非水电解质和包括同一非水电解质的电化学装置制造方法及图纸

一种电化学电池，包括能够可逆地释放和接收碱金属的阴极；能够可逆地释放和接收碱金属的阳极；非水电解质，其包括一种或多种溶解锂盐、一种或多种腈、二氧化硫、和一种或多种其他极性非质子溶剂。在某些实施方案中，非水电解质几乎不含有一种或多种其他极性非质子溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水电解质、电化学装置，如锂系二次电池，其包括电解质，和相关方法。
技术介绍
锂离子(Li-ion)电池是重量轻、能量高、以及循环寿命长的二次(例如可再充电 的)电池。包括非水电解质的锂离子电池广泛用作便携式电子设备如笔记本型个人电脑、 移动电话、数码相机、可携式摄像机等的电源。这些锂离子电池也被评估作为混合动力电动 汽车(HEV)和可外接充电式HEV(PHEV)的电源。 锂离子电池通常由包含电化学活性材料的一个或多个锂离子电池制成。电池通常 包括一对电极(例如，阳极和阴极)和隔离器，隔离器电隔离电极但允许离子通过它。电解 质分散在电池内维持充放电期间的电荷平衡。电解质也包括溶解在一种或多种液体溶剂 (例如非质子有机溶剂)内的锂盐(例如，LiPFe)或者一种或多种固体聚合物(例如聚丙烯 腈)掺入的锂盐。锂离子电池的阳极通常包括插层材料。插层材料的实施例包括碳材料， 例如焦炭、中间相炭(举个例子，中间相炭微球(MCMBs))、玻璃炭、无定形碳、和石墨。锂离 子电池的阴极通常包括锂金属氧化物，例如LiCo02、 LiNi02、 LiMn204。 锂离子电池通常在其初始状态下没有电的。为了输送电能，这种电池通常充电，因 此从含锂的阴极释放出锂离子，转移至阳极，插进阳极。放电过程中，逆过程经外部负载输 送电流。 一经后续充电和放电，锂离子在阳极和阴极之间传送。
技术实现思路
—方面，本专利技术展示了非水电解质、电化学装置，例如锂系二次电池，包括电解质、 和相关方法。在某些实施方案中，电解质通过将一种或多种锂盐溶解在包括一种或多种腈、 二氧化硫(S02)、和一种或多种其它极性非质子溶剂的混合物中而制得，一种或多种其它极 性非质子溶剂，例如，举个例子，碳酸盐、内酯、醚、酯、和/或醋酸酯。在其他实施方案中，电 解质几乎没有一种或多种其它极性非质子溶剂。 在另一个方面，本专利技术展示了电化学电池，其包括阴极，该阴极能够将碱金属可逆 插入阴极并从阴极中脱除出来；阳极，该阳极能够可逆释放和接收碱金属；非水电解质，其 包括一种或多种溶解锂盐、一种或多种腈、二氧化硫、和一种或多种其它极性非质子溶剂。 实施方案可包括一个或多个下列特征。电解质中一种或多种溶解锂盐的浓度从 0. 3M至约2. 0M。 一种或多种溶解锂盐包括LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF5、 LiC104、 LiCF3S03、 LiN(CF3S02)2、 LiN(C2F5S02)2、 LiA104、 LiAlClp双草酸硼酸锂(LiB0B)、卤化双草酸硼酸锂、多价阴离子锂盐丄12812^1112—,，或其混合物。 一种或多种极性非质子溶剂的浓度从约5volX 至约95volX。 一种或多种其它极性非质子溶剂包括碳酸盐、内酯、醚、酯、醋酸酯、或其混 合物。碳酸盐包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸氟代乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、 碳酸二甲基亚乙烯酯、碳酸乙烯基乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙 酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯或其混合物。碱金属包括锂。阴极包括LiCo02、 LiNi02、 LiNixCoyMz02、 LiMn0.5Ni0.502、 LiNi1/3Co1/3Mn1/302、 LiFeP04、 LiCoP04、 LiMnP04、 LiMn204、 钒氧化物、或其混合物、其中M是选自Al、 Mg、 Ti、 B、 Ga和Si组成组的金属元素中的一种，0. 