CN103959544A - 氟化电解质组合物 - Google Patents

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W.L.霍斯泰恩
刘军
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Abstract

本发明描述了包含溶剂混合物的电解质组合物，所述溶剂混合物包含乙酸-2，2-二氟乙酯和碳酸亚乙酯。电解质组合物可用于电化学电池如锂离子电池中。

Description

氟化电解质组合物
本专利申请依据35U.S.C.§119(e)，要求2011年9月2日提交的美国临时申请61／530,545的优先权和权益，将所述文献全文以引用方式并入本文作为本文的一部分以用于所有目的。
技术领域
本公开涉及包含乙酸-2,2-二氟乙酯和碳酸亚乙酯的电解质组合物，其可用于电化学电池诸如锂离子电池。
背景技术
碳酸酯化合物当前用作非水电池如锂离子电池的电解质溶剂，非水电池包含由碱金属、碱土金属、或含有这些金属的化合物制成的电极。当前的锂离子电池电解质溶剂通常含有一种或多种直链碳酸酯如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、或二乙基碳酸酯；以及环状碳酸酯如碳酸亚乙酯。然而，在高于4.4V的电池电压下这些电解质溶剂可能降解，这可能导致电池性能损耗。另外，使用这些电解质溶剂存在安全性方面的担心，这是因为它们的低沸点和高易燃性。
为了克服常用的非水电解质溶剂的限制，已经研究多种含氟羧酸酯电解质溶剂在锂离子电池中的使用(参见例如Nakamura等人，JP4／328,915-B2、JP3／444,607-B2、和美国专利8,097,368)。虽然这些含氟羧酸酯电解质溶剂可用于具有高电压阴极(例如4.7V LiMn15Ni05O4阴极)的锂离子电池，但循环性能可能受到限制，尤其是在高温下更是如此。
虽然如上所述的本领域的努力，仍需要电解质溶剂及其组合物，其当用于锂离子电池时，尤其是用于此种在高电压(即，至多约5V)下运行的电池，或具有高电压阴极的电池时，在高温下将具有改善的循环性能。
发明内容
在一个实施例中，本文提供了电解质组合物，其包含：
(a)至少一种电解质盐；和
(b)包含碳酸亚乙酯和CH3CO2CH2CF2H的溶剂混合物。
在另一个实施例中，本文提供了电解质组合物，其包含：
(a)至少一种电解质盐；和
（b）溶剂混合物，其包含浓度为溶剂混合物的约10重量％至约50重量％的碳酸亚乙酯;以及浓度为溶剂混合物的约50重量％至约90重量％的CH3CO2CH2CF2H。
在另一个实施例中，本文提供了包含本文所公开的电解质组合物的电化学电池。
在另一个实施例中，电化学电池为锂离子电池。
附图说明
图1-3是分别如实例5-6和比较例2所述的全电池的第一次充电和放电循环的电压-容量曲线，该电池包含本文所公开的电解质组合物。
具体实施方式
除非另外指明，以上及本发明的整个说明书中所用术语将定义如下：
如本文所用，术语“电解质组合物”是指适用作电化学电池中的电解质的化学组合物。电解质组合物通常包含至少一种溶剂和至少一种电解质盐。
如本文所用，术语“电解质盐”是指离子盐，其至少部分地可溶于电解质组合物的溶剂并且在电解质组合物的溶剂中至少部分地解离成离子，以形成导电性电解质组合物。
术语“阳极”是指其中发生氧化的电化学电池电极。在原电池，如电池中，阳极为带负电的电极。在二次电池(即，可再充电电池)中，阳极是其中在放电期间发生氧化并且在充电期间发生还原的电极。
术语“阴极”是指其中发生还原的电化学电池电极。在原电池，如电池中，阴极为带正电的电极。在二次电池(即，可再充电电池)中，阴极是其中在放电期间发生还原并且在充电期间发生氧化的电极。
术语“锂离子电池”是指一种可再充电电池类型，其中锂离子在放电期间从阳极向阴极移动，并且在充电期间从阴极向阳极移动。
本文所公开的是电解质组合物，其包含含氟羧酸酯和碳酸亚乙酯。电解质组合物用于电化学电池，尤其是锂离子电池。具体地，本文所公开的电解质组合物包含至少一种电解质盐和一种溶剂混合物，溶剂混合物包含CH3CO2CH2CF2H(乙酸-2，2-二氟乙酯，CAS No.1550-44-3)和碳酸亚乙酯(也称为1，3-二氧戊环-2-酮，CAS No.96-49-1)。
在一个实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％。在另一个实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％。在另一个实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％。在另一个实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约30重量％。
