一种液态电解介质及其在固态电解质锂电池的运用制造技术

一种液态电解介质，其包含：一氟化醚类；二碳酸酯类；一锂盐；其中：该氟化醚类与二该碳酸酯类为无极性或低极性溶剂；以及该锂盐为非六氟磷酸锂，浓度以不超过该溶剂饱和浓度进行配比；本发明专利技术所提供的液态电解介质与硫化物固态电解质兼容，并可避免高电压分解，不需改变既有的工厂正极产线制程，可维持正极本身以及接口的高导离性，固态电解质也不会被液态电解介质攻击的双重效果。质攻击的双重效果。质攻击的双重效果。

【技术实现步骤摘要】
一种液态电解介质及其在固态电解质锂电池的运用


[0001]本专利技术涉及一种液态电解介质，尤其涉及一种具有固态硫化物电解质兼容性的液态电解介质。
[0002]本专利技术所提供的液态电解介质首要应用将于含有硫化物电解质的固态锂电池中，并且以下将以此首要应用加以详细描述与说明，但本专利技术并非仅限于此单一应用中，其它能够发挥相同或等效功能的应用皆应涵盖于本专利技术所宣称的范围内。

技术介绍

[0003]市售的锂电池中通常含有电解液，电解液是一种具有极性的溶剂，可润湿锂电池的电极粉体间孔隙以及减少电极界面阻抗，导离性增高。然而此具有极性的电解液若运用在使用固态电解质的固态锂电池时，其中固态电解质会被极性溶剂攻击，以致固态电解质表面与结构被分解、破坏，丧失应有特性与性能，当然也会导致锂电池的效能下降。
[0004]另一方面，使用极性溶剂作为电解液运用于全固态电解质锂电池的正极以及正极与固态电解质之间的接口，甚至也可以运用于粉体型态的负极端，由于电解液体容易在电极本身以及与固态电解质的界面形成阻抗，加工手艺上需增加许多处理电极的步骤，无疑造成生产制造成本提高。

