非水性电解质组合物的制作方法

在此的披露内容涉及非水性电解质组合物，其包含至少一种选自以下项的电解质组分：i)氟化的非环状羧酸酯、ii)氟化的非环状碳酸酯、iii)氟化的非环状醚、或iv)其混合物。该电解质组分以基于该电解质组合物的总重量从约0.05重量百分比至约10重量百分比的量存在。这些电解质组合物在电化学电池如锂离子电池组中是有用的。

背景技术：

1、含有由碱金属、碱土金属或包含这些金属的化合物制成的电极的电池组(例如锂离子电池组)典型地结合电解质、添加剂和用于在电池组中使用的电解质的非水性溶剂。添加剂可以增强电池组的性能和安全性，并且因此合适的溶剂必须溶解电解质以及添加剂。溶剂在活性电池组系统中的普遍条件下也必须是稳定的。

2、锂离子电池组中使用的电解质溶剂典型地结合有机碳酸酯化合物或混合物，并且典型地包括一种或多种直链碳酸酯，例如像碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、或碳酸二乙酯。还可以包括环状碳酸酯，如碳酸亚乙酯。然而，在高于约4.35v的阴极电势下，这些电解质溶剂可分解，这可导致电池组性能的损失。

3、已经研究了各种途径以克服通常使用的非水性电解质溶剂的限制。虽然这些电解质溶剂可用于具有高阴极电势(确切地在大于约4.35v的电压下)的锂离子电池组中，如licoo2或linixmnycozo2，其中x+y+z是约1，但循环性能(即，多次将电池组有效地放电并且充电至全容量的能力)可能受限。

4、依然需要电解质溶剂配制品，当在锂离子电池组、特别是用高阴极电势(从约4.1v一直到约5v)运行的此种电池组中使用时，这些配制品将具有改进的性能。

技术实现思路

1、在一个方面，提供了一种电解质组合物，其包含：

2、a)包含环状碳酸酯的第一溶剂；

3、b)包含非氟化的非环状碳酸酯的第二溶剂；

4、c)至少一种选自以下项的电解质组分：

5、i)氟化的非环状羧酸酯；

6、ii)氟化的非环状碳酸酯；

7、iii)氟化的非环状醚；或

8、iv)其混合物；以及

9、d)电解质盐；

10、其中该电解质组分以基于该第一和第二溶剂的总重量从约0.05重量百分比至约10重量百分比的量存在于该电解质组合物中。

11、在一些实施例中，该电解质组分以基于该第一和第二溶剂的总重量从约0.05重量百分比至约5重量百分比的范围存在于该电解质组合物中。

12、在另一个实施例中，任选地存在该包含环状碳酸酯的第一溶剂。在另一个实施例中，该电解质组合物中不存在该第一溶剂，并且该电解质组分以基于该第二溶剂的总重量从约0.05重量百分比至约10重量百分比的量存在于该电解质组合物中。

13、在另一个实施例中，在此提供了电化学电池，其包含如在此披露的电解质组合物。在另一个实施例中，该电化学电池是锂离子电池组。

技术特征：

1.一种电解质组合物，其包含：

2.如权利要求1所述的电解质组合物，其中，该环状碳酸酯包括碳酸亚乙酯；碳酸亚丙酯；碳酸亚乙烯酯；碳酸乙烯基亚乙酯；碳酸二甲基亚乙烯酯；碳酸乙基丙基亚乙烯酯；碳酸4-氟代亚乙酯；4,5-二氟-1,3-二氧环戊-2-酮；4,5-二氟-4-甲基-1,3-二氧环戊-2-酮；4,5-二氟-4,5-二甲基-1,3-二氧环戊-2-酮；4,4-二氟-1,3-二氧环戊-2-酮；或4,4,5-三氟-1,3-二氧环戊-2-酮。

3.如权利要求1所述的电解质组合物，其中，该非氟化的非环状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、或碳酸甲乙酯。

4.如权利要求1所述的电解质组合物，其中，该电解质组分包含由下式表示的氟化的非环状羧酸酯：

5.如权利要求4所述的电解质组合物，其中，作为一对的r1和r2进一步包含至少两个氟原子，其前提是r1和r2都不含有fch2-基团或–fch-基团。

6.如权利要求4所述的电解质组合物，其中，该氟化的非环状羧酸酯包括ch3-coo-ch2cf2h、ch3ch2-coo-ch2cf2h、f2chch2-coo-ch3、f2chch2-coo-ch2ch3、ch3-coo-ch2ch2cf2h、ch3ch2-coo-ch2ch2cf2h、f2chch2ch2-coo-ch2ch3、ch3-coo-ch2cf3、ch3ch2-coo-ch2cf2h、ch3-coo-ch2cf3、h-coo-ch2cf2h、h-coo-ch2cf3、或其混合物。