0《x，y，z《1并且x+y+z = 1。阳极包括石墨、碳丄14115012、锡合金、硅合金、金属间化 合物、锂金属、或其混合物。 在其他方面，本专利技术展示了一种方法，该方法包括形成一种非水电解质；并使用 该电解质制备电化学电池，该非水电解质包括一种或多种溶解锂盐、一种或多种腈、二氧化 硫、和一种或多种其它极性非质子溶剂。 实施方案可能包括一种或多个下列特征。电解质中一种或多种溶解锂盐的浓度从 约O. 3M至约2. 0M。一种或多种溶解锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsFs、LiC104、LiCF3S03、 LiN (CF3S02) 2、 LiN (C2F5S02) 2、 LiAlCl4、双草酸硼酸锂(LiB0B)、卤化双草酸硼酸锂、多价阴离 子锂盐、LiA^H『,，或其混合物。 一种或多种腈的浓度从约5vol^至约100vol%。 一种或 多种腈包括脂肪腈、芳香腈、脂环族腈、乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、己腈或其混合物。 一种或多 种其它极性非质子溶剂的浓度从约0vol^至约95volX。 一种或多种其它极性非质子溶剂 包括碳酸盐、内酯、醚、酯、醋酸酯、或其混合物。碳酸盐包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸 丁烯酯、碳酸氟代乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲基亚乙烯酯、碳酸乙烯基乙烯酯、碳酸二 甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯或其混 合物。电池包括锂，锂能够可逆地由阳极释放并被阳极接收，并且能够可逆地从阴极脱嵌和 嵌入阴极。该电池包括阴极，这种阴极具有包括LiCo02、LiNi02、LiNCOyMz02、LiMn。.5Ni。.502、 LiNi力Co力Mrv302、LiFeP04、LiCoP04、LiMnP04、LiMn204、钒氧化物、或其混合物的材料，其中M 选自Al、Mg、Ti、B、Ga和Si组成组的金属元素中的一种，0. 0《x，y， z《1并且x+y+z =1。 该电池包括一种阳极，这种阳极具有包括石墨、碳、Lijis0『锡合金、硅合金、金属间化 合物、锂金属、或其混合物的材料。 在另一个方面，本专利技术展示了电化学电池，这种电化学电池包括阴极、阳极和非 水电解质，阴极可能具有一种可逆嵌入阴极并从阴极中脱嵌出来的碱金属，阳极能够可 逆释放和接收碱金属，非电解质基本上由一种或多种溶解锂盐、一种或多种腈、和二氧化 硫组成。实施方案可能包括一种或多个下列特征。电解质中一种或多种溶解锂盐的浓 度从约0. 3M至约2. 0M。 一种或多种溶解锂盐包括LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF5、 LiC104、 LiCF3S03、 LiN(CF3S02)2、 LiN(C2F5S02)2、 LiAlCl4、 LiS03CF3、双草酸硼酸锂(LiB0B)、卣化双草 酸硼酸锂、多价阴离子锂盐、Li2B12FxH12—,，或其混合物。 一种或多种腈的浓度从约30vol% 至约99.5volX。 一种或多种腈包括脂肪腈、芳香腈、脂环族腈、乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、 己腈或其混合物。碱金属包括锂。阴极包括LiCo02、 LiNi02、 LiNixCoyMz02， LiMn。.5Ni。.502、 LiNi1/3Co1/3Mn1/302、 LiFeP04、 LiCoP04、 LiMnP04、 1^]\^204、钒氧化物、或其混合物，其中M是选 自Al、Mg、Ti、B、Ga和Si组成组的金属元素中的一种，0. 0《x， y， z《1并且x+y+z = 1。 阳极包括石墨、碳、LiJ^O『锡合金、硅合金、金属间化合物、锂金属、或其混合物。电解质几乎没有其他极性非质子溶剂。 