用于锂离子电容器的电解质制剂制造技术

一种锂离子电容器，其包括阴极、阳极、阴极与阳极之间的隔膜、以及电解质，所述电解质包含溶剂、锂盐、以及一种或多种添加剂，所述一种或多种添加剂选自由以下组成的组：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、二甲基乙酰胺(DMAc)、氢氟醚支化的环状碳酸酯、氢氟醚碳酸亚乙酯(HFEEC)、氢氟醚(HFE)和氟化碳酸亚乙酯(FEC)。电解质可包括基于碳酸酯的溶剂和一种或多种溶剂组分和/或以下中的一种或多种：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、二甲基乙酰胺(DMAc)、氢氟醚支化的环状碳酸酯、氢氟醚碳酸亚乙酯(HFEEC)、氢氟醚(HFE)和氟化碳酸亚乙酯(FEC)。此外，锂盐为LiPF6。图为示出在约65℃的温度下循环的锂离子电容器的阳极测量的循环伏安法的图，其中锂离子电容器包括具有以下组成的电解质：EC‑PC‑DEC(碳酸亚乙酯‑碳酸亚丙酯‑碳酸二乙酯)溶剂中1.2摩尔(M)的LiPF6。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂离子电容器的电解质制剂
本专利技术涉及能量储存装置，特别涉及能量储存装置的电解质(electrolyte，电解液)组成。
技术介绍
各种类型的能量储存装置可用来驱动电子装置，包括例如电容器、电池、电容器-电池混合体和/或燃料电池。具有改进的电解质制剂(electrolyteformulation，电解质配制剂，电解质配方)的能量储存装置(例如锂离子电容器)可有助于改进电容器的电性能。
技术实现思路
为了对本专利技术和所获得的相对于现有技术的优点进行概括的目的，本文描述了本专利技术的某些目的和优点。在本专利技术任何特定的实施方式中可能并不会获得所有的这些目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，可以获得或优化如本文所教导的一个优点或一组优点但又不一定获得本文可能教导或建议的其它目的或优点的方式体现或实施本专利技术。在第一方面，提供了一种锂离子电容器，其包括阴极、阳极、阴极与阳极之间的隔膜、电解质，所述电解质包括溶剂、锂盐、以及一种或多种添加剂，其中一种或多种添加剂选自由以下组成的组：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氢氟醚碳酸亚乙酯(hydrofluorinatedetherethylenecarbonate，氢氟化醚碳酸亚乙酯)(HFEEC)、二甲基乙酰胺(DMAc)、氢氟醚(hydrofluorinatedether，氢氟化醚)(HFE)、氢氟醚支化的环状碳酸酯(hydrofluorinatedetherbranchedcycliccarbonate，具有氢氟醚支链的环状碳酸酯)、以及氟化碳酸亚乙酯(FEC)、及其组合；并且其中电解质以约0.5wt％至约5wt％包含一种或多种添加剂中的每一种。在第一方面的一个实施方式中，锂离子电容器的溶剂(lithiumioncapacitorsolvent，锂离子电容器溶剂)包含一种或多种碳酸酯。在第一方面的一个实施方式中，一种或多种碳酸酯选自由以下组成的组：EC(碳酸亚乙酯)、PC(碳酸亚丙酯)、DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、及其组合。在第一方面的一个实施方式中，溶剂包含选自由以下组成的组的酯：MP(丙酸甲酯)、EB(丁酸乙酯)、MB(丁酸甲酯)、EA(乙酸乙酯)、及其组合。在第一方面的一个实施方式中，锂盐为LiPF6。在第一方面的一个实施方式中，LiPF6在电解质中以约0.8至1.4M的浓度存在。在第一方面的一个实施方式中，LiPF6在电解质中以约0.6至0.95M的浓度存在。在第一方面的一个实施方式中，溶剂包含EC/PC/DEC、EC/DEC/DMC/EB、EC/EMC、EC/EMC/MP、EC/DEC/DMC/EMC、或EC/DMC/EB。在第一方面的一个实施方式中，溶剂包含体积比为约3:1:4的EC/PC/DEC、体积比为约1:1:1:1的EC/DEC/DMC/EB、体积比为约3:7的EC/EMC、体积比为约1:1:8的EC/EMC/MP、体积比为约1:1:1:2的EC/DEC/DMC/EMC、或者体积比为约1:1:1的EC/DMC/EB。