电池的电解质组合物，其包含：

2、(a)5-35重量％的锂盐

3、(b)2-10重量％的添加剂；和

4、(c)55-93重量％的溶剂；

5、其中所述锂盐包含：

6、(ai)选自2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂、二氟(草酸)硼酸锂、双(草酸)硼酸锂和四氟硼酸锂的盐；

7、(aii)任选的选自双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂和/或双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的共盐；

8、其中所述盐与共盐的摩尔比在100∶0和5∶95之间；

9、条件是所述组合物不包含双(氟代磺酰基)酰亚胺锂和二氟(草酸)硼酸锂或四氟硼酸锂；

10、并且其中所述添加剂包含碳酸亚乙烯酯和任选的碳酸氟代亚乙酯；

11、并且其中所述溶剂包含以下任一：(ci)碳酸亚乙酯和10-30摩尔％碳酸亚丙酯，或(cii)γ-丁内酯和任选的碳酸亚乙酯。

12、新的锂离子电池电解质组合物的鉴定并不简单。发明人已经鉴定了一系列即使在高温下也具有低挥发性的不含lipf6的液体电解质，其因此可以用于涉及高温的加工技术中。(lipf6在这样的高温下分解。避免使用lipf6也可能是有利的，因为它对湿气敏感，在与水接触时释放hf，并且在与水接触时会引起热失控(runaway))。当前要求保护的组合物(a)使石墨钝化(意味着石墨可以用作阳极材料)，(b)在高温下是稳定的，闪点高于100℃，并且具有低蒸气压，因此可以被挤出(或在高温下以其他方式被加工)，(c)相对于普通阴极材料是稳定的，(d)具有足够的离子导电性，以及(e)提供足够的倍率性能。

13、在一些特定情况下，本发明提供了一种用于锂离子电池的电解质组合物，该组合物包含15-35重量％的锂盐、2-10重量％的添加剂和55-83重量％的溶剂；

14、并且其中

15、(a)所述锂盐包含5-100摩尔％的2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂或双(草酸)硼酸锂或其混合物，和0-95摩尔％的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂；

16、(b)所述添加剂包含30-90摩尔％碳酸氟代亚乙酯和10-70摩尔％碳酸亚乙烯酯；并且

17、(c)所述溶剂包含0-90摩尔％碳酸亚乙酯和10-100摩尔％γ-丁内酯。

18、本发明还提供了一种包含根据第一方面的电解质组合物的挤出的电池部件，和一种形成电池部件的方法，该方法包括加工步骤，该加工步骤需要将根据第一方面的组合物加热到超过约55℃的温度。适当地，加工步骤可能需要将组合物加热至超过约60℃、70℃或80℃的温度。在一些情况下，需要加热的加工步骤可以包括挤出。

19、本发明的其他特征和优点将从以下参考附图仅作为示例给出的本发明的优选实施方案的描述中变得显而易见。

技术特征：

1.用于锂离子电池的电解质组合物，所述组合物包含：

2.根据权利要求1所述的电解质组合物，其中所述组合物中的锂浓度在约0.7m和2.0m之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电解质组合物，其中所述组合物由以下组成：(a)5-35重量％的锂盐；(b)2-10重量％的添加剂；和(c)55-93重量％的溶剂。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电解质组合物，其中所述锂盐由以下组成：

5.根据前述权利要求中任一项所述的电解质组合物，其中所述添加剂包含或由30-90摩尔％碳酸氟代亚乙酯和10-70摩尔％碳酸亚乙烯酯组成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电解质组合物，其中所述溶剂由以下任一组成：(ci)70-90摩尔％碳酸亚乙酯和10-30摩尔％碳酸亚丙酯，或(cii)10-100摩尔％γ-丁内酯和任选的0-90摩尔％碳酸亚乙酯。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电解质组合物，其包含15-35重量％的锂盐、2-10重量％的添加剂和55-83重量％的溶剂；

8.根据权利要求7所述的电解质组合物，其中所述组合物由15-35重量％的锂盐、2-10重量％的添加剂和55-83重量％的溶剂组成。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的电解质组合物，其中所述锂盐由5-100摩尔％的2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂或双(草酸)硼酸锂或其混合物，和0-95摩尔％的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂组成。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的电解质组合物，其中所述添加剂由30-90摩尔％碳酸氟代亚乙酯和10-70摩尔％碳酸亚乙烯酯组成。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的电解质组合物，其中所述溶剂由0-90摩尔％碳酸亚乙酯和10-100摩尔％γ-丁内酯组成。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电解质组合物，其选自：

13.根据权利要求12所述的电解质组合物，其中所述电解质组合物由以下任一组成：

14.挤出的电池部件，其包含根据权利要求1至13中任一项所述的电解质组合物。

15.形成电池部件的方法，包括加工步骤，所述加工步骤需要将根据权利要求1至13中任一项所述的组合物加热至超过约55℃的温度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述加工步骤包括挤出根据权利要求1至13中任一项所述的组合物。

技术总结
一种用于锂离子电池的电解质组合物。所述组合物包含：(a)5‑35重量％的锂盐(b)2‑10重量％的添加剂；和(c)55‑93重量％的溶剂；其中所述锂盐包含：(ai)选自2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑锂、二氟(草酸)硼酸锂、双(草酸)硼酸锂和四氟硼酸锂的盐；(aii)和任选的选自双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂和/或双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的共盐；其中所述盐与共盐的摩尔比在100∶0和5∶95之间；条件是所述组合物不包含双(氟代磺酰基)酰亚胺锂和二氟(草酸)硼酸锂或四氟硼酸锂；并且其中所述添加剂包含碳酸亚乙烯酯和任选的碳酸氟代亚乙酯；并且其中所述溶剂包含以下任一：(ci)碳酸亚乙酯和10‑30摩尔％碳酸亚丙酯，或(cii)γ‑丁内酯和任选的碳酸亚乙酯。

技术研发人员：M·罗伯茨,L·金,Y·胡
受保护的技术使用者：戴森技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15