在另 一个方面，本专利技术展示了 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学电池，包括：阴极，其能够将碱金属可逆嵌入该阴极并从该阴极中脱嵌出来；阳极，其能够可逆释放和接收碱金属；以及非水电解质，其包括一种或多种溶解锂盐，一种或多种腈，二氧化硫、以及一种或多种其它极性非质子溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-22 60/931,266一种电化学电池，包括阴极，其能够将碱金属可逆嵌入该阴极并从该阴极中脱嵌出来；阳极，其能够可逆释放和接收碱金属；以及非水电解质，其包括一种或多种溶解锂盐，一种或多种腈，二氧化硫、以及一种或多种其它极性非质子溶剂。2. 根据权利要求l所述的电池，其中电解质中一种或多种溶解锂盐的浓度从约O. 3M至 约2. 0M。3. 根据权利要求1所述的电池，其中一种或多种溶解锂盐选自LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF5、 LiC104、 LiCF3S03、 LiN(CF3S02)2、 LiN(C2F5S02)2、 LiAlClp双草酸硼酸锂(LiB0B)、卣 化LiB0B、多价阴离子锂盐、Li2B12FxH12—x，或其混合物组成的组。4. 根据权利要求1所述的电池，其中一种或多种腈的浓度从约5vol^至约100vol%。5. 根据权利要求1所述的电池，其中一种或多种腈选自脂肪腈、芳香腈、脂环族腈、乙 腈、丙腈、丁腈、戊腈、己腈或其混合物组成的组。6. 根据权利要求l所述的电池，其中一种或多种其它极性非质子溶剂的浓度从约 0vol^至约95vol%。7. 根据权利要求1所述的电池，其中一种或多种其它极性非质子溶剂选自碳酸盐、内 酯、醚、S旨、醋酸酯、或其混合物组成的组。8. 根据权利要求7所述的电池，其中碳酸盐选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸氟代乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲基亚乙烯酯、碳酸乙烯基乙烯酯、碳酸二甲 酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯或其混合 物组成的组。9. 根据权利要求l所述的电池，其中碱金属包括锂。10. 根据权利要求1所述的电池，其中阴极包括选自LiCo02、 LiNi02、 LiNixCoyMz02、 LiMn。. 5Ni。. 502、 LiNi1/3Co1/3Mn1/302、 LiFeP04、 LiCoP04、 LiMnP04、 1^]\^204、钒氧化物、或其混合物 组成组的材料，其中M选自Al、Mg、Ti、B、Ga和Si组成组的金属元素中的一种，0. 0《x，y， z《1并且x+y+z = 1。11. 根据权利要求1所述的电池，其中阳极选自石墨、碳、LiJ^0『锡合金、硅合金、金 属间化合物、锂金属、或其混合物组成组的材料。12. —种方法，包括初始放电前对权利要求1所述的电化学电池充电；对电池初始放电；以及对电池初始放电后对该电池再充电。13. —种方法，包括制备包括一种或多种溶解锂盐、一种或多种腈、二氧化硫、和一种或多种其它极性非质 子溶剂的非水电解质；以及采用该电解质制备电化学电池。14. 根据权利要求13所述的方法，其中电解质中一种或多种溶解锂盐的浓度从约0. 3M 至约2. 0M。15. 根据权利要求13所述的方法，其中一种或多种溶解锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiSbF6、 LiAsF5、 LiC104、 LiCF3S03、 LiN(CF3S02)2、 LiN(C2F5S02)2、 LiAlClp双草酸硼酸锂(LiB0B)、卣 化LiB0B、多价阴离子锂盐、Li2B12FxH12—x，或其混合物组成的组。16. 根据权利要求13所述的方法，其中一种或多种腈的浓度从约5vol^至约 100vol%。17. 根据权利要求13所述的方法，其中一种或多种腈选自脂肪腈、芳香腈、脂环族腈、 乙腈、...

【专利技术属性】
技术研发人员：D欧弗，B奥，
申请(专利权)人：蒂艾克思股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]