在一个可供选择的实施例中，乙酸-2,2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％。在另一个实施例中，乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％。在另一个实施例中，乙酸-2,2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％。在另一个实施例中，乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约70重量％。
本文所公开的用于电解质组合物的合适纯度的碳酸亚乙酯可从商业来源如Novolyte(Independence，OH)获得。可使用本领域已知的方法制备乙酸-2，2-二氟乙酯。例如，可使乙酰氯与2，2-二氟乙醇反应(具有或不具有碱性催化剂)以形成乙酸-2,2-二氟乙酯。另外，乙酸-2,2-二氟乙酯可使用由Wiesenhofer等人所述的方法制备(WO2009／040367A1，实例5)。作为另外一种选择，可使用本文下文例子中描述的方法制备乙酸-2,2-二氟乙酯。期望将乙酸-2，2-二氟乙酯纯化至至少约99.9％，更具体地至少约99.99％的纯度水平。乙酸-2,2-二氟乙酯可使用蒸馏法诸如真空蒸馏或旋带蒸馏来纯化。
本文所公开的电解质组合物也含有至少一种电解质盐。合适的电解质盐包括但不限于
六氟磷酸锂、
Li PF3(CF2CF3)3、
双(三氟甲磺酰)亚胺锂、
双（全氟乙磺酰)亚胺锂、
(氟磺酰基)(九氟丁基磺酰)亚胺锂、
双(氟代磺酰)亚胺锂、
四氟硼酸锂、
高氯酸锂、
六氟砷酸锂、
三氟甲基磺酸锂、
三(三氟甲磺酰)甲基锂、
双（草酸)硼酸锂、
二氟(草酸)硼酸锂、
Li2B12F12-xHx，其中x等于0至8，以及
氟化锂和阴离子受体诸如B(OC6F5)3的混合物。
还可使用这些或类似的电解质盐中两种或更多种的混合物。在一个实施例中，电解质盐为六氟磷酸锂。电解质盐在电解质组合物中的存在量为约0.2至约2.0M，更具体地约0.3至约1.5M，更具体地约0.5至约1.2M，还更具体地约1.0至约1.2M。
本文所公开的电解质组合物还可包含至少一种附加的共溶剂。合适共溶剂的例子无限制地包括一种或多种碳酸酯。合适的碳酸酯包括碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯、2,2,2-三氟乙基碳酸酯、和2,2,3，3-四氟丙基碳酸甲酯。在其他实施例中，合适的共溶剂无限制地包括选自碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丙酯、氟代碳酸亚乙酯、2,2,2-三氟乙基碳酸酯、和2,2,3，3-四氟丙基碳酸甲酯的那些。期望使用共溶剂，所述共溶剂为电池级并具有至少约99.9％，并且更具体地至少约99.99％的纯度水平。当使用附加的共溶剂时，共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％，或者占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％，或者占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％。
当使用氟代碳酸亚乙酯(本文也称为4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮，CAS No.114435-02-8)作为共溶剂时，如果需要，它的用量可为约0.01重量％至小于2重量％，更具体地约0.1重量％至约1.8重量％，更具体地约0.5重量％至约1.5重量％，并且更具体地约1重量％的电解质组合物。期望将氟代碳酸亚乙酯纯化至至少约99.0％，更具体地至少约99.9％的纯度水平。如上所述，纯化可使用已知的方法进行。氟代碳酸亚乙酯可购自公司诸如ChinaLangChem INC.(Shanghai，China)和MTI Corp.(Richmond，CA)。