本发明专利技术涉及电解质分隔物系统，其由熔点低于１００℃且由１，２－二烷基－咪唑鎓阳离子和六氟磷酸根阳离子组成的盐、导电的盐以及陶瓷分隔物组成，本发明专利技术还涉及本发明专利技术电解质分隔物系统在电化学能量储存系统，特别是在锂金属和锂离子电池组中的应用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电解质分隔物系统及其在电化学能量储存系统中的应用。锂离子电池组是具有非常高能量密度(高达180 Wh/kg)的电化学能量 储存系统。特别是在便携式电子设备的领域中，例如在便携式电脑、便携 式摄像机、手持式设备或移动电话(所谓手机)中使用这些锂离子电池组。 其中，负极材料特别包括石墨碳、导电炭黑和合适的粘合剂材料。使用此 "石墨电极"是由于其与(在所谓的"锂金属电池"中使用的)锂金属相 比稳定的循环性能及非常高的操作安全性，尽管石墨碳具有相对Li/Li+为 100-200 mV的非常低的电位。在锂离子电池组充电的过程中，将锂离子引 入到石墨碳中，其中锂离子在此通过接收电子而被还原。在放电的过程 中，逆转此过程。通常，使用具有相对Li/Li+为3.8-4.2V的高电位的锂过渡 金属氧化物，例如LiCo02、 LiNi02或LiMnxNiyCo!—x—y02作为正极材料。锂离子电池组的高能量密度是可以高达4V的电极组合的高电位差 的结果。这样高的电位差对使用的电解质材料提出了高的要求；例如， 使用极性液体与锂盐的组合作为电解质，其中锂盐充当传导离子。在锂 离子电池组的给定条件下，通常现有技术的电解质不是长期稳定的，这 是因为电解质液体和锂的导电盐在负极都可以^皮还原。锂离子电池组才支 术上的耐久性是由于以下情况，即在于负极还原的过程中，常规电解质 的重要组分，例如碳酸亚乙酯在石墨的表面上形成不溶于电解质("固 体电解质界面，，或"SEI")的膜，此膜允许离子传导但阻止电解质进 一步还原。为了提高电导率，通常，在室温下为固体的碳酸亚乙酯与低 粘度溶剂，例如碳酸二曱酯(DMC)或碳酸乙甲酯(EMC)以混合物 的形式使用。这些低粘度添加剂使电解质在高温下易挥发且易燃。成膜 剂和添加剂的混合物无助于电化学能量转化，但会占锂离子电池组电解 质质量可观的部分。 ("Primare und wiederaufladbare Lithiumbatterien"，Script z画Praktikum Anorganisch-Chemische Technologie, TUGraz, 2003年2月，第9, 27页)。Blomgren等人描述了在锂离子电池组中使用离子液体作为电解质材 料(A. Webber, G. E. Blomgren, Advances in Lithium-Ion Batteries(2002 ), 185-232; G. E. Blomgren， J. Power Sources 2003， 119-121， 326-329 )。Covalent Associates在WO 01/093363中描述了 一种由具有有机阳离 子的盐或离子液体和有机溶剂、丙烯酸酯或氟聚合物以及导电盐组成的 不易燃电解质。在JP 2002373704中,Yuasa Corp.描述了由咪唑镜盐(Imidazolium)、锂盐和具有兀键的环酯组成的非水电解质。Mitsubishi Chemicals Industries Ltd.在JP 11307121中描述了一种由基 于季咪唑像或吡啶像离子的离子液体和1-130%体积有机环状化合物组成的电解质。然而，制备并使用基于离子液体的锂离子电池组电解质的早期努力 并不成功，因为在小的电位差下电解质和电极分解，在这种情况下发生 锂？I入(Einlagerung)到石墨中。基于氯化铝的体系(Carlin等人，在Journal of the Electrochemical Society 1994, 141, L21中和Ko歸等人中，在 Chemistry Letters 2001, 1320中)是个例外,但其制备且储存起来复杂， 而且由于含有AlCl3，其是有毒的。而且，观察到锂金属沉积在一些不 含A1C13的体系中，但没有研究沉积金属的稳定性(Fuller等人，在Journal ofthe Electrochemical Society 1997， 144, 3881中)。