在第二方面，提供了一种锂离子电容器，其包含阴极、阳极、阴极与阳极之间的隔膜、以及电解质，所述电解质包含溶剂、锂盐、以及一种或多种添加剂，其中一种或多种添加剂选自由以下组成的组：阳极钝化膜形成剂、阴极保护和过充电保护剂(cathodeprotectionandoverchargeprotectionagent)、电解质稳定剂、及其组合，并且其中电解质以约0.5wt％至约5wt％包含一种或多种添加剂中的每一种。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为选自由以下组成的组的阳极钝化膜形成剂：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟化碳酸亚乙酯(FEC)、氢氟醚碳酸亚乙酯(HFEEC)、及其组合。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为碳酸乙烯亚乙酯(VEC)。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为氟化碳酸亚乙酯(FEC)。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为氢氟醚碳酸亚乙酯(HFEEC)。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为选自由以下组成的组的阴极保护和过充电保护剂：二甲基乙酰胺(DMAc)、氢氟醚(HFE)、及其组合。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为二甲基乙酰胺(DMAc)。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为氢氟醚(HFE)。在第二方面的一个实施方式中，添加剂为选自氟化碳酸亚乙酯(FEC)的电解质稳定剂。在第二方面的一个实施方式中，溶剂包含一种或多种选自由以下组成的组的碳酸酯：EC(碳酸亚乙酯)、PC(碳酸亚丙酯)、DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、及其组合。在第二方面的一个实施方式中，锂盐为LiPF6。在第二方面的一个实施方式中，阳极为由干颗粒混合物形成的独立干颗粒电极(free-standingdryparticleelectrode)。在第三方面，提供了一种用来制造锂离子电容器的方法，其包括提供阴极，提供阳极，将隔膜置于阴极与阳极之间，将阴极、阳极和隔膜插入壳体中，向壳体中添加电解质，并将电解质与阴极和阳极接触，其中电解质包含溶剂、锂盐、以及一种或多种添加剂，其中一种或多种添加剂选自由以下组成的组：阳极钝化膜形成剂、阴极保护和过充电保护剂、以及电解质稳定剂、及其组合，并且其中电解质以约0.5wt％至约5wt％包含一种或多种添加剂中的每一种。在第三方面的一个实施方式中，阳极包括集流体和使用干法由干颗粒混合物形成的电极膜。在第三方面的一个实施方式中，溶剂包含一种或多种碳酸酯。在第三方面的一个实施方式中，一种或多种碳酸酯选自由以下组成的组：EC(碳酸亚乙酯)、PC(碳酸亚丙酯)、DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、及其组合。在第三方面的一个实施方式中，溶剂包含选自由以下组成的组的酯：MP(丙酸甲酯)、EB(丁酸乙酯)、MB(丁酸甲酯)、EA(乙酸乙酯)、及其组合。在第三方面的一个实施方式中，锂盐为LiPF6。在第三方面的一个实施方式中，LiPF6在电解质中以约0.8至1.4M的浓度存在。在第三方面的一个实施方式中，LiPF6在电解质中以约0.6至0.95M的浓度存在。在第三方面的一个实施方式中，溶剂包含EC/PC/DEC、EC/DEC/DMC/EB、EC/EMC、EC/EMC/MP、EC/DEC/DMC/EMC、或EC/DMC/EB。在第三方面的一个实施方式中，溶剂包含体积比为约3:1:4的EC/PC/DEC、体积比为约1:1:1:1的EC/DEC/DMC/EB、体积比为约3:7的EC/EMC、体积比为约1:1:8的EC/EMC/MP、体积比为约1:1:1:2的EC/DEC/DMC/EMC、或者体积比为约1:1:1的EC/DMC/EB。附图说明本公开的这些和其它特征、方面和优点将参考某些实施方式的附图进行描述，其旨在说明某些实施方式，而不是对本专利技术进行限制。图1显示根据一个实施方式的能量储存装置的实例的侧截面示意图。