7.如权利要求6所述的电解质组合物，其中，该氟化的非环状羧酸酯包括ch3-coo-ch2cf2h。

8.如权利要求7所述的电解质组合物，进一步包含双(草酸)硼酸锂、硫酸亚乙酯、和马来酸酐。

9.如权利要求1所述的电解质组合物，其中，该电解质组分包含由下式表示的氟化的非环状碳酸酯：

10.如权利要求8所述的电解质组合物，其中，作为一对的r3和r4进一步包含至少两个氟原子，其前提是r3和r4都不含有fch2-基团或–fch-基团。

11.如权利要求9所述的电解质组合物，其中，该氟化的非环状碳酸酯包括ch3-oc(o)o-ch2cf2h、ch3-oc(o)o-ch2cf3、ch3-oc(o)o-ch2cf2cf2h、hcf2ch2-ocoo-ch2ch3、cf3ch2-ocoo-ch2ch3、或其混合物。

12.如权利要求11所述的电解质组合物，其中，该氟化的非环状碳酸酯包括ch3-oc(o)o-ch2cf2h。

13.如权利要求1所述的电解质组合物，其中，该电解质组分包含由下式表示的氟化的非环状醚：

14.如权利要求13所述的电解质组合物，其中，作为一对的r5和r6进一步包含至少两个氟原子，其前提是r5和r6都不含有fch2-基团或–fch-基团。

15.如权利要求1所述的电解质组合物，其中，该电解质组分以基于该第一和第二溶剂的总重量从约0.05重量百分比至约5重量百分比的范围存在于该电解质组合物中。

16.如权利要求1所述的电解质组合物，进一步包含

17.如权利要求16所述的电解质组合物，其中，该电解质组分包含由下式表示的氟化的非环状羧酸酯：

18.一种电化学电池，其包括：

19.如权利要求18所述的电化学电池，其中，该电化学电池是锂离子电池组。

20.如权利要求19所述的电化学电池，其中，该阴极包括展示出在对比li/li+参比电极大于4.6v的电势范围内大于30mah/g容量的阴极活性材料、或者被充电至对比li/li+参比电极大于或等于4.35v的电势的阴极活性材料。

21.如权利要求19所述的电化学电池，其中，该阴极包括：

22.如权利要求19所述的电化学电池，其中，该阴极包括

23.如权利要求19所述的电化学电池，其中，该电解质组分包含氟化的非环状羧酸酯，并且该氟化的非环状羧酸酯包括ch3-coo-ch2cf2h、ch3ch2-coo-ch2cf2h、f2chch2-coo-ch3、f2chch2-coo-ch2ch3、ch3-coo-ch2ch2cf2h、ch3ch2-coo-ch2ch2cf2h、f2chch2ch2-coo-ch2ch3、ch3-coo-ch2cf3、ch3ch2-coo-ch2cf2h、ch3-coo-ch2cf3、h-coo-ch2cf2h、h-coo-ch2cf3、或其混合物。

24.如权利要求19所述的电化学电池，其中，该电解质组分包含氟化的非环状碳酸酯，并且该氟化的非环状碳酸酯包括ch3-oc(o)o-ch2cf2h、ch3-oc(o)o-ch2cf3、ch3-oc(o)o-ch2cf2cf2h、hcf2ch2-ocoo-ch2ch3、cf3ch2-ocoo-ch2ch3、或其混合物。

25.一种电子设备、运输设备、或电信设备，其包括根据权利要求18所述的电化学电池。

26.一种电解质组合物，其包含：

技术总结
在此披露了电解质组合物，其包含：a)包含环状碳酸酯的第一溶剂；b)包含非氟化的非环状碳酸酯的第二溶剂；c)至少一种选自以下项的电解质组分：i)氟化的非环状羧酸酯；ii)氟化的非环状碳酸酯；iii)氟化的非环状醚；或iv)其混合物；以及d)电解质盐；其中，该电解质组分以基于该第一和第二溶剂的总重量从0.05重量百分比至10重量百分比的范围存在于该电解质组合物中。

技术研发人员：S.伯克哈特,J.J.刘,S-H.金,K.考塔基斯
受保护的技术使用者：索尔维公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25