本发明专利技术的目的是提供一种用于锂电池的电解质的溶剂混合物，该溶剂混合物相对于所述混合物的体积包括：５０－９５体积％的Ｃ↓［２］至Ｃ↓［８］饱和酸的直链酯，和５－５０体积％的Ｃ↓［３］至Ｃ↓［６］饱和环状碳酸酯以及Ｃ↓［３］至Ｃ↓［６］饱和直链碳酸酯，该两种碳酸酯中的仅一种被至少一个卤素原子取代。本发明专利技术还致力于提供一种锂电池，该锂电池包括具有该混合物的液体电解质。根据本发明专利技术的电池能够在直到约－６０℃的范围的温度下工作。本发明专利技术的目的还在于根据本发明专利技术的电池的用途，其使用在直到－６０℃的范围的温度下。
【技术实现步骤摘要】
在极低温度下工作的锂电池
本专利技术涉及一种能够在极低温度下工作的锂电池(直到-60℃)。
技术介绍
锂电池具有电化学堆，该电化学堆包括含有能够在其结构中嵌入锂的电化学活性材料(通常是过渡金属的氧化物，一般是锂化物)的正电极，和提供锂离子的负电极。电极放置在通常由聚烯烃制得的隔膜的任一侧。用非水固体或液体电解质浸渍该电化学堆。该电解质包含溶解在有机溶剂混合物中的锂盐。锂电池的该负电极可以由含碳材料构成，该含碳材料具有在充电中嵌入锂和放电中脱出锂的性能。在充电中，锂离子在负电极还原为锂，以及该锂迁移并且将自身嵌入到含碳材料的结构中。当这种电池的充电在极低温度(-20℃以下)下进行时，由于这种电极的极化增加，因此有时会观察到在负电极的表面形成锂沉积。温度越低以及放电速率越高，那么该沉积就越大。这有害于电池寿命，原因是这降低了电池的可逆容量。在另一方面，它的形成给用户造成了危险，原因是它会导致隔膜穿孔从而导致电池的内部短路。设法降低当电池在极低温度下工作时负电极的极化，并且寻求不具有该缺点的电池。专利文献EP-A-1009057描述了一种可以在-20℃和-30℃下工作的锂电池。其特征在于溶剂包括饱和环状碳酸酯、不饱和环状碳酸酯和至少一种饱和一元羧酸的直链酯，以及负电极具有无氟粘结剂。专利文献JP 10144346描述了一种锂电池，其含有可以与其它非水溶剂混合的碳酸二甲酯的一氟化衍生物作为电解质溶剂，该其它非水溶剂的数目和性质没有具体限定。该电池在-10℃放电时具有优良的性能。专利文献JP 10247519描述了一种锂电池，其包括LiN(CnF2n+1SO2)2型和/或LiC(CmF2m+1SO2)3型的锂盐，其中n＝1、2、3或4，m＝1、2、3或4，-->上述锂盐溶解在饱和环状碳酸酯和直链碳酸酯的混合物中，该饱和环状碳酸酯被一个或多个卤素原子取代或未被取代，该直链碳酸酯被一个或多个卤素原子取代或未被取代。该电解质组合物具有改善电池充电的保存性的优点，特别是在高温下(60℃)电池的延期贮存期间。在2003年4月23-25日第三届法国-日本有关氟的有机化学和电化学的研讨会期间，名称为“Physical and electrolytic properties of monofluorinated dimethylcarbonate”的Y.Sasaki等的出版物描述了一氟代碳酸二甲酯和碳酸亚乙酯的混合物如何能够作为在25℃下循环操作的锂电池的电解质。专利文献EP-A-0 548 449描述了一种用于锂电池电解质的饱和环状碳酸酯、饱和直链碳酸酯和脂肪族羧酸酯(即酯)的混合物。该电池在-10℃放电时具有优良的性能。专利文献EP-A-1 150 374描述了一种具有凝胶电解质的锂电池，该凝胶电解质的溶剂由被一个或多个卤素原子取代的碳酸亚乙酯和一个或多个环状碳酸酯和/或一个或多个直链碳酸酯的混合物组成。这种电池在-20℃放电时具有优良的性能。专利文献JP 2004-014134描述了一种电解质，该电解质包括与其它非水溶剂混合的诸如一氟代碳酸二甲酯的氟取代的饱和直链碳酸酯，对该溶剂的数量和性质没有具体限定。包括这种电解质的电池在充电和放电时具有高产额，并且在高温长期贮存期间其性能没有改变。上述文献都没有描述根据本专利技术的电池。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于锂电池电解质的溶剂混合物，其中溶剂混合物相对于所述混合物的体积包括：50-95体积％的饱和C2至C8酸的直链酯，和5-50体积％的C3至C6饱和环状碳酸酯以及C3至C6饱和直链碳酸酯，其中该两种碳酸酯中的仅一种被至少一个卤素原子取代。根据本专利技术的电池能够在可直到约-60℃的范围的温度下工作。本专利技术的主题还是在可直到-60℃的范围的温度下使用根据本专利技术的电池。-->附图简述图1是示出在低温下充电测试原理的图表。图2A表示在0℃下以速率C部分充电到10％容量后，充满不同电解质的电池的电压变化。图2B表示在0℃下部分循环期间这些电池的电压变化(以C充电-以C/10放电)。图3A表示在-20℃下以速率C部分充电到10％容量后，充满不同电解质的电池的电压变化。图3B表示在-20℃下部分循环期间这些电池的电压变化(以C充电-以C/10放电)。图4A表示在-30℃下以速率C部分充电到10％容量后，充满不同电解质的电池的电压变化。图4B表示在-30℃下部分循环期间这些电池的电压变化(以C充电-以C/10放电)。