电解质和电极结构制造技术

本发明专利技术公开了电解质和电极结构。示例性电解质包含溶剂、锂盐和可溶于溶剂的膜前体。所述可溶于溶剂的膜前体选自(Li2S)l-(P2S5)m-(YX2)n，其中l、m和n各自≥0，但l、m或n的至少两个>0，Y是至少一种选自Ge、Si和Sn的元素，并且X是至少一种选自S、Se和Te的元素。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求2014年12月10日提交的美国临时专利申请系列号62/090, 200的权益， 其经此引用W其全文并入本文。
本专利技术设及裡基电池。更具体地，本专利技术设及裡基电池的电解质和电极结构。
技术介绍
二次或可再充电的裡电池通常用于许多固定和便携设备，如在消费型电子产品、 汽车和航空航天工业中遇到的那些。出于多种原因，包括相对高的能量密度、与其它类型的 可再充电电池相比时通常不会出现任何记忆效应、相对低的内电阻W及不使用时的低自放 电率，裡类电池已经得W普及。裡电池在其整个有效寿命中进行反复功率循环的能力使其 成为有吸引力和可靠的电源。
技术实现思路
示例性电解质包含溶剂、裡盐和可溶于溶剂的膜前体。该可溶于溶剂的膜前体选自 (Xiz巧i-(P2S5)m_(YX2)n，其中l、m和n各自> 0,但l、m或n的至少两个〉0，Y是至少一 种选自Ge、Si和Sn的元素，并且X是至少一种选自S、Se和Te的元素。 因此，本专利技术公开了 W下技术方案： 方案1.电解质，其包含： 溶剂； 裡盐讯 可溶于溶剂的膜前体，其选自（Liz巧1-任2苗)。-灯X2)。，其中l、m和n各自> 0,但l、m 或n的至少两个〉0, Y是至少一种选自Ge、Si和Sn的元素，并且X是至少一种选自S、Se 和Te的元素。 方案2.如方案1中所限定的电解质，其中： 当Y = Ge时，GeXz由此为Zintl团簇，X选自S、Se和Te。 方案3.如方案1中所限定的电解质，其进一步包含选自有机硫、有机横酸盐、有 机横内醋及其组合的有机含硫添加剂。[000引方案4.如方案1中所限定的电解质，其中： 所述溶剂选自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（TEGDME)、聚乙二醇二甲酸（PEGDME)及其混 合物讯 所述裡盐选自双氣甲基横酷）亚胺裡（LiN(CF3S02)2或LiTFSI)、LiN03、LiPFe、 LiBF*、Lil、LiBr、LiSCN、LiCl04、LiAlCl*、LiB(C204)2 (LiBOB)' LiB(CeHs)A' LiBF2(C204) (Li孤FB)、LiN(S02巧2 (LiFSI)、LiPFs(CzFs)S (LiFAP)、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C204) (LiFOP)、 LiPFs (CF3) 3、LiSOsCFs、LiCFsSOs、LiAsFe及其组合。 方案5.如方案I中所限定的电解质，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、乙氧基甲氧基乙烧及其组合；和 所述裡盐选自双氣甲基横酷）亚胺裡（LiN(CF3S〇2)2或LiTFSI)、LiN〇3、LiPFe、 LiBF*、Lil、LiBr、LiSCN、LiCl〇4、LiAlCl*、LiB(C2〇4)2 (LiBOB)' LiB(CeHs)A' LiBF2(C2〇4) (Li孤FB)、LiN(S〇2巧2 (LiFSI)、LiPFs(CzFs)S (LiFAP)、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2〇4) (LiFOP)、 LiPFs (CF3) 3、LiSOsCFs、LiCFsSOs、LiAsFe及其组合。 方案6.电极结构，其包含： 包含活性材料的电极；和 在所述电极的表面上形成的裡传导性固体电解质界面（SEI)层，所述裡传导性SEI层 由选自化i2S)r化Ss)m-灯X2)。