用于电化学装置的稳定运行的低易燃性电解质制造方法及图纸

本申请公开了用于电化学装置例如可再充电电池、超级电容器和传感器的稳定运行的低易燃性和不易燃的局部超浓缩电解质(LSE)。本申请还公开了包括低易燃性和不易燃的LSE的电化学装置，例如可再充电电池、超级电容器和传感器。低易燃性和不易燃的LSE包括活性盐，包含阻燃化合物的溶剂，其中所述活性盐可溶于所述溶剂中，以及所述活性盐在其中不可溶或难溶的稀释剂。在某些实施方案中，例如当溶剂和稀释剂不可混溶时，LSE还包括桥溶剂。

Low flammability electrolyte for stable operation of electrochemical devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电化学装置的稳定运行的低易燃性电解质致谢政府支持本专利技术是在由美国能源部授予的合约编号DE-AC05-76RL01830和DE-AC02-05CH11231下，由政府支持进行的。政府拥有本专利技术中的某些权利。
本专利技术涉及用于电化学装置的稳定运行的低易燃性和不易燃电解质，所述电解质的某些实施方案包括活性盐，包含阻燃化合物的溶剂，其中所述活性盐可溶于所述溶剂中，以及所述活性盐在其中不溶或难溶的稀释剂。
技术实现思路
本申请公开了低易燃性和不易燃的局部超浓缩电解质(LSE，也称为局部高浓度电解质(LHCE))和包括低易燃性或不易燃LSE的电化学体系的实施方案。低易燃性或不易燃LSE包括活性盐，包含阻燃化合物的溶剂，其中所述活性盐可溶于所述溶剂中，以及稀释剂，其中所述活性盐在所述稀释剂中的溶解度比所述活性盐在所述溶剂中的溶解度小至少10倍。在一些实施方案中，LSE包含至少5重量％的阻燃化合物。在任何或所有前述实施方案中，所述阻燃化合物可以包含有机磷酸酯、有机亚磷酸酯、有机膦酸酯、有机磷酰胺、有机或无机磷腈，其他含磷化合物或其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电解质，其包含：/n活性盐；/n包含阻燃化合物的溶剂，其中所述活性盐可溶于所述溶剂中；和/n稀释剂，其中所述活性盐在所述稀释剂中的溶解度比所述活性盐在所述溶剂中的溶解度小至少10倍，并且/n其中所述电解质包含至少5重量％的阻燃化合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171019 US 15/788,1881.电解质，其包含：
活性盐；
包含阻燃化合物的溶剂，其中所述活性盐可溶于所述溶剂中；和
稀释剂，其中所述活性盐在所述稀释剂中的溶解度比所述活性盐在所述溶剂中的溶解度小至少10倍，并且
其中所述电解质包含至少5重量％的阻燃化合物。


2.根据权利要求1所述的电解质，其中所述阻燃化合物包含有机磷酸酯、有机亚磷酸酯、有机膦酸酯、有机磷酰胺、磷腈或其任意组合。


3.根据权利要求2所述的电解质，其中所述阻燃化合物包含磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯、双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、苯基膦酸二乙酯、双(2,2,2-三氟乙基)甲基膦酸酯、六甲基磷酰胺、六甲氧基磷腈、六氟磷腈或其任意组合。


4.根据权利要求1所述的电解质，其中所述溶剂还包含助溶剂，其中所述活性盐可溶于所述助溶剂中。


5.根据权利要求4所述的电解质，其中所述助溶剂包含醚溶剂、碳酸酯溶剂、二甲基亚砜或其任意组合。


6.根据权利要求4所述的电解质，其中所述助溶剂包含1,2-二甲氧基乙烷(DME)、1,3-二氧戊环(DOL)、烯丙基醚、二甘醇醚、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮(VEC)、4-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮(MEC)、4,5-二亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基砜(DMS)、乙基甲基砜(EMS)、乙基乙烯基砜(EVS)、四亚甲基砜(TMS)、丁酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、乙腈、丁二腈、三烯丙基胺、三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯或其任意组合。


7.根据权利要求1所述的电解质，其中：
(i)所述活性盐在所述电解质中的摩尔浓度在0.5M至2M的范围内；或
(ii)所述活性盐在所述溶剂中的摩尔浓度为每升所述溶剂大于3摩尔活性盐；或
(iii)所述活性盐在所述电解质中的摩尔浓度比所述活性盐在不存在所述稀释剂的所述溶剂中的摩尔浓度小至少20％；或
(iv)(i)、(ii)和(iii)的任意组合。


8.根据权利要求1所述的电解质，其中：
(i)所述活性盐与所述溶剂的摩尔比在0.33至1.5的范围内；或
(ii)所述溶剂与所述稀释剂的摩尔比在0.2至5的范围内；或
(iii)同时满足(i)和(ii)。


9.根据权利要求1所述的电解质，其中：
(i)所述溶剂的至少90％的分子与所述活性盐的阳离子缔合；或
(ii)所述稀释剂的少于10％的分子与所述活性盐的阳离子缔合；或
(iii)同时满足(i)和(ii)。


10.根据权利要求1所述的电解质，其中所述活性盐包含锂盐或锂盐混合物、钠盐或钠盐混合物、钾盐或钾盐混合物，或镁盐或镁盐混合物。


11.根据权利要求1所述的电解质，其中所述活性盐包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)、双(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂(LiBETI)、双(氟磺酰基)酰亚胺钠(NaFSI)、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺钠(NaTFSI)、双(草酸根)硼酸锂(LiBOB)、双(草酸根)硼酸钠(NaBOB)、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiClO4、二氟草酸硼酸锂阴离子(LiDFOB)、LiI、LiBr、LiCl、LiSCN、LiNO3、Li2SO4或其任意组合。


12.根据权利要求1所述的电解质，其中：
所述活性盐为(i)LiFSI、LiTFSI或其组合，或(ii)NaFSI、NaTFSI或其组合；
所述溶剂包含磷酸三乙酯、磷酸三甲酯或其组合；且
所述活性盐在所述电解质中的摩尔浓度在0.75M至1.5M的范围内。


13.根据权利要求1所述的电解质，其中所述稀释剂包含氟代烷基醚。


14.根据权利要求1所述的电解质，其中所述稀释剂包含1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、双(2,2,2-三氟乙基)醚(BTFE)、1,1,2,2,-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(TFTFE)、甲氧基九氟丁烷(MOFB)、乙氧基九氟丁烷(EOFB)或其任意组合。


15.根据权利要求1至14中任一项所述的电解质，其中所述溶剂与所述稀释剂不可混溶，所述电解质还包含与所述溶剂具有不同组成且与所述稀释剂具有不同组成的桥溶剂，其中所述桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继光，陈书如，W·徐，X·曹，X·任，
申请(专利权)人：巴特尔纪念研究院，
类型：发明
国别省市：美国;US