在电极表面上制备固体电解质界面层的方法技术

在用于在电极表面上制备固体电解质界面(SEI)层的方法的一个实施例中，将该电极暴露在电化学电池中的电解质溶液中。该电解质溶液或者包含i)具有式RSnR’(n≥2)的有机多硫化物添加剂，其中R和R’独立地选自甲基、不饱和链、3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙基、或4-硝基苯基，或者包含ii)具有式RSnR’(n≥2)的氟化有机多硫化物添加剂，其中R和R’可以相同或不同，并且其中R和R’各自具有通式CxHyF(2x-y+1)，其中x至少为1，y范围为0至2x。在该电化学电池上施加电压或载荷。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2014年11月14日提交的美国临时申请S.N.62/079,935和2014年12月10日提交的美国临时申请S.N.62/090,207的权益，它们每一个在此整体并入本文中作为参考。
技术介绍
二次的或可再充电的锂离子电池组或锂硫电池组经常使用在很多固定的或便携式设备中，如在消费性电子产品、汽车和航空航天工业中所遇到的那些。锂类电池组由于各种原因受到欢迎，包括相对较高的能量密度，与其他种类可再充电的电池组相比通常不出现任何记忆效应，相对较低的内阻，以及不使用时的低自放电速率。锂电池组在其有效寿命中进行反复功率循环的能力使其成为有吸引力并且可靠的电源。专利技术简述在用于在电极表面上制备固体电解质界面(SEI)层的方法的实施例中，将电极暴露于电化学电池的电解质溶液。该电解质溶液或者包含i)具有式RSnR’(n≥2)的有机多硫化物添加剂，其中R和R’独立地选自甲基、不饱和链、3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙基、或4-硝基苯基，或者包含ii)具有式RSnR’(n≥2)的氟化有机多硫化物添加剂，其中R和R’可以相同或不同，并且其中R和R’各自具有通式CxHyF(2x-y+1)，其中x至少为1，并且y的范围为0至2x。向电化学电池施加电压或载荷(load)。本专利技术涉及以下项目(1)到(16)。项目(1)，一种用于在电极表面上制备固体电解质界面(SEI)层的方法，该方法包括：将电极暴露于电化学电池中的电解质溶液，该电解质溶液或者包含i)具有式RSnR’(n≥2)的有机多硫化物添加剂，其中R和R’独立地选自甲基、不饱和链、3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙基，或4-硝基苯基，或者包含ii)具有式RSnR’(n≥2)的氟化有机多硫化物添加剂，其中R和R’可以相同或不同，其中R和R’各自具有通式CxHyF(2x-y+1)，其中x至少为1，y的范围为0至2x；和向该电化学电池施加电压或载荷。项目(2)，如在项目(1)中限定的方法，其中：该电化学电池是锂硫电池组；载荷的施加引发锂硫电池组的放电循环；和载荷的施加使得有机多硫化物或氟化有机多硫化物添加剂发生反应以形成SEI层。项目(3)，如在项目(2)中限定的方法，其中：该电极是锂硫电池组的硫-碳复合材料正电极；该锂硫电池组进一步包括锂负电极；以及跨越载荷的工作电压范围为从大于0V到约3V。项目(4)，如在项目(3)中限定的方法，其中电解质溶液进一步包含：溶剂，选自由：1，3-二氧戊环，二甲氧基乙烷，四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃，1，2-二乙氧基乙烷，乙氧基甲氧基乙烷，四甘醇二甲醚(TEGDME)，聚乙二醇二甲醚(PEGDME)，以及它们的混合物组成的组；和锂盐，选自由：二(三氟甲基磺酰基)亚氨基锂(lithiumbis(trifluoromethylsulfonyl)imide)(LiN(CF3SO2)2或LiTFSI)，LiNO3，LiPF6，LiBF4，LiI，LiBr，LiSCN，LiClO4，LiAlCl4，LiB(C2O4)2(LiBOB)，LiB(C6H5)4，LiBF2(C2O4)(LiODFB)，LiN(SO2F)2(LiFSI)，LiPF3(C2F5)3(LiFAP)，LiPF4(CF3)2，LiPF4(C2O4)(LiFOP)，LiPF3(CF3)3，LiSO3CF3，LiCF3SO3，LiAsF6，以及它们的组合组成的组。项目(5)，如项目(4)中限定的方法，其中电解质溶液进一步包含氟化醚，其选自由：双(2，2，2-三氟乙基)醚(F3C-CH2-O-CH2-CF3)和丙基1，1，2，2-四氟乙基醚(H7C3-O-CF2-CHF2)组成的组。项目(6)，如项目(1)中限定的方法，其中：该电化学电池是锂离子电池组；电压的施加引发锂离子电池组的充电循环；以及电压的施加使得有机多硫化物或氟化有机多硫化物添加剂发生反应以形成SEI层。项目(7)，如项目(6)中限定的方法，其中：该电极是锂离子电池组的石墨负电极或硅负电极；该锂离子电池组进一步包括锂基正电极；和施加的电压范围为从大于2V到约5V。