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；并且乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；并且乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；并且乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至少于1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至少于1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；并且共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至少于1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约10重量％至约50重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约50重量％至约90重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约20重量％至约40重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约60重量％至约80重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约10重量％至约40重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且碳氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约15重量％至约35重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.1重量％至约1.8重量％。
在一个可供选择的实施例中，碳酸亚乙酯占溶剂混合物的约25重量％至约35重量％；乙酸-2，2-二氟乙酯占溶剂混合物的约65重量％至约75重量％；共溶剂占溶剂混合物的约20重量％至约30重量％；并且氟代碳酸亚乙酯占总电解质组合物的约0.5重量％至约1.5重量％。
在另一个实施例中，本发明提供电化学电池，其包括外壳、设置在外壳中且彼此存在导电性联系的阳极和阴极、如上所述提供阳极与阴极间的离子传导路径的电解质组合物、以及位于阳极和阴极间的多孔隔板。外壳可为任何适用于容纳电化学电池组件的容器。根椐电化学电池类型，阳极和阴极可由任何合适的导电材料构成。阳极材料的合适例子无限制地包括锂金属、锂金属合金、钛酸锂、铝、铂、钯、石墨、过渡金属氧化物、和锂锡氧化物。阴极材料的合适例子无限制地包括石墨、铝、铂、钯、包含锂的电活性过渡金属氧化物、铟氧化锡、和导电聚合物如聚吡咯和聚乙烯二茂铁。
多孔隔板用于防止阳极和阴极之间的短路。多孔隔板通常由微孔聚合物的单层或多层片材构成，所述微孔聚合物如聚乙烯、聚丙烯、或它们的组合。隔板也可为聚酰亚胺纳米纤维网(EP2037029；美国专利申请2011／0143217A1)。所述多孔隔板的孔径足够大以允许离子传送，而又足够小以防止阳极和阴极的直接接触或避免来自阳极和阴极的颗粒渗透或突出。
在另一个实施例中，电化学电池为锂离子电池。锂离子电池的合适阴极材料无限制地包括含锂的电活性过渡金属氧化物，诸如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4或LiV3O8；层状结构氧化物如LiNixMnyCpzO2，其中x+y+z为约1，LiCo02Ni02O2、LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiNi05Mn15O4、或LiVPO4F；钴、锰、和镍的混合金属氧化物如美国专利6,964,828(Lu)和美国专利7,078,128(Lu)中描述的那些；纳米复合材料阴极组合物如美国专利6,680,145(Obrovac)中描述的那些；富含锂的层状-层状复合物阴极如美国专利7,468,223中描述的那些；以及阴极如美国专利7,718,319及其参考文献(上文提及的每个美国专利全文以引用方式并入本文作为本文的一部分以用于所有目的)中描述的那些。
在另一个实施例中，本文锂离子电池中的阴极包括阴极活性材料，其在对锂金属大于4.6V的电势范围内表现出大于30mAh／g的容量。此种阴极的一个例子为锰阴极，所述锰阴极包含具有尖晶石结构的含锂的锰复合氧化物作为阴极活性材料。适用于本文的阴极中的含锂的锰复合氧化物包含下式的氧化物：
LizMn15NixMyO4-d，(式I)
其中M为选自下列的至少一种金属：A1、Cr、Fe、Ga、Zn、Co、Nb、Mo、Ti、Zr、Mg、V和Cu，0.38≤x<0.5，0<y≤0.12，
0≤d≤0.3，并且0.00<z≤1.1，并且z根据充电和放电期间锂离子和电子的释放和摄取而变化。
