本申请涉及用于电容器辅助蓄电池的浓缩电解质。本公开提供了用于混合锂离子电化学单体电池的电解质体系。所述电化学单体电池包含一种或多种电容器材料并且可以能够在大于或等于约3.6V循环。所述电解质体系包含一种或多种锂盐和溶剂。锂盐在电解质体系中的浓度可为大于或等于约1.0M至小于或等于约30M。溶剂可包含在25℃的粘度为大于或等于约0.5mPa
【技术实现步骤摘要】
用于电容器辅助蓄电池的浓缩电解质
[0001]本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
[0002]本公开涉及用于电容器辅助电化学单体电池(cells)的电解质体系，例如高浓缩电解质体系。
技术介绍
[0003]需要先进的能量存储装置和系统以满足各种产品的能量和/或功率需求，包括汽车产品例如启停系统(例如12V启停系统)、蓄电池辅助系统、混合动力电动汽车("HEV")和电动汽车("EV")。电容器可以在基于功率的应用中提供高功率密度(例如约10kW/kg)，而锂离子蓄电池可以输送高能量密度(例如约100Wh/kg至300Wh/kg)。在各种情况中，电容器辅助蓄电池(capacitor-assisted batteries，"CAB")(例如在单个单体电池芯(single cell core)中与锂离子蓄电池混合的锂离子电容器)可提供数个优点，例如与锂离子蓄电池相比增强的功率容量。例如，集成的电容器材料或超级电容器材料可用于在发动机启动期间提供电流，从而限制在启动期间从锂离子蓄电池的电流抽取，特别是在寒冷天气应用的情况下，例如冷启动(cold-cranking)。
[0004]然而，在某些情况下，电容器辅助系统可经历相对低的能量密度。例如，这样的能量密度可产生于增加的电解质需求，这可能是电容器辅助材料的相对大的表面积和其较低的容量导致的结果。此外，具有相对大的表面积的电容器辅助材料特别易于发生不需要的副反应，例如析气，其可在电容器辅助材料与电解质溶剂反应时发生。因此，开发兼具增强的功率容量和增加的能量密度二者并且还抑制气体产生从而能够成功地使用两种不同电活性材料的电容器辅助蓄电池或混合装置和系统将是合意的，特别是对于汽车应用而言。
技术实现思路
[0005]本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0006]在各个方面中，本公开了提供用于混合锂离子电化学单体电池的电解质体系。所述混合锂离子电化学单体电池包含一种或多种电容器材料并且可以能够在大于或等于约3.6V循环。所述电解质体系包含一种或多种锂盐和在25℃的动态粘度为大于或等于约0.1 mPa
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s至小于或等于约5 mPa
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s的溶剂。所述一种或多种锂盐在所述电解质体系中的浓度可以为大于或等于约1.0M至小于或等于约30M。
[0007]在一个方面中，所述溶剂可包括以下中的一种或多种：线型碳酸酯溶剂、环状碳酸酯溶剂、酯溶剂、亚砜溶剂、砜溶剂、环烷砜(sulfolane)溶剂、腈溶剂、呋喃溶剂、磷酸酯溶剂和内酯溶剂。
[0008]在一个方面中，所述溶剂可选自：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚丙酯(PC)、二甲氧基乙烷(DME)、二甲基亚砜(DMSO)、四亚甲基砜(TMS)、乙腈(AN)、四氢呋喃、磷酸三甲酯(TMP)、γ-丁内酯(γ-BL)和它们的组合。
[0009]在一个方面中，所述溶剂可包括一种或多种共溶剂(co-solvents)。例如，所述溶
mPa
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s至小于或等于约1 mPa
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s。
[0020]在一个方面中，可包含大于或等于约1体积%至小于或等于约80 体积%的所述第一共溶剂，和大于或等于约20体积%至小于或等于约80 体积%的所述第二共溶剂。
[0021]在一个方面中，所述第一共溶剂可包括以下中的一种或多种：线型碳酸酯溶剂、环状碳酸酯溶剂、酯溶剂、亚砜溶剂、砜溶剂、环烷砜溶剂、腈溶剂、呋喃溶剂、磷酸酯溶剂和内酯溶剂；并且所述第二共溶剂可包括以下中的一种或多种：氟化的醚溶剂、2-三氟甲基-3-甲氧基全氟戊烷溶剂、2-氟乙氧基甲氧基乙烷(FEME)溶剂和氟化的线型碳酸酯溶剂。
[0022]在一个方面中，所述第一共溶剂可选自：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚丙酯(PC)、二甲氧基乙烷(DME)、二甲基亚砜(DMSO)、四亚甲基砜(TMS)、乙腈(AN)、四氢呋喃、磷酸三甲酯(TMP)、γ-丁内酯(γ-BL)和它们的组合；并且所述第二共溶剂可选自：1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(HFE)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(TFEE)、甲基九氟丁基醚(MFE)、乙基九氟丁基醚(EFE)、2-三氟甲基-3-甲氧基全氟戊烷、2-氟乙氧基甲氧基乙烷(FEME)、碳酸氟代甲基
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甲基酯(FDMC)、碳酸乙基
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2-氟乙基酯(FDEC)和它们的组合。
[0023]在一个方面中，所述电解质体系可包含大于或等于约0.1重量%至小于或等于约10重量%的一种或多种电解质添加剂。
