用于锂离子电池的电解质添加剂制造技术

本公开整体涉及电池单元，并且更具体地涉及在锂离子电池单元中使用的电解质添加剂。及在锂离子电池单元中使用的电解质添加剂。及在锂离子电池单元中使用的电解质添加剂。

【技术实现步骤摘要】
用于锂离子电池的电解质添加剂
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119(e)要求2021年6月17日提交的名称为“Electrolyte Additives for Lithium Ion Batteries”的美国专利申请63/211,836的权益，该专利申请全文以引用方式并入本文。


[0003]本公开整体涉及电池单元，并且更具体地涉及在锂离子电池单元中使用的电解质添加剂。

技术介绍

[0004]锂离子电池广泛用作消费性电子产品中的电源。消费性电子产品需要能够传送较高体积能量密度并且维持更多放电
‑
充电循环的锂离子电池。锂离子电池通常以高达4.45V(全电池电压)的电压工作。
[0005]电池寿命周期可能由于正极结构的不稳定性和电解质劣化而缩短。正极材料的稳定性可以通过LiCoO2的改性(诸如掺杂和表面涂覆)来改善。在开发既能够实现高体积能量密度又能够实现长电池循环寿命的电解质方面只取得了有限的进展。大多数现有的电解质形成稳定的正极
‑
电解质(CEI)和/或固体
‑
电解质中间相(SEI)的能力很差，导致快速的界面阻抗增长和容量衰减。