在一个实施例中，上式中的M是Fe；在另一个实施例中，上式中的M是Ga；并且在另一个实施例中，上式中的M是Fe和Ga。在本文的多个实施例中，x和y的值可选自以下数值对中的任何一个：x=0.38／y=0.12，x=0.39／y=0.11，x=0.40／y=0.1，x=0.41／y=0.09，x=0.42／y=0.08，x=0.43/y=0.07，x=0.44/y=0.06，x=0.45/y=0.05，x=0.46/y=0.04，x=0.47／y=0.03，x=0.48／y=0.02，x=0.49／y=0.01。
在一个实施例中，z具有由0.03≤z≤1.1给定的值。在另一个实施例中，z具有由0.03≤z≤1.0给定的值。在一个实施例中，上式中的M为选自下列的至少一种金属：A1、Cr、Fe、Ga和Zn，04≤x<0.5，0<y≤0.1，z=1并且d=0。
据信上述锂阴极材料通过化合物中M组分的存在来稳定。通过其他体系来稳定的锰阴极也可包含尖晶石层状复合材料，所述复合材料包含含锰尖晶石组分和富锂层状结构，如美国专利7,303,840中所述。
适用于本文的阴极活性材料可使用诸如由Liu等人(J. Phys.Chem.C13：15073-15079，2009)所述的氢氧化物前体法的方法来制备。在该方法中，通过添加KOH，氢氧化物前体从包含所需量的乙酸锰、乙酸镍和一种或多种其他所需金属乙酸盐的溶液中沉淀。将所得的沉淀烘箱干燥，然后与所需量的LiOH.H20在约800至约950℃下在氧气中焙烧3至24小时，如在本文实例中详细描述。作为另外一种选择，阴极活性材料可使用如美国专利5,738,957(Amine)中所述的固相反应方法或溶胶-凝胶方法制备。
适用于本文的包含阴极活性材料的阴极可通过如下方法制备，诸如在合适的溶剂如N-甲基吡咯烷酮中将有效量的阴极活性材料(例如约70重量％至约97重量％)、聚合物基料诸如聚偏二氟乙烯、和导电性碳混合，以产生糊料，然后将所述糊料涂覆到集流体诸如铝箔上，并干燥以形成阴极。
本文所公开的锂离子电池还可包含阳极，其包括能够储存并释放锂离子的阳极活性材料。合适的阳极活性材料的例子无限制地包括锂合金如锂-铝合金、锂-铅合金、锂-硅合金、锂-锡合金等；碳材料如石墨和中间相炭微球(MCMB)；含磷材料如黑磷、MnP4和CoP3；金属氧化物如SnO2、SnO和TiO2；以及钛酸锂如Li4Ti5O12和LiTi2O4。在一个实施例中，阳极活性材料为钛酸锂或石墨。
阳极可通过类似于上文阴极所述的方法制得，其中例如，将基料诸如基于氟乙烯的共聚物溶解或分散在有机溶剂或水中，然后将其与活性导电材料混合以获得糊料。将所述糊料涂覆到金属箔，优选铝箔或铜箔上，以用作集流体。优选用热将所述糊料干燥，使得活性物质粘结到集流体上。合适的阳极活性材料和阳极可从诸如NEI Inc.(Somerset NJ)和Farasis Energy Inc.(Hayward CA)公司商购获得。
本文所公开的锂离子电池也包含位于阳极和阴极之间的多孔隔板。多孔隔板用于防止阳极和阴极之间的短路。多孔隔板通常由微孔聚合物的单层或多层片材构成，所述微孔聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚酰亚胺、或它们的组合。所述多孔隔板的孔径足够大以允许离子传送，而又足够小以防止阳极和阴极的直接接触或避免来自阳极和阴极的颗粒渗透或突出。适用于本文的多孔隔板的例子公开于美国专利申请序号12／963,927(2010年12月09日提交)中，出于所有目的该申请以引用方式全文并入本文。
本文锂离子电池的外壳可以为任何适用于容纳上述锂离子电池组件的容器。此类容器可以小或大圆柱体、棱柱箱或小袋的形状加工成形。
本文的锂离子电池可用于格栅储存或用作各种电动或辅助装置中的电源，所述电动或辅助装置诸如输送装置(“电子装置”)(包括机动车辆、汽车、卡车、公共汽车或飞机)、计算机、通信装置、照相机、收音机、或电动工具。
实例
本文所公开的主题还在下文实例中限定。应当理解，虽然描述一些本发明的某些特定实施例的不同特征，但这些实例仅以例证的方式给出。
所用缩写的含义如下：“cm”是指厘米，“mm”是指毫米，“μm”是指微米，“g”是指克，“mg”是指毫克，“kg”，是指千克，“μg，是指微克，“L”是指升，“mL”是指毫升，“μL”是指微升，“mol”是指摩尔，“mmol”是指毫摩尔，“M”是指摩尔浓度，“h”是指小时，“min”是指分钟，“s”是指秒，“wt％”是指重量％,“Hz”是指赫兹，“mS”是指毫西门子，“mA”是指毫安，“mAh是指毫安小时，“mAh／g”是指毫安小时／克，“mAh／cm2”是指毫安小时／cm2，“V”是指伏特，“dc”是指直流电流，“x C”是指在1／x小时内能够将阴极完全充电-放电的恒定电流，“kPa”是指千帕斯卡，“rpm”是指每分钟转数，“psi”是指磅／平方英寸。
材料和方法
乙酸-2,2-氟乙酯(DFEA)的纯化
通过旋带蒸馏两次将得自Matrix Scientific(Columbia，SC)的乙酸-2，2-二氟乙酯纯化至99.99％纯度，如使用火焰离子化检测器通过气相色谱所测定。