[0024]在一个方面中，所述一种或多种电解质添加剂可选自：亚硫酸亚乙酯(ES)、1,3-丙磺酸内酯(PS)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸二氟代亚乙酯(DFEC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)和它们的组合。
[0025]在一个方面中，所述一种或多种锂盐可选自：LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiNO3、LiPF6、LiBF4、LiI、LiBr、LiSCN、LiClO4、LiAlCl4、LiB(C2O4)2、LiB(C6H5)4、LiBF2(C2O4)、LiN(SO2F)2、LiPF3(C2F5)3、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2O4)、LiPF3(CF3)3、LiSO3CF3、LiAsF6和它们的组合。
[0026]其它适用领域由本文中提供的描述将变得显而易见。本概述中的描述和具体例子仅意在进行说明并且无意限制本公开的范围。
附图说明
[0027]本文中描述的附图仅用于说明所选实施方案而非所有可能的实施方式的目的，并且无意限制本公开的范围。
[0028]图1是循环锂离子的一个示例性电容器辅助电化学蓄电池(battery)的示意图；图2是包含根据本公开各个方面的高浓缩电解质的可比较的电容器辅助电化学蓄电池的容量保持的图示说明；和图3是包含根据本公开各个方面的高浓缩电解质的可比较的电容器辅助电化学蓄电池的离子电导率的图示说明。
[0029]贯穿附图的几个视图，对应的附图标记指示对应的部分。
具体实施方式
[0030]提供了示例性实施方案从而本公开将是彻底的并将向本领域技术人员充分传达其范围。阐述了许多具体细节，例如具体组合物、组分、装置和方法的例子，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员将显而易见的是，不需要使用具体细节，示例性
实施方案可以具体体现为许多不同的形式，并且它们都不应被视为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。
[0031]本文所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案而无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，否则如本文中所用的那样单数形式"一个"、"一种"和"该"可旨在也包括复数形式。术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于混合锂离子电化学单体电池的电解质体系，所述混合锂离子电化学单体电池包含一种或多种电容器材料并且能够在大于或等于约3.6V循环，其中所述电解质体系包含：一种或多种锂盐，其中所述一种或多种锂盐在所述电解质体系中的浓度为大于或等于约1.0M至小于或等于约30M；和溶剂，其在25℃的动态粘度为大于或等于约0.1 mPa
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s至小于或等于约5mPa
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s。2.根据权利要求1所述的电解质体系，其中所述溶剂包括以下中的一种或多种：线型碳酸酯溶剂、环状碳酸酯溶剂、酯溶剂、亚砜溶剂、砜溶剂、环烷砜溶剂、腈溶剂、呋喃溶剂、磷酸酯溶剂和内酯溶剂。3.根据权利要求2所述的电解质体系，其中所述溶剂选自：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚丙酯(PC)、二甲氧基乙烷(DME)、二甲基亚砜(DMSO)、四亚甲基砜(TMS)、乙腈(AN)、四氢呋喃、磷酸三甲酯(TMP)、γ-丁内酯(γ-BL)和它们的组合；并且所述一种或多种锂盐选自：LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiNO3、LiPF6、LiBF4、LiI、LiBr、LiSCN、LiClO4、LiAlCl4、LiB(C2O4)2、LiB(C6H5)4、LiBF2(C2O4)、LiN(SO2F)2、LiPF3(C2F5)3、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2O4)、LiPF3(CF3)3、LiSO3CF3、LiAsF6和它们的组合。4.根据权利要求1所述的电解质体系，其中所述溶剂包含一种或多种共溶剂，其中所述一种或多种共溶剂的第一共溶剂在25℃的动态粘度为大于或等于约0.5mPa
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s至小于或等于约5mPa
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s，并且所述一种或多种共溶剂的第二共溶剂在25℃的动态粘度为大于或等于约0.1mPa
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s至小于或等于约1mPa
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s。5.根据权利要求4所述的电解质体系，其中所述电解质体系包含大于或等于约1体积%至小于或等于约...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔德文，李喆，张修胜，
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：
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