CN116583980A - 用于锂金属电池的电解质组合物 - Google Patents
用于锂金属电池的电解质组合物 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116583980A CN116583980A CN202180083887.3A CN202180083887A CN116583980A CN 116583980 A CN116583980 A CN 116583980A CN 202180083887 A CN202180083887 A CN 202180083887A CN 116583980 A CN116583980 A CN 116583980A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- fluorinated
- carbonate
- electrolyte composition
- lithium metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 79
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 29
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 26
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- -1 lithium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 claims description 69
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 14
- ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N tetraglyme Chemical compound COCCOCCOCCOCCOC ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 12
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M caesium fluoride Chemical compound [F-].[Cs+] XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 6
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-2-(2-ethoxyethoxy)ethane Chemical compound CCOCCOCCOCC RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GBBSAMQTQCPOBF-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trimethyl-1,3,5,2,4,6-trioxatriborinane Chemical compound CB1OB(C)OB(C)O1 GBBSAMQTQCPOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KLLQVNFCMHPYGL-UHFFFAOYSA-N 5h-oxathiole 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OCC=C1 KLLQVNFCMHPYGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 4
- RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N cumene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1 RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940019778 diethylene glycol diethyl ether Drugs 0.000 claims description 4
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZQBFAOFFOQMSGJ-UHFFFAOYSA-N hexafluorobenzene Chemical compound FC1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F ZQBFAOFFOQMSGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N tributyl borate Chemical compound CCCCOB(OCCCC)OCCCC LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide Chemical class O=S1OCCO1 WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YZMJSEAMPXECSW-UHFFFAOYSA-N 1-fluoroethyl phenyl carbonate Chemical compound CC(F)OC(=O)Oc1ccccc1 YZMJSEAMPXECSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BWMAPJYSKSSVJP-UHFFFAOYSA-N 1-fluoroethyl prop-2-ynyl carbonate Chemical compound CC(F)OC(=O)OCC#C BWMAPJYSKSSVJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylethane Chemical class CCS(C)(=O)=O YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MTYZOJDYYFGWPJ-UHFFFAOYSA-N 2-cyanoethyl 1-fluoroethyl carbonate Chemical compound CC(F)OC(=O)OCCC#N MTYZOJDYYFGWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VTWYQAQIXXAXOR-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylpropane Chemical class CC(C)S(C)(=O)=O VTWYQAQIXXAXOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PDFSXHZXNZCKNF-UHFFFAOYSA-N 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-dodecafluorodeca-1,9-diene Chemical compound C=CC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C=C PDFSXHZXNZCKNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ASKFMEXNMGPGAG-UHFFFAOYSA-N 3-[(2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl)oxy]propanenitrile Chemical compound C(CC#N)OC1COC(=O)O1 ASKFMEXNMGPGAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VUZHZBFVQSUQDP-UHFFFAOYSA-N 4,4,5,5-tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1(F)OC(=O)OC1(F)F VUZHZBFVQSUQDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1OC(=O)OC1F DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RMYFSKOGEWSTQR-UHFFFAOYSA-N 4,5-difluoro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1(F)OC(=O)OC1(C)F RMYFSKOGEWSTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AQJSPWIJMNBRJR-UHFFFAOYSA-N 4,5-difluoro-4-methyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1(F)OC(=O)OC1F AQJSPWIJMNBRJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 claims description 2