技术实现思路

[0005]为了解决既有技术极性电解液会造成固态电解质分解、破坏并丧失应有特性的问题，本专利技术提供一种液态电解介质，其包含：一氟化醚类；二碳酸酯类；一锂盐；其中：该氟化醚类与二该碳酸酯类为无极性或低极性溶剂，分别摩尔比例为5～40％、30～60％、5～35％；以及该锂盐为非六氟磷酸锂，其浓度为温度介于
‑
10～60℃下，混合于该氟化醚类与二该碳酸酯类的该无极性或低极性溶剂时，不超过该锂盐在该无极性或低极性溶剂的饱和浓度。
[0006]其中，该氟化醚类包含1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,3,3
‑
四氟丙基醚；以及二该碳酸酯类分别为碳酸氟亚乙酯与碳酸甲乙酯。
[0007]其中，该锂盐包含双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、过氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、四氯铝酸锂、四氯镓酸锂、硝酸锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、硫氰酸锂、五氟磺酸锂、三氟碳酸锂、氟磺酸锂、四(五氟苯基)硼酸锂、三氟甲磺酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种或混合。
[0008]较佳地，该锂盐混合于该氟化醚类与二该碳酸酯类的该无极性或低极性溶剂时，浓度介于0.5M～4M。
[0009]本专利技术也同时提供上述液态电解介质应用于固态电解质锂电池，其包含：一正极，该正极包含一正极材料与一固态电解质接触；该正极材料为粉状或颗粒状结构并充满如上述的液态电解介质。
[0010]其中，该固态电解质锂电池进一步包含一负极，该液态电解介质充满于该负极中。
[0011]其中，该固态电解质包含硫化物固态电解质或氧化物固态电解质。
[0012]较佳地，该硫固态电解质包含(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5；(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与锂化合物的混合物；(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与硫化合物的混合物；(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与锂化合物、硫化合物的混合物，其中上述x皆为小于100的正整数。
[0013]较佳地，该硫化物固态电解质中，该锂化合物包含氯化锂、溴化锂、碘化锂或其任意组合；以及该硫化物包含二硫化锗、二硫化硅、二硫化锡、二硫化钼、硫化铝、硫化镍或其任意组合。
[0014]其中，该正极材料包含LiNixMnyCozO2，其中x+y+z为任意数总和＝1；LiNixAlyCozO2，其中x+y+z为任意数总和＝1；LiMPO4，其中M为铁、钴、镍、锰或其组合；LiMSO4F，其中M为铁、钴、镍、锰、铝或其组合；Li2M，其中M为硫、硒、鍗或其组合。
[0015]较佳地，该正极材料包含LiNi
0.8
Mn
0.1
Co
0.1
O2。
[0016]与相比技术相比，本专利技术具有以下有益功效与优点：
[0017]本专利技术提供一种含低自由极性溶剂的电解液，此液态电解介质与硫化物固态电解质兼容，并可避免高电压分解，不需改变既有的工厂正极产线制程，可维持正极本身以及接口的高导离性，固态电解质也不会被电解液攻击导致表面与结构被分解破坏等双重效果。
附图说明
[0018]本专利技术将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
[0019]图1为本专利技术将该液态电解介质应用于无阳极固态电解质锂电池的较佳实施例示意图。
[0020]图2A、2B为本专利技术较佳实施例1与对比例2的电化学阻抗分析。
[0021]图3为对比例1的放电电容量与电压关系。
[0022]图4A与图4B为本专利技术较佳实施例1、2的放电电容量与电压关系。
[0023]图5A为将实施例1充满该正极材料后的全电池示意图。
[0024]图5B为对应将图5A所示的全电池直接用剪刀裁切后的示意图。
[0025]符号说明：
[0026]10 正极
[0027]11 正极材料
[0028]12 液态电解介质
[0029]13 固态电解质
具体实施方式
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本专利技术应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
[0031]应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别
的不同组件、组件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
[0032]如本专利技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
[0033]本专利技术中使用了流程图用来说明根据本专利技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
[0034]<液态电解介质>
[0035]本专利技术所述的液态电解介质较佳实施例包含以下成分所形成的液态溶液：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态电解介质，其特征在于，包含：一氟化醚类；二碳酸酯类；一锂盐；其中：该氟化醚类与二该碳酸酯类为一无极性或低极性溶剂，分别摩尔比例为5～40％、30～60％、5～35％；以及该锂盐为非六氟磷酸锂，其浓度为温度介于
‑
10～60℃下，混合于该氟化醚类与二该碳酸酯类的该无极性或低极性溶剂时，不超过该锂盐在该无极性或低极性溶剂的饱和浓度。2.如权利要求1所述的液态电解介质，其特征在于：该氟化醚类包含1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,3,3
‑
四氟丙基醚；以及二该碳酸酯类分别为碳酸氟亚乙酯与碳酸甲乙酯。3.如权利要求1或2所述的液态电解介质，其特征在于：该锂盐包含双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、过氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、四氯铝酸锂、四氯镓酸锂、硝酸锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、硫氰酸锂、五氟磺酸锂、三氟碳酸锂、氟磺酸锂、四(五氟苯基)硼酸锂、三氟甲磺酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种或混合。4.如权利要求1或2所述的液态电解介质，其特征在于：该锂盐混合于该氟化醚类与二该碳酸酯类的该无极性或低极性溶剂时，浓度介于0.5M～4M。5.一种固态电解质锂电池，其特征在于，至少包含：一正极，该正极包含一正极材料与一固态电解质接触；该正极材料为粉状或颗粒状结构并充满如权利要求1～3中任一项所述的液态电解介质。6.如权利要求5所述的固态电解质锂电池，其特征在于：该固态电解质锂电池进一步包含一负极。7.如权利要求6所述的固态电解质锂电池，其特征在于：该液态电解介质充满于该负极中。8.如权利要求5所述的固态电解质锂电池，其特征在于：该固态...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄炳照，吴溪煌，蒋仕凯，苏威年，陈劲闳，杨盛强，
申请(专利权)人：黄炳照，
类型：发明
国别省市：