具有无DME电解液的一次锂电池组制造技术

本发明专利技术涉及具有无DME电解液的一次锂电池组。锂电池组包括正电极、负电极、布置在正电极与负电极之间的隔膜以及液体电解液，所述液体电解液包括溶剂和至少一个锂电解液盐并且用所述液体电解液浸渍电极和隔膜。电解液没有乙二醇二甲醚（DME）。溶剂包括作为第一溶剂组分的碳酸丙烯酯（PC）以及作为第二溶剂组分的1,3‑二氧戊环（DOL）。正电极和/或负电极具有一定比例的炭黑，所述炭黑具有至少1m

One time lithium battery pack with no DME electrolyte

The present invention relates to a first lithium battery pack with no DME electrolyte. The lithium battery pack comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode, and a liquid electrolyte. The liquid electrolyte comprises a solvent and at least one lithium electrolyte salt, and the liquid electrolyte is impregnated with electrodes and diaphragms. There is no ethylene glycol two methyl ether (DME) in the electrolyte. Including the solvent of propylene carbonate as the first solvent component (PC) as well as second solvent fractions 1,3 two dioxolane (DOL). The carbon black has a certain proportion of the positive electrode and / or negative electrode, and the carbon black has at least 1m.

【技术实现步骤摘要】
具有无DME电解液的一次锂电池组
下面描述的本专利技术涉及锂电池组（battery）。
技术介绍
术语“电池组”最初意味着串联连接的多个电化学电池（cell）。然而，现今术语“电池组”还非常频繁地（包括在以下描述中）用来指代单独的电化学电池（单个电池）。不可再充电的电池组被称为一次电池组或一次电池。锂电池组常常是使用锂作为负电极中的活性材料的电池。具有负锂电极的电池组的示例是锂-亚硫酸酰氯电池组、锂-二氧化硫电池组、锂-氟化石墨电池组、锂-硫化铁电池组和锂-二氧化锰电池组。作为正电极，在最后提及的锂-二氧化锰电池组的情况下使用二氧化锰电极，在锂-硫化铁电池组的情况下中使用二硫化铁电极，并且在锂-二氧化硫电池组的情况下使用溶解于乙腈中（吸收于惰性电极中）的二氧化硫。锂电池组的正电极和负电极通过隔膜彼此分离。这一般允许电极之间的离子输送。这里通过使用适当的电解液（electrolyte）而确保离子输送。适用于锂电池组的电解液典型地包括溶剂和具有大阴离子的锂盐，所述锂盐例如六氟磷酸锂。溶剂包括两个或更多个溶剂组分。作为第一溶剂组分，溶剂一般包括特别地来自包括碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）和碳酸丁烯酯（BC）的组的有机碳酸盐，或者特别地来自包括γ-丁内酯（GBL）、乙酸乙酯（EA）和甲酸甲酯（MF）的组的酯。该组分显示非常高的离子传导性以及对金属锂的高稳定性。然而，它是相对粘性的。作为第二溶剂组分，溶剂包括例如乙二醇二甲醚（DME）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）或碳酸二乙酯（DEC）。所有这些化合物具有相对于第一组分相当低的粘性。它们的存在因此降低了电解液的总体粘性。另一方面，其离子传导性增加。DME特别适合作为用于一次锂电池组的第二组分。用于一次锂电池组的特别优选的溶剂典型地包括PC和DME。其被用在纽扣电池和圆电池二者中。已经有一段时间有DME对生殖有毒的指示。出于该原因，欧洲化工品管理局（ECHA）已经决定将DME放在“高度关注的物质列表”上。因此，DME的未来批准是不确定的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一次锂电池组，其电解液没有DME。DME的替换应当尽可能地不与涉及电解液的功能性的缺点相关联。通过具有权利要求1的特征的电池组而实现该目的。在从属权利要求2到5中指示了本专利技术的一次锂电池组的优选实施例。像从现有技术已知的所有锂电池组，本专利技术的锂电池组包括正电极、负电极、布置在正电极与负电极之间的隔膜，以及液体电解液，所述液体电解液包括溶剂和至少一个锂电解液盐并且用所述液体电解液浸渍电极和隔膜。锂电池组是一次电池组，即，不意图用于再充电的电池组。电池组优选地是恰好具有一个正电极和一个负电极的单个电池。相比于从现有技术已知的大多数锂电池组，本专利技术的电池组没有DME。更具体地，它具有无DME的电解液。电解液的溶剂包括作为第一溶剂组分的PC以及作为第二溶剂组分的1,3-二氧戊环（DOL）。在优选实施例中，电解液的溶剂可以包括这两个组分。正电极和/或负电极具有一定比例的炭黑，所述炭黑具有（依照DINISO9277确定的）至少1m2/g的BET表面积。