- FQKTXASBUVQPAP-UHFFFAOYSA-N B(O)(O)O.C(CC(=O)O)(=O)O.C(CC(=O)O)(=O)O Chemical compound B(O)(O)O.C(CC(=O)O)(=O)O.C(CC(=O)O)(=O)O FQKTXASBUVQPAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IMAWBFBCQQDBIC-UHFFFAOYSA-N C(OC(C)F)(OCCC)=O Chemical compound C(OC(C)F)(OCCC)=O IMAWBFBCQQDBIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910015013 LiAsF Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910012097 LiSbF Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 claims description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 2
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XVJWBXACABRAEC-UHFFFAOYSA-N benzene;1,1'-biphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 XVJWBXACABRAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QMCLWCCRKCPMGG-UHFFFAOYSA-N boric acid;propanedioic acid Chemical compound OB(O)O.OC(=O)CC(O)=O QMCLWCCRKCPMGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PWRLWCQANJNXOR-UHFFFAOYSA-N dilithium chloro(dioxido)borane Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]B([O-])Cl PWRLWCQANJNXOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YNPMWBJZZYCWEM-UHFFFAOYSA-N ethyl 1-fluoroethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC(C)F YNPMWBJZZYCWEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WUOIAOOSKMHJOV-UHFFFAOYSA-N ethyl(diphenyl)phosphane Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(CC)C1=CC=CC=C1 WUOIAOOSKMHJOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PIQRQRGUYXRTJJ-UHFFFAOYSA-N fluoromethyl methyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCF PIQRQRGUYXRTJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N glutaronitrile Chemical compound N#CCCCC#N ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001537 lithium tetrachloroaluminate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XKLXIRVJABJBLQ-UHFFFAOYSA-N lithium;2-(trifluoromethyl)-1h-imidazole-4,5-dicarbonitrile Chemical compound [Li].FC(F)(F)C1=NC(C#N)=C(C#N)N1 XKLXIRVJABJBLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M lithium;difluorophosphinate Chemical compound [Li+].[O-]P(F)(F)=O IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M methyl carbonate Chemical compound COC([O-])=O CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- MPDOUGUGIVBSGZ-UHFFFAOYSA-N n-(cyclobutylmethyl)-3-(trifluoromethyl)aniline Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC(NCC2CCC2)=C1 MPDOUGUGIVBSGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N succinonitrile Chemical compound N#CCCC#N IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- BDZBKCUKTQZUTL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphite Chemical compound CCOP(OCC)OCC BDZBKCUKTQZUTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N trilithium borate Chemical class [Li+].[Li+].[Li+].