图2是显示包含EC-PC-DEC电解质(其不包括添加剂)的锂离子电容器的阳极的循环伏安法曲线的图。图3A和图3B是显示包含EC-PC-D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电容器，包括：阴极；阳极；所述阴极与所述阳极之间的隔膜；以及电解质，所述电解质包括溶剂、锂盐、以及一种或多种添加剂；其中所述一种或多种添加剂选自由以下组成的组：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氢氟醚碳酸亚乙酯(HFEEC)、二甲基乙酰胺(DMAc)、氢氟醚(HFE)、氢氟醚支化的环状碳酸酯、氟化碳酸亚乙酯(FEC)、以及它们的组合；并且其中所述电解质以约0.5wt％至约5wt％包含所述一种或多种添加剂中的每一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.01 US 62/302,059;2017.02.24 US 15/442,0801.一种锂离子电容器，包括：阴极；阳极；所述阴极与所述阳极之间的隔膜；以及电解质，所述电解质包括溶剂、锂盐、以及一种或多种添加剂；其中所述一种或多种添加剂选自由以下组成的组：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氢氟醚碳酸亚乙酯(HFEEC)、二甲基乙酰胺(DMAc)、氢氟醚(HFE)、氢氟醚支化的环状碳酸酯、氟化碳酸亚乙酯(FEC)、以及它们的组合；并且其中所述电解质以约0.5wt％至约5wt％包含所述一种或多种添加剂中的每一种。2.根据权利要求1所述的锂离子电容器，其中所述溶剂包括一种或多种碳酸酯。3.根据权利要求2所述的锂离子电容器，其中所述一种或多种碳酸酯选自由以下组成的组：EC(碳酸亚乙酯)、PC(碳酸亚丙酯)、DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、以及它们的组合。4.根据权利要求3所述的锂离子电容器，其中所述溶剂包括EC/PC/DEC、EC/DEC/DMC/EB、EC/EMC、EC/EMC/MP、EC/DEC/DMC/EMC、或EC/DMC/EB。5.根据权利要求4所述的锂离子电容器，其中所述溶剂包括体积比为约3:1:4的EC/PC/DEC、体积比为约1:1:1:1的EC/DEC/DMC/EB、体积比为约3:7的EC/EMC、体积比为约1:1:8的EC/EMC/MP、体积比为约1:1:1:2的EC/DEC/DMC/EMC、或体积比为约1:1:1的EC/DMC/EB。6.根据权利要求1所述的锂离子电容器，其中所述溶剂包括选自由以下组成的组的酯：MP(丙酸甲酯)、EB(丁酸乙酯)、MB(丁酸甲酯)、EA(乙酸乙酯)、以及它们的组合。7.根据权利要求1所述的锂离子电容器，其中所述锂盐为LiPF6。8.根据权利要求7所述的锂离子电容器，其中所述LiPF6在所述电解质中以约0.8至1.4M的浓度存在。9.根据权利要求7所述的锂离子电容器，其中所述LiPF6在所述电解质中以约0.6至0.95M的浓度存在。10.一种锂离子电容器，包括：阴极；阳极；所述阴极与所述阳极之间的隔膜；以及电解质，所述电解质包括溶剂、锂盐、以及一种或多种添加剂；其中所述一种或多种添加剂选自由以下组成的组：阳极钝化膜形成剂、阴极保护和过充电保护剂、电解质稳定剂、以及它们的组合；并且其中所述电解质以约0.5wt％至约5wt％包含所述一种或多种添加剂中的每一种。11.根据权利要求10所述的锂离子电容器，其中所述添加剂为选自由以下组成的组的阳极钝化膜形成剂：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟化碳酸亚乙酯(FEC)、氢氟醚碳酸亚乙酯(HFEEC)、以及它们的组合。12.根据权利要求11所述的锂离子电容器，其中所述添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)。13.根据权利要求11所述的锂离子电容器，其中所述添加剂为碳酸乙烯亚乙酯(VEC)。14.根据权利要求11所述的锂离子电容器，其中所述添加剂为氟化碳酸亚乙酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑塔那姆·拉曼，习笑梅，叶向荣，洪剑，
申请(专利权)人：麦斯韦尔技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US