本发明专利技术描述的是用于电解质的材料，其在用于电池组内时提供许多预期特性，例如在电池组循环至高温高电压期间的高稳定性、高放电容量、高库仑效率，以及出色的放电容量保持率和经过几次充电和放电的循环后的库仑效率。在一些实施方式中，高电压电解质包括基质电解质和一组给予这些预期性能特征的添加剂组合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术描述的是用于电解质的材料，其在用于电池组内时提供许多预期特性，例如在电池组循环至高温高电压期间的高稳定性、高放电容量、高库仑效率，以及出色的放电容量保持率和经过几次充电和放电的循环后的库仑效率。在一些实施方式中，高电压电解质包括基质电解质和一组给予这些预期性能特征的添加剂组合物。【专利说明】本申请要求如下申请中的每一个的优先权和利益:2011年6月9日提交的美国临时申请N0.61/495，318 (题目为“用于高电压阴极材料的电池组电解质”)；2011年10月4日提交的美国临时申请N0.61/543，262(题目为“用于高电压阴极材料的电池组电解质”)；2012年2月10日提交的美国临时申请N0..61/597，509(题目为“用于高电压阴极材料的电池组电解质”)；以及2012年4月30日提交的美国申请序列号N0.13/459，702 (题目为“”)；在此通过引用将每个申请合并于此。
本专利技术通常涉及电池组电解质。更特别地，本专利技术涉及一种电池组电解质用于改善电池组的稳定性，例如改善高电压稳定性、热稳定性、电化学稳定性和化学稳定性中的一种以上。
技术介绍
电解质用作传输离子以及抑制电池组中的电极之间的电接触。在锂离子("L1-离子")电池组中，最通常使用的是有机碳酸盐系电解质，并且近年来，人们已经进行了很多努力以开发基于砜、硅烷和腈的新种类的电解质。不幸地，这些传统的电解质典型地不能在高电压下工作，这是因为它们在超过4.5V或其它的高电压下是不稳定的。在高电压下，例如，通过在阴极材料存在下的催化氧化，传统的电解质可分解以产生影响电池组性能和安全的不希望的产物。就L1-离子电池组来说，据报道，与LiFeP04、LiMn2O4及通常用作阴极材料的其它材料相比，含钴和镍的磷酸盐、氟磷酸、氟硫酸、尖晶石和硅酸盐具有更高的能量密度。然而，这些阴极材料也具有大于4.5V的氧化还原电势，允许电池组在高电压下工作，但也可能导致电池组中严重的电解质分解。为了使用阴极材料以在较高的电压平台下供给高能量密度，电解质分解的障碍势(hurdle)应该被设置成至少在阴极材料的氧化还原电势以上。使用有机碳酸盐系电解质及其它种类的电解质的另一问题是在升高的温度下的化学稳定性。即使在低压下，例如，通过在阴极材料存在下的催化氧化，升高的温度也可导致传统的电解质分解以产生影响电池组性能和安全的不希望的产物。在该背景下，需要发展在此所述的电解质和相关方法和体系。此处公开的本专利技术的某些实施方式涉及这些问题和其它挑战。
技术实现思路
本专利技术的某些实施方式涉及用于高电压电池组的电解质和电解质溶液。该电解质包括锂盐、非水溶剂和式(I)所示的化合物:【权利要求】1.一种电池组，其包括: 阳极，其包含特征为第一比容量的阳极活性材料； 阴极，其包含特征为第二比容量的阴极活性材料，其中第一比容量和第二比容量相匹配使得电池具有大于约4.2V的额定充电电压；以及 电解质，其包含锂盐、非水溶剂、和式(I)所示的化合物: 2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述阴极活性材料的特点在于，在约4.9V-约4.2V的电压范围内，以约0.01C的电流放电时，所述阴极活性材料具有至少约1mAh/(g的活性材料)的比容量。3.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述阴极活性材料的特点在于，在约4.9V-约4.2V的电压范围内，以约0.01C的电流放电时，所述阴极活性材料具有至少约40mAh/(g的活性材料)的比容量。4.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述阴极活性材料的特点在于，在约4.9V-约4.2V的电压范围内，以约0.01C的电流放电时，所述阴极活性材料具有至少约10mAh/(g的活性材料)的比容量。5.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，在从初始循环开始的100次循环处，所述电池组具有至少约90%的库仑效率。6.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，当所述电池组在大于约50°C温度的环境中运行时，在从初始循环开始的100次循环处，所述电池组具有至少约90%的库仑效率。