LiMn 15 Ni 042 Fe 008 O 4 （Fe-LNMO)阴极活性材料的制备
为了制备LiMn15Ni042Fe00804，将401克乙酸锰(II)四水合物(Aldrich，No.63537)，121克乙酸镍(II)四水合物(测得具有4.8份水合水)(A1drich，No.72225)和15.25克无水乙酸铁(II)(A1faAesar，Ward Hill，MA，No.31140)在天平上称重置于瓶中，然后溶解在5.0L去离子水中。在30L反应器中将KOH粒料溶于10L去离子水中以制备3.0M溶液。将乙酸盐溶液转移到加料漏斗中并快速滴入搅拌的反应器中以沉淀混合的氢氧化物材料。将全部5.0L乙酸盐溶液加入到反应器中后，继续搅拌1h。然后，停止搅拌并使沉淀沉降过夜。沉降后，从反应器中除去液体并加入15L新鲜的去离子水。搅拌反应器的内容物，使得其再次沉降，并除去液体。重复该冲洗过程。然后，将沉淀转移到覆盖有纸的两个(平均分流)粗玻璃料过滤漏斗中。用去离子水冲洗固体直至滤液pH达到6(即，去离子冲洗水的pH)，并且向每个滤饼中加入另外的20L去离子水。最终，将滤饼在真空炉中在120℃下干燥过夜。此时的收率通常为80-90％。
随即碾磨氢氧化物沉淀并与碳酸锂混合。该步骤使用Pulverisette自动研钵和研杵(Fritsch GmbH，Idar-Oberstein，Germany)以每批50g进行。对于每个批次，称量氢氧化物混合物，然后在Pulveresette中单独研磨5分钟。然后，向体系中加入比化学计算量稍过量的碳酸锂。向50g氢氧化物中加入10.5g碳酸锂。继续碾磨总计60分钟，其中每10-15分钟停止以用锋利的金属刮刀从研钵和研杵的表面刮掉材料。如果湿度造成材料形成团块，则其在碾磨期间通过40目筛网过筛一次，然后再次进行碾磨。
将经碾磨的材料在空气箱式炉中在矩形氧化铝浅托盘内部焙烧。托盘大小为158nn乘691mm，并且各自容纳约60g材料。焙烧程序构成如下：在15h内从室温升温至900℃，在900℃下保持12h，然后在15h内冷却至室温。
制备掺铁的锂、镍、锰氧化物(Fe-LNMO)阴极
由以下材料制备阴极糊料：3.12克Fe-LNMO(如上所述制备)，0.390克炭黑(乙炔黑，未压缩的，Denka Corp.，New York，NY)，3.24克聚偏氟乙烯(PVDF)溶液，12％N-甲基吡咯烷酮(NMP)(KFL＃1120，Kureha America Corp.，New York，NY)和6.17克NMP。使用研钵和研杵碾磨Fe-LNMO并通过400目筛网筛分。将炭黑、5.82克NMP、和PVDF溶液在塑料小瓶中混合并使用行星式离心混合器(THINKY ARE-310，THINKY Corp.，Japan)在2000rpm下混合1分钟。从混合器中移出小瓶，短暂冷却，并且再重复混合两次，总计三次。然后加入Fe-LNMO和0.35克NMP并在2000rpm下离心混合三次，每次1分钟。将小瓶安装在冰浴中，并使用转子-定子(型号PT10-35GT，7.5mm直径定子，Kinematicia，Bohemia NY)均化两次，每次在6500rpm下持续15分钟，然后均化另外两次，每次在9500rpm下持续15分钟。
使用具有0.19mm浇口高度、50mm宽的刮刀将糊料浇注在未经处理的铝箔上。电极在100℃机械对流烘箱(FDL-115型，Binder Inc.，GreatRiver，NY)中干燥15分钟。Fe-LNMO的载量为约3mg／cm2。在环境温度下，将所得50-1mm宽的电极置于250μm厚的黄铜片之间并通过使用102mm直径的钢辊的压延机，其具有330kg的辊隙力。电极在90℃真空炉中进一步干燥，真空炉真空度为-25英寸汞柱(-85kPa)，干燥15小时。
制备钛酸锂(LTO)阳极
使用以下材料制备阳极糊料：4.16克Li4Ti5O12(LTO，NanomyteTM BE-10，NEI Corporation，Somerset，NJ)，4.00克PVDF溶液，12％NMP(KFL#1120，Kureha America Corp.)，0.52克炭黑(乙炔黑，未压缩的，Denka Corp.，New York，NY)，和9.50克NMP。首先将炭黑、PVDF溶液、和8.04克NMP在塑料小瓶中混合并在2000rpm下离心混合(THINKYARE-310，THINKY Corp.，Japan)60秒。从混合器中移出小瓶，短暂冷却，并且再重复混合两次，总计三次。将LTO粉末连同附加的NMP一起加到炭黑和PVDF混合物中，并且将糊料离心混合三次，每次60秒。将小瓶安装在冰浴中，并使用转子-定子(型号PT10-35GT，7.5mm直径定子，Kinematicia，Bohemia NY)均化两次，每次在6500rpm下持续15分钟，然后均化另外两次，每次在9500rpm下持续15分钟。使用具有0.25mm浇口高度、501mn宽的刮刀将糊料浇注在未经处理的铝箔上。电极在100℃机械对流烘箱(FDL-115型，Binder Inc.，Great River，NY)中干燥15分钟。在移除NMP后，阳极由80：10：10LTO：PVDF：炭黑构成。LTO的载量为约4mg／cm2。在环境温度下，将所得50-mm宽的电极置于250μm厚的黄铜片之间并通过使用102mm直径的钢辊的压延机，其250kg的辊隙力。电极在90℃下，在-25英寸汞柱(-85kPa)真空炉中进一步干燥15小时。