技术实现思路

[0006]在第一方面，本公开涉及一种电解质流体电解质流体，所述电解质流体包含式(I)化合物：
[0007][0008]其中m为大于或等于1并且小于或等于5的整数。在各个方面，m可以大于2并且小于4，等于3。阴离子可以是本领域已知的任何阴离子，包括本文所述的那些阴离子。
[0009]在第二方面，化合物为式(II)化合物
[0010][0011]在第三方面，该电解质流体包含选自下列的电解质盐：LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiSO3CF3、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF3)2、LiBC4O8、Li[PF3(C2CF5)3]、LiC(SO2CF3)3，以及它们的组合。
[0012]在第四方面，该电解质流体包含选自下列的溶剂：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙酸乙酯(EP)、丁酸丁酯(BB)、乙酸甲酯(MA)、丁酸甲酯(MB)、丙酸甲酯(MP)、碳酸丙烯酯(PC)、乙酸乙酯(EA)、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯(BP)、乙酸丙酯(PA)和乙酸丁酯(BA)，以及它们的组合。
[0013]在第五方面，该电解质流体包含选自下列的添加剂：(LiDFOB)、丙
‑1‑
烯
‑
1,3
‑
磺酸内酯(PES)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、琥珀腈(SN)、碳酸乙烯基酯(VC)、己二腈(ADN)、乙二醇双(2
‑
氰基乙基)醚(EGPN)、1,3,6
‑
己烷三腈(HTCN)，以及它们的组合。
[0014]在第六方面，本公开涉及一种电池单元。该电池单元可以包括正极和负极，其中正极具有设置在正极集流体上的正极活性材料，负极具有设置在负极集流体上的负极活性材料。负极朝向正极取向，使得负极活性材料面向正极活性材料。隔板设置在正极活性材料与负极活性材料之间。如本文所述的电解质流体设置在正极与负极之间。在一些变型中，该电池单元可以具有高于包括不包含式(I)化合物的电解质流体的电池单元在25℃处的放电比容量。在另外的变型中，该电池单元在循环200处的能量存留比在不存在该式(I)化合物的情况下包括该电解质流体的电池单元的能量存留高至少20％。在又一变型中，与在不存在该式(I)化合物的情况下包括该电解质流体的电池单元相比，该电池单元在循环200处的RSS降低至少40％。
附图说明
[0015]通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：
[0016]图1为根据例示性实施方案的电池单元的俯视图；
[0017]图2为根据例示性实施方案的电池单元的透视图；
[0018]图3描绘了根据例示性实施方案，与含有具有1％Pyr14CNFSI的对照电解质配制物的电池相比，含有对照电解质配制物的电池的放电比容量；
[0019]图4描绘了根据例示性实施方案，与包含1％Pyr14CNFSI的对照相比，对照电解质在45℃处操作的电池在循环200处的循环能量存留；
[0020]图5描绘了根据例示性实施方案，对于在45℃处操作的电池，具有对照电解质和包含1％Pyr14CNFSI的对照电解质的电池在循环200处在循环202处的循环RSS；
[0021]图6为根据例示性实施方案，对于具有对照电解质和包含1％Pyr14CNFSI的电解质
的电池，在45℃处归一化至循环26的0.2C能量存留作为循环计数的函数的曲线图；并且
[0022]图7描绘了根据例示性实施方案，对于具有对照电解质和包含1％Pyr14CNFSI的电解质的电池，在45℃处RSS作为电池循环计数的函数的曲线图。
具体实施方式
[0023]现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。
[0024]图1示出了根据一个实施方案的电池单元100的俯视图。电池单元100可对应于用于给消费、医疗、航空、国防和/或运输应用中使用的设备供电的锂离子或锂聚合物电池单元。电池单元100包括具有多个层的叠堆102，所述多个层包括具有阴极活性涂层的阴极、隔板和具有阳极活性涂层的阳极。更具体地讲，叠堆102可包括一条阴极活性材料(例如涂覆有锂化合物的铝箔)和一条阳极活性材料(例如涂覆有碳的铜箔)。叠堆102还包括设置在一条正极活性材料与一条负极活性材料之间的一条隔板材料(例如，微孔聚合物膜或非织造织物垫)。阴极、阳极和隔板层可以平面构型保持平坦或可被卷绕成卷绕构型(例如，“凝胶卷”)。电解质溶液设置在每个正极与负极之间。
[0025]在组装电池单元100期间，叠堆102可以被包封在袋或容器中。叠堆102可为平面或卷绕构型，但其它构型也是可以的。在一些变型中，袋诸如通过将柔性片材沿折叠线112折叠而形成的袋。在一些情况下，该柔性片材由具有聚合物膜(诸如聚丙烯)的铝制成。在折叠柔性片材之后，例如可以通过沿着侧面密封部110和沿着平台密封部108施加热来密封柔性片材。柔性袋的厚度可以小于或等于120微米，以改善电池单元100的封装效率、电池单元100的密度或这两者。
[0026]叠堆102还可以包括耦接到正极和负极的一组导电引片106。导电引片106可延伸穿过袋中的密封部(例如，使用密封带104形成的密封部)以为电池单元100提供端子。然后，导电引片106可用于将电池单元100与一个或多个其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解质流体，所述电解质流体包含式(I)化合物：其中m为大于或等于1并且小于或等于5的整数。2.根据权利要求1所述的电解质流体，其中m大于2并且小于4。3.根据权利要求1所述的电解质流体，其中m为3。4.根据任一项前述权利要求所述的电解质流体，其中所述阴离子选自N(SO2F)2、Cl
‑
、AlCl4‑
、PF6‑
、BF4‑
、NTf2‑
、OTF、N(CN)2‑
、HSO4‑
、DCA
‑
、CH3COO
‑
、CH3CH2OSO3‑
和CH3SO3‑
。5.根据任一项前述权利要求所述的电解质流体，其中所述化合物为式(II)化合物：6.根据任一项前述权利要求所述的电解质流体，其中所述化合物的量在所述总电解质流体的0.1重量％和10.0重量％之间。7.根据任一项前述权利要求所述的电解质流体，所述电解质流体包含选自下列的电解质盐：LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiBC4O8、Li[PF3(C2CF5)3]、LiC(SO2CF3)3，以及它们的组合。8.根据权利要求7所述的电解质流体，其中所述盐包括LiPF6。9.根据权利要求7或8中任一项所述的电解质流体，其中所述盐为0.8M至1.6M。10.根据任一项前述权利要求所述的电解质流体，所述电解质流体包含选自下列的溶剂：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙酸乙酯(EP)、丁酸丁酯(BB)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯(BP)、乙酸丙酯(PA)和乙酸丁酯(BA)，以及它们的组合。11.根据权利要求10所述的电解质流体，其中所述溶剂选自PC、EC、PP、EP，以及它们的组合。12.根据权利要求10或11所述的电解质流体，其中所述溶剂包含PC、EC、PP和EP。13.根据权利要求10至12中的一项所述的电解质...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：