项目(8)，如项目(7)中限定的方法，其中电解质溶液进一步包含：溶剂，选自由：碳酸亚乙酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，以及碳酸亚乙酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯的混合物组成的组；和锂盐，其选自由：二(三氟甲基磺酰基)亚氨基锂(LiN(CF3SO2)2或LiTFSI)，LiNO3，LiPF6，LiBF4，LiI，LiBr，LiSCN，LiClO4，LiAlCl4，LiB(C2O4)2(LiBOB)，LiB(C6H5)4，LiBF2(C2O4)(LiODFB)，LiN(SO2F)2(LiFSI)，LiPF3(C2F5)3(LiFAP)，LiPF4(CF3)2，LiPF4(C2O4)(LiFOP)，LiPF3(CF3)3，LiSO3CF3，LiCF3SO3，LiAsF6，以及它们的组合组成的组。项目(9)，如项目(1)中限定的方法，其中该电极是石墨工作电极或硅工作电极；该电化学电池是包括锂参比/对电极的半电池；以及施加的电压范围从大于0V到约2V。项目(10)，如项目(9)中限定的方法，进一步包括将其上具有固体电解质界面(SEI)层的电极引入锂离子电池组中。项目(11)，如项目(1)限定的方法，其中电解质溶液包含有机多硫化物，其中R是不饱和链、3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙基，或4-硝基苯基，其中该方法进一步包括施加电压或载荷持续电化学电池充电过程或放电过程的时间，由此发生不饱和链、3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙基，或4-硝基苯基的原位聚合。项目(12)，如项目(1)限定的方法，其中电解质溶液包含范围从电解质溶液总vol％的大于0vol％到约50vol％的量的有机多硫化物或氟化有机多硫化物添加剂。项目(13)，如项目(1)限定的方法，其中该电极是锂工作电极；该电化学电池是包括锂参比/对电极的半电池；以及施加的电压促使锂工作电极和有机多硫化物或氟化有机多硫化物添加剂之间的反应以形成SEI层。项目(14)，如项目(1)限定的方法，其中电解质溶液包含有机多硫化物添加剂，并且不饱和链选自由乙烯基和烯丙基组成的组。项目(15)，如项目(1)限定的方法，其中电解质溶液包含氟化有机多硫化物，并且R和R’独立地选自由CF3，CF2CF3和CH2CF3组成的组。项目(16)，如项目(1)限定的方法，其中电解质溶液包含氟化有机多硫化物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在电极表面上制备固体电解质界面(SEI)层的方法，该方法包括：将电极暴露于电化学电池中的电解质溶液，该电解质溶液或者包含i)具有式RSnR’(n≥2)的有机多硫化物添加剂，其中R和R’独立地选自甲基、不饱和链、3‑(三甲氧基甲硅烷基)‑1‑丙基、或4‑硝基苯基，或者包含ii)具有式RSnR’(n≥2)的氟化有机多硫化物添加剂，其中R和R’可以相同或不同，并且其中R和R’各自具有通式CxHyF(2x‑y+1)，其中x至少为1，并且y的范围为0至2x；并且向该电化学电池施加电压或载荷。

【技术特征摘要】
2014.11.14 US 62/079935;2014.12.10 US 62/090207;201.一种用于在电极表面上制备固体电解质界面(SEI)层的方法，该方法包括：
将电极暴露于电化学电池中的电解质溶液，该电解质溶液或者包含i)具有式RSnR’(n≥
2)的有机多硫化物添加剂，其中R和R’独立地选自甲基、不饱和链、3-(三甲氧基甲硅烷基)-
1-丙基、或4-硝基苯基，或者包含ii)具有式RSnR’(n≥2)的氟化有机多硫化物添加剂，其中
R和R’可以相同或不同，并且其中R和R’各自具有通式CxHyF(2x-y+1)，其中x至少为1，并且y的
范围为0至2x；并且
向该电化学电池施加电压或载荷。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
该电化学电池是锂硫电池组；
载荷的施加引发锂硫电池组的放电循环；并且
载荷的施加使得有机多硫化物或氟化有机多硫化物添加剂发生反应以形成SEI层。
3.如权利要求2所述的方法，其中：
该电极是锂硫电池组的硫-碳复合材料正电极；
该锂硫电池组进一步包括锂负电极；以及
跨越载荷的工作电压范围为从大于0V到约3V。
4.如权利要求3所述的方法，其中该电解质溶液进一步包含：溶剂，选自由：1，3-二氧戊
环，二甲氧基乙烷，四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃，1，2-二乙氧基乙烷，乙氧基甲氧基乙烷，四
甘醇二甲醚(TEGDME)，聚乙二醇二甲醚(PEGDME)，以及它们的混合物组成的组；以及
锂盐，选自由：二(三氟甲基磺酰基)亚氨基锂(LiN(CF3SO2)2或LiTFSI)，LiNO3，LiPF6，
LiBF4，LiI，LiBr，LiSCN，LiClO4，LiAlCl4，LiB(C2O4)2(LiBOB)，LiB(C6H5)4，LiBF2(C2O4)
(LiODFB)，LiN(SO2F)2(LiFSI)，LiPF3(C2F5)3(LiFAP)，LiPF4(...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·戴，M·蔡，Q·肖，L·杨，
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