[O-]B([O-])[O-] RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical class [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- ZMQDTYVODWKHNT-UHFFFAOYSA-N tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphate Chemical compound FC(F)(F)COP(=O)(OCC(F)(F)F)OCC(F)(F)F ZMQDTYVODWKHNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QJMMCGKXBZVAEI-UHFFFAOYSA-N tris(trimethylsilyl) phosphate Chemical compound C[Si](C)(C)OP(=O)(O[Si](C)(C)C)O[Si](C)(C)C QJMMCGKXBZVAEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OUMZKMRZMVDEOF-UHFFFAOYSA-N tris(trimethylsilyl)phosphane Chemical compound C[Si](C)(C)P([Si](C)(C)C)[Si](C)(C)C OUMZKMRZMVDEOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XKTYXVDYIKIYJP-UHFFFAOYSA-N 3h-dioxole Chemical compound C1OOC=C1 XKTYXVDYIKIYJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WMNMARSCZZDKGQ-UHFFFAOYSA-N boric acid 2,2-difluoropropanedioic acid Chemical compound B(O)(O)O.FC(C(=O)O)(C(=O)O)F WMNMARSCZZDKGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- ZIISGGOPQWHYDA-UHFFFAOYSA-N difluorooxyborinic acid Chemical compound B(O)(OF)OF ZIISGGOPQWHYDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- JHKXZYLNVJRAAJ-WDSKDSINSA-N Met-Ala Chemical compound CSCC[C@H](N)C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O JHKXZYLNVJRAAJ-WDSKDSINSA-N 0.000 abstract 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 24
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 12
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 11
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 11
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 8
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 8
- ZKNHDJMXIUOHLX-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxy-1,1,1-trifluoroethane Chemical compound CCOCC(F)(F)F ZKNHDJMXIUOHLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 6
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910012820 LiCoO Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 5
- PXELHGDYRQLRQO-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCCC[N+]1(C)CCCC1 PXELHGDYRQLRQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- YQFWGCSKGJMGHE-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-propylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCC[N+]1(C)CCCC1 YQFWGCSKGJMGHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 125000005496 phosphonium group Chemical group 0.000 description 3
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O pyridinium Chemical compound C1=CC=[NH+]C=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- XLLIQLLCWZCATF-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyethyl acetate Chemical compound COCCOC(C)=O XLLIQLLCWZCATF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 241000289517 Colletotrichum lini Species 0.000 description 2
- 101100428769 Pisum sativum BP80 gene Proteins 0.000 description 2
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O Pyrrolidinium ion Chemical compound C1CC[NH2+]C1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 2
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 2
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N n-fluorosulfonylsulfamoyl fluoride Chemical compound FS(=O)(=O)NS(F)(=O)=O KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVVRUQBMAZRKPJ-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethylimidazolium Chemical compound CN1C=C[N+](C)=C1 HVVRUQBMAZRKPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUXWWQABBZZFRQ-UHFFFAOYSA-N 1-(cyclohexylmethyl)-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound C1CCCCC1C[N+]1(C)CCCC1 FUXWWQABBZZFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WAIZNNRHRSQOFC-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound C=1C=CC=CC=1C[N+]1(C)CCCC1 WAIZNNRHRSQOFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UVCPHBWNKAXVPC-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-1-methylpiperidin-1-ium Chemical compound CCCC[N+]1(C)CCCCC1 UVCPHBWNKAXVPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1 IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIHOUJYFWMURBG-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CC[N+]1(C)CCCC1 NIHOUJYFWMURBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1 NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWPBORWCDZAHAU-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-octylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCCCCCCC[N+]1(C)CCCC1 JWPBORWCDZAHAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZYGPUMRLXMRDPE-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-propan-2-ylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CC(C)[N+]1(C)CCCC1 ZYGPUMRLXMRDPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGLIVJFAKNJZRE-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-propylpiperidin-1-ium Chemical compound CCC[N+]1(C)CCCCC1 OGLIVJFAKNJZRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AOPDRZXCEAKHHW-UHFFFAOYSA-N 1-pentoxypentane Chemical compound CCCCCOCCCCC AOPDRZXCEAKHHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWCUSUZNGKWSSZ-UHFFFAOYSA-N 2,2-difluoropropanedioic acid oxalic acid Chemical compound C(C(=O)O)(=O)O.FC(C(=O)O)(C(=O)O)F UWCUSUZNGKWSSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEQTWHPMSVAFDA-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydro-1h-pyrazole Chemical compound C1NNC=C1 KEQTWHPMSVAFDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDJQSBUDLXCWRU-UHFFFAOYSA-N 2-(1-methylpyrrolidin-1-ium-1-yl)ethanol Chemical compound OCC[N+]1(C)CCCC1 LDJQSBUDLXCWRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQBXSWAWVZHKBZ-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOC(C)=O NQBXSWAWVZHKBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVONRAPFKPVNKG-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethyl acetate Chemical compound CCOCCOC(C)=O SVONRAPFKPVNKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCDWFXQBSFUVSP-UHFFFAOYSA-N 2-phenoxyethanol Chemical compound OCCOC1=CC=CC=C1 QCDWFXQBSFUVSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CUZKCNWZBXLAJX-UHFFFAOYSA-N 2-phenylmethoxyethanol Chemical compound OCCOCC1=CC=CC=C1 CUZKCNWZBXLAJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCGFUIQPSOCUHI-UHFFFAOYSA-N 2-propan-2-yloxyethanol Chemical compound CC(C)OCCO HCGFUIQPSOCUHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- YEYKMVJDLWJFOA-UHFFFAOYSA-N 2-propoxyethanol Chemical compound CCCOCCO YEYKMVJDLWJFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WXMVWUBWIHZLMQ-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1-octylimidazolium Chemical compound CCCCCCCCN1C=C[N+](C)=C1 WXMVWUBWIHZLMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWTPWZNBIZUXBT-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methylimidazol-3-ium-1-yl)butane-1-sulfonate Chemical compound C[N+]=1C=CN(CCCCS([O-])(=O)=O)C=1 MWTPWZNBIZUXBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- WKJUQXAIPYKAFX-UHFFFAOYSA-N B(OF)(OF)[O-].FC(C(=O)O)C(=O)O.[Li+] Chemical compound B(OF)(OF)[O-].FC(C(=O)O)C(=O)O.[Li+] WKJUQXAIPYKAFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 1
- AQZGPSLYZOOYQP-UHFFFAOYSA-N Diisoamyl ether Chemical compound CC(C)CCOCCC(C)C AQZGPSLYZOOYQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910018122 Li 3-x M Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010710 LiFePO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015118 LiMO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011322 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002995 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014422 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PQBAWAQIRZIWIV-UHFFFAOYSA-N N-methylpyridinium Chemical compound C[N+]1=CC=CC=C1 PQBAWAQIRZIWIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O Piperidinium(1+) Chemical compound C1CC[NH2+]CC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000008378 aryl ethers Chemical class 0.000 description 1