LiMn 15 Ni 042 Fe 008 O 4 ／Li 4 Ti 5 O 12 全电池的加工成形
如上所述制备的LiMn1.5Ni0.42Fe0.08O4阴极、隔板2325(Celgard，LLC.Charlotte，NC)、如上所述制备的Li4Ti5O12阳极、和如下所述几滴所关注的电解质组合物夹在2032不锈钢硬币电池中以形成LiMn15Ni042Fe008O4／Li4Ti5O12全电池。
用5／8英寸拱冲头切出隔板的圆形片并将其转移到手套箱中。LiMn15Ni042Fe008O4阴极的圆形部分用1／2英寸拱冲头切出。电池是阴极受限的；即，阳极载量足够高使得相同尺寸的圆形区域能够结合比阴极基于Li4Ti5O12向Li7Ti5O12的转化可能释放的锂更多的锂。
Li4Ti5O12阳极的圆形部分用9／16英寸拱冲头切出。在前室中在真空下将预切的阴极和阳极部分加热至90℃并保持12小时，然后将其转移到手套箱中。
硬币电池由硬币电池壳(SUS316L)、垫片圆盘、波形弹簧、和顶盖、以及聚丙烯垫圈构成，它们均可购自Hohsen Corp.(Osaka，Japan)。硬币电池组件在超高纯度水中用洗涤剂超声处理一小时，用超高纯度水冲洗60分钟，随后在90℃真空室中干燥。将清洁的硬币电池组件转移到手套箱中。
将垫片圆盘和垫圈置于硬币电池壳中并如下所述加入待测的90μL电解质组合物中。然后将圆形隔板置于润湿阴极上。将附加的90μL电解质加到隔板上。将圆形阳极部分置于隔板顶部上。将垫片圆盘置于阳极上并且将所有层在硬币电池壳体中心对齐。将波形弹簧置于垫片圆盘顶部并对齐。将顶盖置于波形弹簧顶部并手动推到垫圈中。将组件置于自动硬币电池卷边机(Hohsen Corp.Model SAHCC-2032，Osaka，Japan)中并加压密封硬币电池。
比较例1和工作实例1-3
电μ质组合物的制备
这些实例描述电解质组合物的制备，电解质组合物包含六氟磷酸锂盐和溶剂混合物，溶剂混合物含有乙酸-2,2-二氟乙酯(DFEA)与碳酸亚乙酯(EC)；乙酸-2,2-二氟乙酯和氟代碳酸亚乙酯(FEC)；以及乙酸-2,2-二氟乙酯、碳酸亚乙酯和少量氟代碳酸亚乙酯。
电解质组合物包含DFEA、EC和1.0M LiPF6；并且DFEA、FEC和1.0M LiPF6通过称重预定量的组分到干箱操作手套箱中的小瓶内进行制备。将六氟磷酸锂(LiPF6)(电池级，Stella Chemifa Corp.，Toky0，Japan)称重加到每个小瓶中以达到1.0M的最终浓度。随后将第一电解质溶剂(DFEA，如上所述制备)和第二电解质溶剂(EC，电池级，可购自Novolyte Corp.Cleveland，OH；或者FEC，可购自LongChem，Shanghai，China，并通过真空蒸馏进行纯化)称重加到每个小瓶中以达到每种组分期望的重量百分比(重量％)。包含DFEA、EC、1.0M LiPF6、和1％FEC的电解质组合物通过称重预定量的FEC并将其加入到包含DFEA、EC和1.0MLiPF6的预定量的电解质组合物中进行制备。电解质组合物的组分在表1中总结。
表1
电解质组合物
a以总溶剂混合物(不包括盐或添加剂)百分比形式表示的重量％溶剂
b最终电解质组合物(包括溶剂、盐、和添加剂)中的重量％
c如美国专利8,097,368实例1所述的电解质组合物，DFEA
实例4
电解质组合物的离子电导率
使用在0.1至1，000，000Hz的阻抗范围内的阻抗光谱测量比较例1和工作实例1-3所述的电解质组合物的电导率。阻抗结果等价电路模型拟合以产生直流电阻。
首先，将包含两根线的电探针在10至100，000Hz的电导率范围内使用标准氯化钠水溶液进行校准。然后将电探针置于待测量的电解质组合物中。在22至25℃的干箱操作手套箱中记录电导率测量结果。以2.0％／℃的温度关系将结果外推至25℃。表2中总结的结果在25℃下报告。
表2
电解质组合物在25℃的离子电导率
电解质组合物 离子电导率(mS／cm)
比较例1 7.00，6.95
实例1 7.65
实例2 802，797，824，810
实例3 7.83