图5A表示在-39℃下以速率C部分充电到10％容量后，充满不同电解质的电池的电压变化。图5B表示在-39℃下部分循环期间这些电池的电压变化(以C充电-以C/10放电)。图6A表示在-30℃下以速率C部分充电到10％容量后，充满不同电解质并同时包括碳酸亚乙烯酯的电池的电压变化。图6B表示在-30℃下部分循环期间这些电池的电压变化(以C充电-以C/10放电)。图7A表示在-40℃下以速率C部分充电到10％容量后，充满不同电解质并同时包括碳酸亚乙烯酯的电池的电压变化。图7B表示在-40℃下部分循环期间这些电池的电压变化(以C充电-以C/10放电)。图8表示部分循环期间，充满不同电解质并同时包括碳酸亚乙烯酯的电池的电压变化(在-50℃以C充电以及在-40℃以C/10放电)。图9表示部分循环期间，充满不同电解质并同时包括碳酸亚乙烯酯的电池的电压变化(在-60℃以C充电以及在-40℃以C/10放电)。图10A表示在-30℃下以速率C部分充电到10％容量后，充满不同电解质的电池的电压变化。图10B表示在-30℃下部分循环期间这些电池的电压变化(以C充电-以C/10放电)。具体实施方式-->本专利技术的目的是降低在极低温度下该电池充电期间锂电池的负电极的极化，该极低温度也就是低于-20℃。为此，本专利技术提出一种有机溶剂的混合物以用于具有碳阳极的锂电池的电解质，其中在极低温度(-20℃至-60℃)下充电时该锂电池的性能与常规锂电池的性能相比得到了提高。本专利技术提供了用于锂电池的电解质的有机溶剂的三元混合物，其中溶剂混合物相对于所述混合物的体积包括，50-95体积％的C2至C8饱和酸的直链酯，和5-50体积％的C3至C6饱和环状碳酸酯以及C3至C6饱和直链碳酸酯，其中该两种碳酸酯中的仅一种被至少一个卤素原子取代。根据一个实施方式，该取代碳酸酯被单取代。根据一个实施方式，该至少一个卤素原子是氟。饱和酸的直链酯或饱和脂肪族羧酸酯通常指的是分子式R-CO-OR’的化合物，其中R为H或烷基，以及R’为烷基例如CH3(甲基)、CH3-CH2(乙基)等。饱和脂肪族一元羧酸的所述直链酯的实例是R为H时的甲酸酯、R为CH3时的乙酸酯、R为CH3-CH2时的丙酸酯、R为CH3-(CH2)2时的丁酸酯以及R为CH3-(CH2)3时的戊酸酯等。所述直链酯例如选自乙酸酯、丁酸酯和丙酸酯。例如将选择乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯。根据一个实施方式，所述直链酯是乙酸乙酯(EA)。所述饱和环状碳酸酯例如选自异丙二醇碳酸酯(propylene carbonate)、碳酸亚乙酯和丁二醇碳酸酯(butylene carbonate)。根据一个实施方式，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
溶剂混合物，其相对于所述混合物的体积包括： ５０－９５体积％的Ｃ↓［２］至Ｃ↓［８］饱和酸的直链酯，和 ５－５０体积％的Ｃ↓［３］至Ｃ↓［６］饱和环状碳酸酯以及Ｃ↓［３］至Ｃ↓［６］饱和直链碳酸酯，该两种碳酸酯中的仅一种被至少一个卤素原子取代。
【技术特征摘要】
FR 2004-12-17 04134951.溶剂混合物，其相对于所述混合物的体积包括：50-95体积％的C2至C8饱和酸的直链酯，和5-50体积％的C3至C6饱和环状碳酸酯以及C3至C6饱和直链碳酸酯，该两种碳酸酯中的仅一种被至少一个卤素原子取代。2.根据权利要求1的溶剂混合物，其中该取代的碳酸酯是单取代的。3.根据权利要求1的溶剂混合物，其中该至少一个卤素原子是氟。4.根据前述权利要求之一的溶剂混合物，其中所述直链酯选自乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯和丙酸丙酯。5.根据权利要求4的溶剂混合物，其中所述直链酯是乙酸乙酯。6.根据前述权利要求之一的溶剂混合物，其中该饱和环状碳酸酯选自碳酸亚乙酯、异丙二醇碳酸酯和丁二醇碳酸酯。7.根据权利要求6的溶剂混合物，其中该饱和环状碳酸酯是碳酸亚乙酯。8.根据前述权利要求之一的溶剂混合物，其中饱和直链碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯。9.根据权利要求8的溶剂混合物，其中该饱和直链碳酸酯是碳酸二甲酯。10.根据前述权利要求之一的溶剂混合物，其中相对于溶剂的总体积，直链酯的体积比为60-85％。11.根据前述权利要求之一的溶剂混合物，其中相对于溶剂的总体积，饱和环状碳酸酯的体积比为3-30％。12.根据权利要求11的溶剂混合物，其中相对于溶剂的总体积，饱和环状碳酸酯的体积比为10-20％。13.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：C西雷特，C泰西耶，F卡斯泰恩，P比恩桑，
申请(专利权)人：萨弗特公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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