7.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，当所述电池组在约50°C的温度下时，在从初始循环开始的100次循环处，所述电池组具有至少约90%的库仑效率。8.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述阴极活性材料包括选自于镍、锰和钴的材料。9.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述阴极活性材料包括尖晶石结构锂金属氧化物、层状结构锂金属氧化物，或富锂的层状结构锂金属氧化物。10.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述阴极活性材料包括锂金属磷酸盐。11.用于高电压电池组的电解质溶液，其包括:锂盐； 非水溶剂；以及 12.如权利要求1所述的电解质溶液，其特征在于，所述电解质溶液的进一步特征在于，当电池组在约50°C温度的环境中运行时，所述电解质溶液具有电化学稳定性。13.如权利要求1所述的电解质溶液，其特征在于，所述电解质溶液的进一步特征在于，当电池组在约50°C的温度下运行时，所述电解质溶液具有电化学稳定性。14.如权利要求1所述的电解质溶液，其特征在于，所述电解质溶液的特点在于，在电压高于约4.5V的高电压电池组中，所述电解质溶液具有电化学稳定性。15.如权利要求1所述的电解质溶液，其特征在于，所述电解质溶液的特点在于，在电压高于约5.0V的高电压电池组中，所述电解质溶液具有电化学稳定性。16.制造高电压电池组的方法，其包括: 提供电解质溶液，其包括: 锂盐， 非水溶剂，以及 如式⑴所示的化合物: 17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述阴极活性材料的特点在于，在约4.9V-约4.2V的电压范围内，以约0.01C的电流放电时，所述阴极活性材料具有至少约IOmAh/(g的活性材料)的比容量。18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述阴极活性材料包括选自于由镍、锰和钴所组成的组的材料。19.如权利要 求16所述的方法，其特征在于，所述阴极活性材料包括尖晶石结构锂金属氧化物、层状结构锂金属氧化物，或富锂的层状结构锂金属氧化物。20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述阴极活性材料包括锂金属磷酸盐。【文档编号】H01M6/18GK104025353SQ201280027903 【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2011年10月4日 【专利技术者】S·凯, 维纳里·V·巴特, 程岗, 李斌, R·奥卢比莱, 杨仁贤 申请人:旭化成株式会社本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池组，其包括：阳极，其包含特征为第一比容量的阳极活性材料；阴极，其包含特征为第二比容量的阴极活性材料，其中第一比容量和第二比容量相匹配使得电池具有大于约4.2V的额定充电电压；以及电解质，其包含锂盐、非水溶剂、和式(I)所示的化合物：其中R1、R2和R3独立地选自于由取代的和未取代的C1‑C20烷基、取代的和未取代的C1‑C20烯基、取代的和未取代的C1‑C20炔基，以及取代的和未取代的C5‑C20芳基构成的组；X为氮或氧；以及Y选自于下组：氢化物基团、卤基、羟基、硫基、烷基、烯基、炔基、芳基、亚氨基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、羧基、烷基碳酰氧基、烯基碳酰氧基、炔基碳酰氧基、芳基碳酰氧基、烷硫基、烯硫基、炔硫基、芳硫基、氰基、N‑取代的氨基、烷基碳酰氨基、N‑取代的烷基碳酰氨基、烯基碳酰氨基、N‑取代的烯基碳酰氨基、炔基碳酰氨基、N‑取代的炔基碳酰氨基、芳基碳酰氨基、以及N‑取代的芳基碳酰氨基、含硼基团、含铝基团、含硅基团、含磷基团、以及含硫基团。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·凯，维纳里·V·巴特，程岗，李斌，R·奥卢比莱，杨仁贤，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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