- YOUGRGFIHBUKRS-UHFFFAOYSA-N benzyl(trimethyl)azanium Chemical compound C[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 YOUGRGFIHBUKRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKNRELLLVOYIIB-UHFFFAOYSA-N bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;1-methyl-1-propylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCC[N+]1(C)CCCC1.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F DKNRELLLVOYIIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- PPTSBERGOGHCHC-UHFFFAOYSA-N boron lithium Chemical compound [Li].[B] PPTSBERGOGHCHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001787 chalcogens Chemical group 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCQFCFPECQILOL-UHFFFAOYSA-N diethyl hydrogen phosphate Chemical compound CCOP(O)(=O)OCC UCQFCFPECQILOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical class OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940075557 diethylene glycol monoethyl ether Drugs 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000004991 fluoroalkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003709 fluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M hydrogensulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DOUHZFSGSXMPIE-UHFFFAOYSA-N hydroxidooxidosulfur(.) Chemical group [O]SO DOUHZFSGSXMPIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001841 imino group Chemical group [H]N=* 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N methylphosphonic acid Chemical compound CP(O)(O)=O YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XKBGEWXEAPTVCK-UHFFFAOYSA-M methyltrioctylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCC[N+](C)(CCCCCCCC)CCCCCCCC XKBGEWXEAPTVCK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical group 0.000 description 1
- 125000001400 nonyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005677 organic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 1
- ZYMJSAWYDBRZIC-UHFFFAOYSA-N oxalic acid phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OC(=O)C(O)=O.OC(=O)C(O)=O.OC(=O)C(O)=O ZYMJSAWYDBRZIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229960005323 phenoxyethanol Drugs 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052699 polonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical group [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJQWBACJIAKDTJ-UHFFFAOYSA-N tetrabutylphosphanium Chemical compound CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC BJQWBACJIAKDTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSBSFAARYOCBHB-UHFFFAOYSA-N tetrapropylammonium Chemical compound CCC[N+](CCC)(CCC)CCC OSBSFAARYOCBHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HJHUXWBTVVFLQI-UHFFFAOYSA-N tributyl(methyl)azanium Chemical compound CCCC[N+](C)(CCCC)CCCC HJHUXWBTVVFLQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PYVOHVLEZJMINC-UHFFFAOYSA-N trihexyl(tetradecyl)phosphanium Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC[P+](CCCCCC)(CCCCCC)CCCCCC PYVOHVLEZJMINC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002948 undecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