炭黑特别优选地具有（依照DINISO9277确定的）从1m2/g到30m2/g的范围中的BET表面积。正电极和/或负电极优选地包含以如下比例的炭黑：按重量计从2%到10%，优选地按重量计从2%到5%（基于电极的固体成分的干重）。一般地，电极的干重由所述比例的炭黑的重量和活性材料的重量以及还可选地粘结剂的重量组成。附图说明图1示出了根据本专利技术的电池和参考电池的放电曲线。具体实施方式在第一实验中，DOL对DME的替换导致电容降低，尽管这小于使用一开始提及的另外的第二溶剂组分时的情况。然而，该电容降低可以出人意料地通过使用具有上面提及的BET值的炭黑而显著减小。在优选实施例中，溶剂包括以在从按量计（byvolume）的30%到按量计的60%的范围中的比例的PC以及以在从按量计的40%到按量计的70%的范围中的比例的DOL。在一些特别优选的实施例中，溶剂中的PC和DOL的比例可以合计达按量计的100%。在另外优选的实施例中，除PC和DOL之外，溶剂还可以包括作为第三溶剂组分的碳酸乙烯酯（EC）。已经发现可以通过EC的添加甚至进一步提高本专利技术的电池组的电容值。在这些实施例中，溶剂优选地包括以在从按量计的10%到按量计的60%的范围中的比例的PC，以及以在从按量计的40%到按量计的70%的范围中的比例的DOL，以及以在从按量计的0%到按量计的50%的范围中的比例的EC。在一些特别优选的实施例中，溶剂中的PC和DOL和EC的比例可以合计达按量计的100%。作为所述至少一个锂电解液盐，电解液特别优选地包括高氯酸锂（LiClO4）。电解液盐，特别是LiClO4，优选地以在从按重量计的5%到按重量计的17%（基于液体电解液的总重量，所述液体电解液在该情况下优选地包括上面讨论的溶剂以及所述至少一个锂电解液盐）的范围中的浓度存在于电解液中。可以优选的是，根据本专利技术的电池组的电解液包括添加物。这些添加物已知示例是丙磺酸内酯或者碳酸亚乙烯酯，其可以对锂离子电池组的电解液有着稳定化效果。添加物可以以如下比例存在于电解液中：高达按重量计的10%，优选地高达按重量计的5%（基于液体电解液的总重量，所述液体电解液在该情况下优选地包括上面讨论的溶剂以及所述至少一个锂电解液盐和添加物）。在本专利技术的电池组的特别优选的实施例中，正电极包括作为活性材料的二氧化锰。本专利技术的电池组的负电极在优选实施例中包括作为活性材料的金属锂。在优选实施例中，正电极和/或负电极包含电极粘结剂。这可以例如为羟甲基纤维素或羟甲基纤维素衍生物。作为隔膜，根据本专利技术的电池组可以具有例如聚烯烃隔膜。可以结合从属权利要求从优选实施例的以下描述导出本专利技术的电池组的所描述的特征以及还有另外的特征。所描述的实施例仅为说明的目的服务并且用来给予对本专利技术的较好理解，并且不应当被解释为构成任何限制。（1）根据本专利技术的电池具有包括金属锂的负电极和包括二氧化锰的正电极的测试电池用无DME的电解液浸渍，所述电解液包括溶剂和电解液盐。溶剂包括以下组分：•按量计的43%的PC•按量计的57%的DOL将LiClO4用作电解液盐。这以按重量计的10%的浓度添加到溶剂。除二氧化锰之外，正电极包括按重量计的3%的比例的炭黑。炭黑具有（依照DINISO9277确定的）2m2/g的BET表面积。（2）参考电池以相同的参数制备参考电池。在电解液的生产中，使用经典的DME而不是DOL。溶剂包括以下组分：•按量计的59%的PC•按量计的31.2%的DME将LiClO4用作电解液盐。这以按重量计的9.8%的浓度添加到溶剂。除二氧化锰之外，正电极包括按重量计的3%的比例的炭黑。炭黑具有0.6的BET值。（3）比较研究在关于620Ω电阻的放电的情况下，根据本专利技术的测试电池获得从837到885mAh的电容值。针对参考电池测量到的电容值是从830到857mAh。如果使用其它商用溶剂（例如，EMC或GBL）而不是DME，则会发现在相同放电条件下实现显著更低的电容值。在图1中示出了根据本专利技术的电池的放电曲线（连续且带点的线）和根据参考电池的放电曲线（折线）。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无DME的锂电池组，具有以下特征a. 其包括正电极，b. 其包括负电极，c. 其包括布置在正电极与负电极之间的隔膜，d. 其包括液体电解液，所述液体电解液包括溶剂和至少一个锂电解液盐，并且用所述液体电解液浸渍电极和隔膜，以及另外的附加特征e. 溶剂包括作为第一溶剂组分的碳酸丙烯（PC）以及作为第二溶剂组分的1,3‑二氧戊环（DOL），以及f. 正电极和/或负电极具有一定比例的炭黑，所述炭黑具有至少1m

【技术特征摘要】
2016.06.14 EP 16174349.71.一种无DME的锂电池组，具有以下特征a.其包括正电极，b.其包括负电极，c.其包括布置在正电极与负电极之间的隔膜，d.其包括液体电解液，所述液体电解液包括溶剂和至少一个锂电解液盐，并且用所述液体电解液浸渍电极和隔膜，以及另外的附加特征e.溶剂包括作为第一溶剂组分的碳酸丙烯（PC）以及作为第二溶剂组分的1,3-二氧戊环（DOL），以及f.正电极和/或负电极具有一定比例的炭黑，所述炭黑具有至少1m2/g的BET表面积。2.根据权利要求1所述的电池组，具有附加特征a.溶剂包括以在从按量计的30%到按量计的60%的范围中的比例的PC以及以在从按量计的40%到按量计的70%的范围中的比例的DOL。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：B克赖德勒，H西韦克，
申请(专利权)人：瓦尔达微电池有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE