用于减少产气的电解质制造技术

一般地描述了用于减少在电化学电池的运行期间产生的气体的电解质、制品和方法。包含甲硅烷基化磺酸酯可以减少电化学电池(例如，电池组)中产生的气体的量。电池组)中产生的气体的量。电池组)中产生的气体的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少产气的电解质
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2020年10月14日提交的美国临时申请第63/091,496号的优先权，其通过引用整体并入本文。


[0003]一般地描述了用于减少在电化学电池的运行期间产生的气体的电解质、制品和方法。

技术介绍

[0004]一些现有的Li离子电池可能具有短的循环寿命并且当电池的组分(例如，电解质)分解时产生大量的气态产物(例如，气态副产物)。因此，需要改进的电解质、制品和方法。

技术实现思路

[0005]一般地描述了电解质用添加剂、制品和方法。在一些实施方案中，与某些现有的系统相比，电解质、制品和方法在用于电化学电池(例如，电池组)时可以产生显著减少的(例如，通过电解质分解)产生的气体的量。如本文中更详细描述的，本文中的电解质添加剂可以包含甲硅烷基化磺酸酯(即，甲硅烷基磺酸酯)。在一些实施方案中，包含甲硅烷基化磺酸酯的电解质在用于电化学电池时可以在电极(例如，锂金属阳极、包含过渡金属的阴极)的表面上形成保护涂层。相对于没有甲硅烷基化磺酸酯的电化学电池，甲硅烷基化磺酸酯可以减少在电化学电池的运行期间形成的气体(例如，气态副产物)的量。在一些情况下，本专利技术的主题涉及相关产品、针对特定问题的替代解决方案、和/或一个或更多个系统和/或制品的复数种不同用途。
[0006]在一个方面中，描述了电解质，其包含复数个传导离子、至少一种溶剂和至少一种甲硅烷基化磺酸酯。
[0007]在另一个方面中，描述了制品，其包括电极和与电极相邻的涂层，其中涂层包含甲硅烷基化磺酸酯和过渡金属的反应产物。
[0008]在不同的方面中，描述了在电极上形成涂层的方法，所述方法包括：使电极暴露于溶液，以及在电极上形成涂层。所述溶液包含甲硅烷基化磺酸酯。
[0009]在另一个方面中，描述了电解质添加剂，其包括下式：
[0010][0011]其中R3选自氢；经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支
化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基。
[0012]在另一个方面中，描述了电解质添加剂，其包括下式：
[0013][0014]其中R4为氢；选自经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基，以及其中1≤k≤10。
[0015]在另一个方面中，描述了电解质添加剂，其包括下式：
[0016][0017]其中R4选自氢；经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基，以及其中1≤m≤10。
[0018]在另一个方面中，描述了电解质添加剂，其包括下式：
[0019][0020]其中，各R5和R6可以相同或不同，并且各自独立地选自氢；经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基，其中1≤n≤10，以及
其中1≤p≤10。
[0021]当结合附图考虑时，本专利技术的其他优点和新特征将从以下本专利技术的多个非限制性实施方案的详细描述中变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。
附图说明
[0022]将参照附图通过实例来描述本专利技术的非限制性实施方案，附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，所示出的每个相同或几乎相同的组件通常由单一数字表示。为了清楚的目的，在不需要举例说明以使本领域普通技术人员理解本专利技术的情况下，并非在每幅附图中都标记出每个组件，也没有示出本专利技术的每个实施方案的每个组件。在附图中：
[0023]图1A至1B是根据一些实施方案的包含至少一种甲硅烷基化磺酸酯的电解质的示意图；
[0024]图2A至2D是根据一些实施方案的甲硅烷基化磺酸酯在电极的表面上形成反应产物和/或涂层的示意图；
[0025]图3是根据一个实施方案的在将电极用于具有包含甲硅烷基化磺酸酯的电解质的电化学电池中之后，电极表面的能量色散X射线光谱图的图；
[0026]图4是根据一个实施方案的在将电极用于具有包含甲硅烷基化磺酸酯的电解质的电化学电池中之后，电极表面的示出硅和硫信号的能量色散X射线光谱图的图；以及
[0027]图5是根据一个实施方案的在用于电化学电池之后示出在电解质中不存在硅的
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Si NMR谱。
具体实施方式
[0028]本文描述的制品、电解质和方法可以用于减少在电化学电池(例如，电池组)的运行中产生的气体的量。例如，在其中两个电极与电解质电化学接触的一些特定的现有电池系统的运行中，电池的运行可能导致电解质(或电解质的溶剂)分解并产生气态副产物。这些气态副产物可能通过使电解质和/或其组分过早地降解而损坏电池或缩短电池的循环寿命。当与类似组成但不存在电解质添加剂的电化学电池(所有其他要素相同)相比时，本文描述的制品(例如，电解质、电解质添加剂)和方法可以减少或消除气态副产物的形成。在一些实施方案中，气态副产物的这种减少或消除可以通过在电极(例如，阴极、阳极、第一电极、第二电极)上形成涂层来实现。在一些实施方案中，电极上的涂层形成在电极表面的至少一部分上。
[0029]在一些实施方案中，本文描述的制品(例如，电解质)和方法可以通过相邻于电极(例如，第一电极、第二电极)形成涂层来有利地减少或防止电解质或其组分的反应，并且可以起到保护电极和电解质免于形成气态副产物的作用。在一些实施方案中，电解质包含至少一种甲硅烷基化磺酸酯(SSAE)。如以下更详细描述的，添加SSAE可以有利地减少(或消除)不期望的气态副产物的形成，如上所述，气态副产物可能损坏电化学电池(例如，电池组)或可能减少电池的循环寿命。不希望受任何理论的束缚，通过本公开内容已经认识和理解到，甲硅烷基化磺酸酯可以有利地在电化学电池运行期间在电极(例如，阴极、阳极、第一电极)的表面处反应以形成包含硫和硅的反应产物和/或涂层，其可以防止或减少不期望的
气态副产物的形成。
[0030]如本文描述的，甲硅烷基化磺酸酯可以用作可以减少电化学电池中气态副产物的形成的电解质添加剂。在一些实施方案中，电解质、制品和方法包含如下所述的甲硅烷基化磺酸酯。如本领域技术人员所理解的，甲硅烷基化磺酸酯为磺酸与硅烷醇之间的反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电解质，包含：复数个传导离子；至少一种溶剂；和至少一种甲硅烷基化磺酸酯。2.一种制品，包括：电极；和与所述电极相邻的涂层，其中所述涂层包含甲硅烷基化磺酸酯和过渡金属的反应产物。3.一种在电极上形成涂层的方法，所述方法包括：使电极暴露于溶液，所述溶液包含甲硅烷基化磺酸酯；以及在所述电极上形成所述涂层。4.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述复数个传导离子包括锂盐，任选地其中所述锂盐包括碱金属六氟磷酸盐、三氟甲磺酸盐、双(三氟甲基)磺酰胺盐、和/或双氟磺酰亚胺盐。5.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述电极包括金属，任选地，其中所述金属包括锂金属。6.根据权利要求5所述的电解质、制品或方法，其中所述金属包括Ni、Co、Mn、Al和/或Mg。7.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述电极为阴极或阳极。8.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述电极为锂嵌入电极或锂金属电极。9.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述电解质包含双氟(草酸)硼酸盐和/或二氟(草酸)硼酸盐。10.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述溶剂包括基于碳酸酯的溶剂，任选地其中所述基于碳酸酯的溶剂包括碳酸二甲酯和/或氟代碳酸亚乙酯。11.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括双(三甲基甲硅烷基)硫酸酯。12.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括连接的二磺酸酯。13.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括芳族磺酸酯。14.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括环状磺酸酯。15.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括下式：
其中，各R1和R2能够相同或不同，并且各自独立地选自氢；经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基。16.根据权利要求15所述的电解质、制品或方法，其中R1和R2各自独立地选自经取代或未经取代的硝基芳基；经取代或未经取代的稠合芳基；和经取代或未经取代的全氟烷基芳基。17.根据权利要求15所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯具有下式：18.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括下式：其中R1选自氢；经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基。19.根据权利要求18所述的电解质、制品或方法，其中R1选自经取代或未经取代的硝基芳基；经取代或未经取代的稠合芳基；和经取代或未经取代的全氟烷基芳基。20.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括下式：
其中R3选自氢；经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基。21.根据权利要求20所述的电解质、制品或方法，其中R3选自经取代或未经取代的硝基芳基；经取代或未经取代的稠合芳基；和经取代或未经取代的全氟烷基芳基。22.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括下式：其中R4选自氢；经取代或未经取代的支化或非支化的脂族的；经取代或未经取代的环状的；经取代或未经取代的支化或非支化的无环的；经取代或未经取代的支化或非支化的杂脂族的；经取代或未经取代的支化或非支化的酰基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂芳基，以及其中1≤k≤10。23.根据权利要求22所述的电解质、制品或方法，其中R4选自经取代或未经取代的硝基芳基；经取代或未经取代的稠合芳基；和经取代或未经取代的全氟烷基芳基。24.根据前述权利要求中任一项所述的电解质、制品或方法，其中所述甲硅烷基化磺酸酯包括下式：其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊戈尔，
申请(专利权)人：赛昂能源有限公司，
类型：发明
国别省市：