期望具有高离子电导率的电解质，因为低电导率在高充电和放电速率下降低电池性能。在比较例1中用EC替换20重量％的FEC，同时保持LiPF6盐摩尔浓度恒定(实例1)将电导率从6.98提高到7.65mS／cm。电导率还可通过将两种溶剂的比率从80：20DFEA：EC改变为70：30DFEA：EC(实例2)提高到8.08mS／em。将1％FEC加到70：30DFEA：EC和1.0M LiPF6组合物(实例3)中，略微降低电导率至7.83mS／cm。
工作实例5-6和比较例2
LiMn 15 Ni 042 Fe 008 O 4 ／Li 4 Ti 5 O 12 全电池的形成方法（慢循环)
锂离子电池常在使用前以低速进行一次或多次循环，该方法称为“形成”。如上所述制备的每个硬币电池首先使用商业电池测试器(Series4000，Maccor，Tulsa，OK)，在室温下，在0.1C从它的开路电压至3.4V充电。随后将每个电池在0.1C从3.4V至1.9V放电。随后在1.9和3.4V之间重复进行二次的0.1C充电和放电。形成方法的结果汇总在图1-3和表3中。
三个硬币电池具有相似的第一循环充电容量，它们间的微小差异归因于阴极载量的变化。80：20DFEA：FEC和1.0M LiPF6电解质组合物(比较例2)的第一循环放电容量比70：30DFEA：EC和1.0M LIPF6电解质组合物(实例5)与70：30DFEA：EC，1.0M LiPF6和1％FEC电解质组合物(实例6)低得多。
虽然电压-容量曲线的一般形状对于所有三种电池的充电来说是相似的(图1-3)，在放电曲线中存在显著差异。70：30DFEA：EC和1.0M LIPF6电解质组合物(实例5，图1)与70：30DFEA：EC，1.0M LiPF6和1％FEC电解质组合物(实例6，图2)产生放电曲线，其中容量的尾端包含在2.5V水平段处的肩峰，其也在充电过程中存在。80：20DFEA：FEC和1.0M LiPF6电解质组合物(比较例2，图3)不存在这种肩峰，这是由于这种较差电解质减少的第一循环放电容量。减少的第一循环放电容量也对应于进一步循环的容量损耗。这通过包含80：20DFEA：FEC和1.0M LiPF6电解质组合物(比较例2)的电池与包含其他两种电解质组合物(实例5和6)的电池相比更低的第二循环充电和排放容量得到说明，如表3所示。
工作实例7-8和比较例3
LiMn 15 Ni 042 Fe 008 O 4 ／Li 4 Ti 5 O 12 全电池在高温下的循环
在室温下进行两循环形成方法后，每个电池在55℃下，在1.9V和3.4V之间，在商业电池测试器(Series4000，Maccor，Tulsa，OK)中循环，使用其中电池在恒定电流、C／2进行29次循环，随后在恒定电流、C／5进行单循环的循环方案。这种(29×C／2+1×C／5)循环方法重复进行10次，总计300次充电-放电循环。作为循环方案的一部分，在完成每个充电步骤并完成每个放电步骤后测量在1000Hz的阻抗。结果示于表4中。
表4
LiMn 15 Ni 042 Fe 008 O 4 ／Li 4 Ti 5 O 12
全电池在55℃下的循环结果
包含70：30DFEA：EC和1.0M LiPF6的电解质组合物在55℃下循环299次后保持44.4％的初始容量(表4中的实例7)。在初始的50次循环后，剩余循环在C／2的库仑效率保持高于99％并且第299次循环为99.5％。
包含70：30DFEA：EC，1.0M LiPF6和1％FEC的电解质组合物在55℃下循环299次后保持38.0％的容量(表4中的实例8)。第50次循环的库仑效率为98.7％并且保持高于剩余循环在C／2的这个值，在第299次循环达到值98.9％。
包含80：20DFEA：FEC和1.0M LiPF6的电解质组合物在与其他两种包含EC的电解质组合物进行比较时表现不佳(表4中的比较例3)。该容量在循环早期快速下降，到第25次循环跌至低于50％。第299次循环的容量保留为7.8％。库仑效率不佳，循环在C／2从未超过96％并且在第299次循环跌至93.0％。
在本文锂离子电池的各种实施例中，掺杂剂金属和氟化溶剂体系对可由以下物质形成：(i)本文所公开的整组掺杂剂金属中所有成员的任一个或多个(A1、Cr、Fe、Ga、Zn、Co、Nb、Mo、Ti、Zr、Mg、V和Cu)，如上所述，其作为单一成员选择或得自整组掺杂金属的任意规模的任一子组以该整组各个成员的所有各种不同组合来选择，连同(ii)本文所公开的整组氟化溶剂体系中所有成员的任一种或多种，其如上所述作为单一成员选择或得自那些氟化溶剂体系的整组中任意规模的任一子组以该整组的各个成员的所有各种不同组合来选择。掺杂剂金属或氟化溶剂组的成员的子组可通过从如上所示相应的整个组中省略任一个或多个成员而形成。因此，掺杂剂金属或氟化溶剂体系(或其对)不仅可以为任意规模的任一子组的成员，所述子组可由来自上文列表中所示组的各个成员的所有各种不同组合的整组而形成，而且还可以在缺少为形成子组已经从整组中省略的成员的情况下制得。此外，通过从上文所列整个组中省略各种成员而形成的子组可以为整个组的各个成员，使得掺杂剂金属或氟化溶剂体系(或其对)除了选择的各个成员之外，可在缺少整个组的其他成员的情况下来选择。