的膜前体形成，其中l、m和n各自> 0,但l、m或n的至少 两个〉0, Y是至少一种选自Ge、Si和Sn的元素，并且X是至少一种选自S、Se和Te的元 素。 方案7.如方案6中所限定的电极结构，其中： 当Y = Ge时，GeXz由此为Zintl团簇，X选自S、Se和Te。 方案8.如方案6中所限定的电极结构，其中所述裡传导性SEI层进一步包含选自 有机硫、有机横酸盐、有机横内醋及其组合的有机含硫添加剂。 方案9.如方案6中所限定的电极结构，其进一步包含在所述裡传导性SEI层上形 成的有机膜，所述有机膜包含选自有机硫、有机横酸盐、有机横内醋及其组合的有机含硫组 分。 方案10.在电极的表面上制造裡传导性固体电解质界面（SEI)层的方法，所述方 法包括： 在电化学电池中使所述电极暴露于电解质，所述电解质包含： 溶剂； 裡盐讯 可溶于溶剂的膜前体，其选自（Liz巧1-任2苗)。-灯X2)。，其中l、m和n各自> 0,但l、m 或n的至少两个〉0, Y是至少一种选自Ge、Si和Sn的元素，并且X是至少一种选自S、Se 和Te的元素。[001引方案11.如方案10中所限定的方法，其中： 当Y = Ge时，GeXz由此为Zintl团簇，X选自S、Se和Te。 方案12.如方案10中所限定的方法，进一步包括向所述电化学电池施加电压。 方案13.如方案10中所限定的方法，进一步包括在使所述电极暴露于所述电解 质之前预裡化所述电极。[001引方案14.如方案10中所限定的方法，其中： 所述电极是负极； 所述电化学电池是包括正极的全电池组电池；和 所述方法进一步包括使所述正极暴露于所述电解质，由此在所述正极的表面上形成第 二裡传导性固体电解质界面（SEI)层。 方案15.裡基电池，其包含： 负极； 正极； 位于所述负极与所述正极之间的隔膜；和 浸泡各正极、负极和隔膜的电解质溶液，其中所述电解质溶液包含： 溶剂； 裡盐讯 可溶于溶剂的膜前体，其选自（Liz巧i-(P2S5)m-灯X2)。，其中l、m和n各自> 0,但l、m 或n的至少两个〉0, Y是至少一种选自Ge、Si和Sn的元素，并且X是至少一种选自S、Se 和Te的元素。 方案16.如方案15中所限定的裡基电池，其中： 当Y = Ge时，GeXz由此为Zintl团簇，X选自S、Se和Te。 方案17.如方案15中所限定的裡基电池，其中： 所述负极包含选自裡、裡合金、娃、娃合金、石墨、锡、锡合金、錬和錬合金的活性材料； 和 所述正极包含硫基活性材料。 方案18.如方案17中所限定的裡基电池，其进一步包含在所述负极的表面上形 成的裡传导性固体电解质界面（SEI)层，所述裡传导性SEI层由所述可溶于溶剂的膜前体 形成。 方案19.如方案15中所限定的裡基电池，其中： 所述负极包含选自裡、裡合金、娃、娃合金、石墨、锡、锡合金、錬和錬合金的活性材料； 和 所述正极包含选自裡基材料和非裡金属氧化物材料的活性材料。 方案20.如方案19中所限定的裡基电池，其进一步包含在所述负极的表面上形 成的第一裡传导性固体电解质界面（SEI)层，所述第一裡传导性SEI层由所述可溶于溶剂 的膜前体形成，且进一步包含在所述正极的表面上形成的第二裡传导性固体电解质界面 (SEI)层，所述第二裡传导性沈I层由所述可溶于溶剂的膜前体形成。【附图说明】 本公开的实例的特征通过参照W下【具体实施方式】和附图将变得明显，其中同样的附图 标记对应于本文档来自技高网...

【技术保护点】
电解质，其包含：溶剂；锂盐；和可溶于溶剂的膜前体，其选自(Li2S)l‑(P2S5)m‑(YX2)n，其中l、m和n各自 ≥ 0，但l、m或n的至少两个> 0，Y是至少一种选自Ge、Si和Sn的元素，并且X是至少一种选自S、Se和Te的元素。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：Q肖，M蔡，JR萨尔瓦多，L杨，F戴，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US