- H01M4/382—Lithium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/42—Acrylic resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/423—Polyamide resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0034—Fluorinated solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于锂金属电池的电解质组合物，其包含a)至少一种含有4至10个碳原子的氟化二醚，由R1‑O‑R2‑O‑R3的式(I)表示，其中每个R1和R3独立地是氟化烷基，并且R2是任选氟化的烷基，由CaFbHc的式(II)表示，其中a是1至6的整数，b+c是2至10的整数，并且如果b是0，R1和R3独立地不具有H；b)至少一种非氟化醚；以及c)至少一种锂盐，其中a)氟化二醚的量为基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积按体积计至少50％(vol％)。本发明还涉及一种锂金属电池，其包括包含锂金属的负极、正极、隔膜和根据本发明的电解质组合物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月16日提交的欧洲专利申请号20214399.6的优先权，出于所有目的将此申请的全部内容通过援引方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于锂金属电池的电解质组合物，其包含a)至少一种含有4至10个碳原子的氟化二醚，由R1-O-R2-O-R3的式I表示，其中每个R1和R3独立地是氟化烷基，并且R2是任选氟化的烷基，由CaFbHc的式II表示，其中a是1至6的整数，b+c是2至10的整数，并且如果b是0，R1和R3独立地不具有H；b)至少一种非氟化醚；以及c)至少一种锂盐，其中a)氟化二醚的量为基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积按体积计至少50％(vol％)。本发明还涉及一种锂金属电池，其包括包含锂金属的负极、正极、隔膜和根据本发明的电解质组合物。
背景技术
锂离子电池由于其包括重量轻、能量密度合理以及循环寿命良好的多种优点而在可充电储能装置市场中保持着主导地位。然而，目前的锂离子电池仍然受制于相对于所需的能量密度相对较低的能量密度，其持续增加以满足高功率应用的需求，如电动汽车、混合动力汽车、电网储能(也称为大规模储能)等。
由于锂金属具有低氧化还原电位和高比容量所带来的有利特性，因此自20世纪70年代以来，采用锂金属作为负极已经是已知的。这种锂金属电池通常使用常规的液体电解质如基于碳酸盐的电解质和/或具有低粘度和高离子导电性的基于醚的电解质。这些液体电解质在循环开始时分解成为钝化层，这将导致枝晶生长，以及还有电解质与沉积的反应性锂离子之间的进一步副反应。这些一直是阻碍锂金属电池商业化的关键问题。
用于锂金属电池的合适的电解质的基本要求与用于锂离子电池的常规液体电解质相同，即高离子导电性、低熔点和高沸点、(电)化学稳定性以及还有安全性。除了所述的基本要求外，用于锂金属电池的合适的电解质还应针对上述缺点提供解决方案。
作为旨在减少或抑制锂枝晶形成并改善锂金属电池的循环性能的多种研究工作之一，已经考虑使用固体电解质代替液体电解质。例如，R.Sudo等人在Solid State Ionics[固态离子学],262,151(2014)中描述了在包含Li金属作为负极的电化学电池中使用Al掺杂的Li7La3Zr2O12作为固体电解质。然而，还是观察到了锂枝晶。
D.Aurbach等人在Solid State Ionics[固态离子学],148,405(2002)中和H.Ota等人在Electrochimica Acta[电化学学报],49,565(2004)中报道，添加剂如CO2、SO2和碳酸亚乙烯酯有助于改善钝化层的稳定性。然而，这些添加剂在电池运行期间被消耗。因此，它们不能成为防止枝晶形成的长期解决方案。
此外，已经有各种具有相同目的的方法，包括改变液体电解质的组成。
例如，L.Suo等人在Nature Communications[自然通讯],DOI:10.1038/ncomms2513(2013)中描述了使用在二甲氧基乙烷(DME)-1,3二氧戊环(DOL)(1:1v:v)中具有高锂盐浓度的LiTFSI的液体电解质来抑制锂枝晶形成。
H.Wang等人在ChemElectroChem[化学电化学],2,1144(2015)中报道，含有锂金属作为负极以及四甘醇二甲醚(G4)和LiFSI的溶剂化离子液体作为电解质的电池表现出优异的循环性能。
US 2007/054186 A1(3M创新产权公司(3M Innovative Properties Company))披露了用于电化学装置的电解质组合物，其含有包含环状碳酸酯如碳酸亚乙酯、和至少一种具有至少80℃的沸点的含氟溶剂如特定化学式的氢氟醚、以及至少一种电解质盐如LiPF6的溶剂组合物。
WO 2015/078791 A1(索尔维特种聚合物意大利公司(Solvay SpecialtyPolymers Italy S.P.A))也披露了电解质配制品，其包含氢氟醚作为电解质混合物的主要组分以及还有极性有机溶剂，值得注意地是有机碳酸酯类。
特别地，EP 3118917 B1(三星电子有限公司(Samsung Electronics Co.,Ltd.))披露了锂金属电池专用电解液，其包含能够溶解锂离子的非氟取代醚、氟取代醚(其是具有特定化学式的基于甘醇二甲醚的溶剂)、和锂盐，其中氟取代醚的量大于非氟取代醚的量。
然而，仍然存在提供用于锂金属电池的电解质的显著需要，该锂金属电池具有包括安全性在内的改善的电池性能，同时最小化枝晶生长和液体电解质与负极之间的副反应。
发明内容
本发明涉及一种用于锂金属电池的电解质组合物，其包含
a)至少一种含有4至10个碳原子的氟化二醚，由式I表示
R1-O-R2-O-R3(式I)
其中，每个R1和R3独立地是氟化烷基，并且R2是任选氟化的烷基，由式II表示
CaFbHc(式II)
其中，a是1至6的整数，b+c是2至10的整数，并且如果b是0，R1和R3独立地不具有H；
b)至少一种非氟化醚；以及
c)至少一种锂盐，
其中，a)氟化二醚的量为基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积按体积计至少50％(vol％)。
本发明还涉及一种锂金属电池，其包括包含锂金属的负极、正极、隔膜和根据本发明的电解质组合物。
诸位发明人出人意料地发现，以上提及的技术问题可以通过使用用于锂金属电池的根据本发明的电解质组合物解决，这通过优异的容量保持率和库伦效率来证实。
附图说明
图1示出了具有E1-E2和CE1-CE4的电解质组合物的LiCoO2/Li电池在3.0-4.4V(0.5C/0.5C)下的循环保持率(％)。
图2示出了具有E1-E2和CE5-CE9的电解质组合物的LiCoO2/Li电池在3.0-4.4V(0.5C/0.5C)下的循环保持率(％)。
具体实施方式
定义
贯穿本说明书，除非上下文另有要求，否则词语“包含(comprise)”或“包括(include)”或者变体如“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”将理解为暗示包含所陈述的要素或方法步骤或要素组或方法步骤组，但是不排除任何其他的要素或方法步骤或要素组或方法步骤组。根据优选的实施例，术语“包含”和“包括”及其变体意指“排他地由……组成”。
如本说明书中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括复数情况。术语“和/或”包括含义“和”、“或”还有与此术语相关联的要素的所有其他可能的组合。
术语“在……之间”应理解为包括限值。
如本文使用的，关于有机基团的术语“(Cn-Cm)”(其中n和m分别为整数)指示该基团可以含有每个基团从n个碳原子至m个碳原子。
术语“脂肪族基团”包括其特征为直链或支链、典型地具有在1与18个之间的碳原子的有机部分。在复杂结构中，链可以是支链的、桥联的或交联的。脂肪族基团包括烷基、烯基和炔基。
比率、浓度、量和其他数值数据在本文中可以以范围形式来呈现。应理解的是，使用这样的范围形式仅仅是为了方便和简洁，并且应灵活地解释为不仅包含作为范围限值明确提及的数值，而且还包含被涵盖在此范围之内的所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围都被明确提及一样。例如，约120℃至约150℃的温度范围应解释为不仅包括明确提及的限值约120℃至约150℃，而且还包括子范围，如125℃至145℃、130℃至150℃等等，以及所指定范围内的单独的量、包括小数量，例如122.2℃、140.6℃和141.3℃。