在本说明书中，除非在使用情况下另外明确指明或相反指明，在本发明主题的实施例被论述或描述为包含、包括、含有、具有某些特征或要素、由某些特征或要素组成或由某些特征或要素构成时，除了明确论述或描述的那些之外，一个或多个特征或要素也可存在于实施例中。然而，本发明主题的可供选择的实施例可被论述或描述为基本上由某些特征或要素组成，其中将显著改变操作原理或实施例的区分特性的实施例特征或要素不存在于本文中。本发明主题的另一可供选择的实施例可被论述或描述为由某些特征或元素组成，在所述实施例或其非本质变型中，仅存在所具体论述或描述的特征或要素。
凡在本文中给出或确定某一数值范围之处，所述范围包括其端点，以及位于所述范围内的所有单独整数和分数，并且还包括由其中这些端点和内部整数及分数的所有各种可能组合形成的每一个较窄范围，以在相同程度的所述范围内形成更大数值群的子群，如同明确给出了这些较窄范围中的每一个一样。当本文中的数值范围被表述成大于指定值时，所述范围仍然是有限的，并被本文所述的发明上下文中切实可行的值限定其上限。当本文所述的数值范围被表述成小于指定值时，所述范围仍然被非零值限定其下限。
在本说明书中，除非在使用情形下另外明确指明或有相反指明，否则
(a)化合物、单体、低聚物、聚合物和／或其他化学材料的列表除了成员中任一种和／或它们的相应衍生物中任一种的两种或更多种的混合物之外，还包括列表中成员的衍生物；并且
（b)本文给出的数量、尺寸、范围、配方、参数、以及其他量和特性，尤其是当用术语“约”修饰时，可以但不必是精确的，并且还可为近似和／或大于或小于(如所期望的)所述的，在本发明的上下文中，表达公差、转换因子、数值修约、测量误差等，以及包含在其以外的那些值的所述值中具有与所述值相当的实用性和／或可操作性。

Claims (12)

1.电解质组合物，包含：
(a)至少一种电解质盐；和
（b)溶剂混合物，所述溶剂混合物包含浓度为所述溶剂混合物的约10重量％至约50重量％的碳酸亚乙酯；以及浓度为所述溶剂混合物的约50重量％至约90重量％的CH3CO2CH2CF2H。
2.根据权利要求1所述的电解质组合物，其中所述电解质盐选自由以下成员组成的组中的一个或多个成员：
六氟磷酸锂、
Li PF3(CF2CF3)3、
双(三氟甲磺酰)亚胺锂、
双(全氟乙磺酰)亚胺锂、
(氟代磺酰)(九氟丁磺酰)亚胺锂、
双(氟代磺酰)亚胺锂、
四氟硼酸锂、
高氯酸锂、
六氟砷酸锂、
三氟甲磺酸锂、
三(三氟甲磺酰)甲基锂、
双(草酸)硼酸锂、
二氟(草酸)硼酸锂、
Li2B12F12-xHx，其中x等于0至8，以及
氟化锂和阴离子受体的混合物。
3.根据权利要求2所述的电解质组合物，其中所述电解质盐为六氟磷酸锂。
4.根据权利要求1所述的电解质组合物，其中所述碳酸亚乙酯占所述溶剂混合物的约30重量％，并且CH3CO2CH2CF2H占所述溶剂混合物的约70重量％。
5.根据权利要求1所述的电解质组合物，还包含浓度为所述电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％的氟代碳酸亚乙酯。
6.根据权利要求5所述的电解质组合物，其中所述氟代碳酸亚乙酯占所述电解质组合物的约1重量％。
7.电化学电池，包括：
(a)外壳；
(b)设置在所述外壳中且彼此存在导电性联系的阳极和阴极；
(c)设置在所述外壳中并提供所述阳极与所述阴极之间的离子导电通路
的电解质组合物，其中所述电解质组合物包含：
(i)至少一种电解质盐；和
（ii)溶剂混合物，所述溶剂混合物包含浓度为所述溶剂混合物的约10重量％至约50重量％的碳酸亚乙酯；以及浓度为所述溶剂混合物的约50重量％至约90重量％的CH3CO2CH2CF2H；和
（d)位于所述阳极和所述阴极之间的多孔隔板。
8.根据权利要求7所述的电化学电池，其中所述碳酸亚乙酯占所述溶剂混合物的约30重量％，并且CH3CO2CH2CF2H占所述溶剂混合物的约70重量％。
9.根据权利要求7所述的电化学电池，其中所述溶剂混合物还包含浓度为所述电解质组合物的约0.01重量％至小于2重量％的氟代碳酸亚乙酯。
10.根据权利要求9所述的电化学电池，其中所述氟代碳酸亚乙酯占所述电解质组合物的约1重量％。
11.根据权利要求7所述的电化学电池，其中所述电化学电池为锂离子电池。
12.电子装置，其包含根据权利要求7所述的电化学电池。
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