在不含AlCl3的体系中最近才能够实现将部分锂引入到碳中，但具有非常差的产率和不超 过5-10 )欠牙盾J不(Katayama等人，Electrochemical and Solid State Letters 2003， 6， A96; Sakaebe等人，在203rd Meeting of the Electrochemical Society, Paris, 2003中和Sakaebe等人,在Electrochem. Commun. 2003, 5, 594中)。在其中的两种情况下，使用N-甲基-N-丙基哌啶锱双(三氟 硫烷基)酰亚胺(PP13-TFSI) ( Sakaebe等人，在203rd Meeting of the Electrochemical Society, Paris, 2003中和Sakaebe等人，在Electrochem. Commun. 2003， 5， 594中)，在另一种情况下，将碳酸亚乙酯混入到 正己基三甲基铵双(三氟硫烷基)酰亚胺中(Katayama等人，在 Electrochemical and Solid State Letters 2003 ， 6， A96中)。还令人感兴 趣的是PP13-TFSI以及其它季铵盐中的锂金属看起来具有某种稳定性， 正如Li/LiCo〇2电池的循环曲线所证明的(Sakaebe等人，在Electrochem. Commun. 2003, 5， 594中)。最近，Hewlett等人能够表明在由基于吡 咯烷餘(Pyrrolidinium )组成的离子液体中将锂高度可逆的沉积在铂上是可能的(Hewlett等人，在Electrochemical and Solid State Letters 2004, 7， A97中)。因此，本专利技术的目的是提供一种电解质分隔物系统，其在锂离子电 池组中不显示电化学转变，并且在充放电的过程中使电极几乎不经受不 可逆的电化学变化。在此专利技术的范围中，将电解质分隔物系统理解为指的是电解质和分 隔物的组合。意外地，发现这样一种电解质分隔物系统使混合成膜剂变得多余而 在充电/放电循环的过程中锂离子电池组的电极不受电化学侵蚀，所述电 解质分隔物系统具有电解质和陶瓷分隔物，所述电解质含A)基础组分、 B)以基础组分计，0-10%重量的添加剂和C)导电的盐，此导电的盐以 0.25摩尔/ (升基础组分)到溶解度极限的量存在于基础组分中，所述组 分A)由Al )至少一种熔点低于IO(TC、基于以下结构的离子液体，和 A2 ) 0-70 ppm ( m/m )的水组成，其中R和R'彼此独立地是线型的或支化的，饱和或不饱和的，取代或 未取代的烷基。此专利技术的优点在于电解质润湿本专利技术电解质分隔物系统的陶瓷分隔 物显箸优于由聚合材料制备的常规分隔物。由于陶瓷分隔物的较好润湿 性，可以更迅速地用电解质充满使用本专利技术电解质分隔物系统构造的锂 离子电池组。此外，因为与电极的接触得到改善，所以提高了对高充放 电电流强度的载荷能力。相比之下，由聚合物材料制备的分隔物在它们 的表面光滑度、材料劲度和它们的颜色方面明显受到本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电解质分隔物系统，其特征在于，该电解质分隔物系统含有陶瓷分隔物和由以下组分组成的电解质， Ａ）由以下组分组成的基础组分 Ａ１）至少一种熔点低于１００℃、基于以下结构的离子液体 ＊＊＊ 其中Ｒ、Ｒ’彼此独立地是线型的或支化的，饱和或不饱和的，取代或未取代的烷基，和 Ａ２）０－７０ｐｐｍ（ｍ／ｍ）的水，和 Ｂ）以基础组分计，０－１０％重量的添加剂，和 Ｃ）导电的盐，此导电的盐以０．２５ｍｏｌ／（升基础组分）到溶解度极限的量存在于基础组分中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M霍尔扎普费尔，P诺瓦克，C乔斯特，A普罗迪施瓦布，V亨尼格，C海英，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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