如本文使用的，摩尔浓度(molar concentration)或摩尔浓度(molarity)是化学物质、特别是溶液中溶质的浓度的度量，以每单位体积溶液的物质的量表示。最常用的摩尔浓度单位是每升的摩尔数，单位为mol/L。浓度为1mol/L的溶液表示为1摩尔并指定为1M。
除非另外指明，否则在本发明的上下文中，组合物中的组分的量表示为组分的体积与组合物的总体积之间的比率乘以100，即按体积计％(vol％)，或表示为组分的重量与组合物的总重量之间的比率乘以100，即按重量计％(wt％)。
在本发明中，术语“库伦效率”(也称为法拉第效率)旨在表示电子在促进电化学反应的系统(即电池)中转移的电荷效率，并且它对应于在整个循环内从电池提取的总电荷与放入电池的总电荷的比率。此外，库伦效率(％)是通过每个循环的放电容量除以每个循环的充电容量乘以100计算的。
如本文使用的，术语“锂金属电池”旨在表示具有金属锂作为阳极的二次(可充电)电池。
应当理解的是，前文的总体描述和以下的详细描述都是示例性的并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。因此，本文所述的各种变化和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。此外，为了清楚和简洁起见，可以省略对众所周知的功能和构造的描述。
本发明涉及一种用于锂金属电池的电解质组合物，其包含：
a)至少一种含有4至10个碳原子的氟化二醚，由式I表示
R1-O-R2-O-R3(式I)
其中，每个R1和R3独立地是氟化烷基，并且R2是任选氟化的烷基，由式II表示
CaFbHc(式II)
其中，a是1至6的整数，b+c是2至10的整数，并且如果b是0，R1和R3独立地不具有H；
b)至少一种非氟化醚；以及
c)至少一种锂盐，
其中，a)氟化二醚的量为基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积按体积计至少50％(vol％)。
在一个实施例中，氟化烷基是饱和直链烃，其是氟化的。
在另一个实施例中，氟化烷基是饱和环烃，其是氟化的。
在一个实施例中，a)氟化二醚含有5至8个碳原子、优选6个碳原子。
在一个实施例中，根据本发明的用于锂金属电池的电解质组合物包含：
a)至少一种含有5至8个碳原子的氟化二醚，由式I’表示
R1’-O-R2’-O-R3’ (式I’)
其中，每个R1’和R3’独立地是氟化烷基，并且R2’是任选氟化的烷基，由式II’表示
Ca’Fb’Hc’ (式II’)
其中，a’是1至4的整数，b’+c’是2至8的整数，并且如果b’是0，R1’和R3’独立地不具有H；
b)至少一种非氟化醚；以及
c)至少一种锂盐，
其中，a)氟化二醚的量为基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积至少50vol％。
在一个实施例中，根据本发明的电解质组合物包含
-60至90vol％的a)氟化二醚；以及
-10至40vol％的b)非氟化醚，基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积。
在另一个实施例中，根据本发明的电解质包含
-80至90vol％的a)氟化二醚；以及
-10至20vol％的b)非氟化醚，基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积。
在一个具体的实施例中，根据本发明的用于锂金属电池的电解质组合物包含：
-80vol％的a)含有6个碳原子的氟化二醚；
-20vol％的b)非氟化醚，基于a)氟化二醚和b)非氟化醚的总体积；以及
-溶解在a)氟化二醚和b)非氟化醚的混合物中的1M的LiFSI。
在本发明中，术语“烷基”旨在表示具有一个或多个碳原子的饱和烃，包括直链烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、环烷基基团(或“环烷基”或“脂环族”)，如环丙基、环戊基、环己基等。
在本发明中，术语“氟化二醚”旨在表示二醚化合物，其中至少一个氢原子被氟替代。一个、两个、三个或更多数量的氢原子可以被氟替代。
在本发明中，术语“沸点”旨在表示在液体物质的蒸气压力等于液体周围的压力并且液体将其物理状态变成蒸汽的温度。液体物质的沸点根据周围环境的压力而变化，并且根据本发明的沸点对应于液体在大气压下时的沸点，也称为大气沸点。
在一个实施例中，a)氟化二醚的沸点是至少80℃、优选80℃至160℃。
在一个实施例中，a)氟化二醚中F/H的摩尔比是2.0至11.0、优选2.5至8.0、并且更优选2.5至6.0。
在一个实施例中，a)氟化二醚含有5个碳原子。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C5F9H3O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％。
在另一个优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C5F10H2O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％。
在另一个优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C5F11H1O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％。
在另一个实施例中，a)氟化二醚含有6个碳原子。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C6F10H4O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％、优选至少70wt％。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C6F11H3O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C6F12H2O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％。
在另一个实施例中，a)氟化二醚含有7个碳原子。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C7F12H4O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％、优选至少70wt％。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C7F14H2O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％。
在另一个实施例中，a)氟化二醚含有8个碳原子。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C8F12H6O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％、优选至少70wt％、并且更优选至少80wt％。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C8F14H4O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量至少50wt％。
在优选的实施例中，a)氟化二醚是包含C8F16H2O2的混合物，其量为基于a)氟化二醚的总重量按重量计至少50％(wt％)。
根据本发明的合适的a)氟化二醚的非限制性实例值得注意地包括以下：
CF3CH2-O-CF2CHF-O-CF3 、 CHF2CH2-O-CF2CF2-O-CF3 、CF3CF2-O-CHFCHF-O-CHF2 、CHF2CF2-O-CHFCHF-O-CF3 、CF3CHF-O-CHFCF2-O-CHF2 、 CF3CHF-O-CF2CHF-O-CHF2 、CH3CF2-O-CF2-O-CF2CF3 、 CFH2CHF-O-CF2-O-CF2CF3 、CF3CF2-O-CHF-O-CHFCHF2 、 CF3CF2-O-CHF-O-CHFCHF2 、CF3CH2-O-CF2CF2-O-CF3 、 CHF2CHF-O-CF2CF2-O-CF3 、CH2FCF2-O-CF2CF2-O-CF3 、CF3CF2-O-CHFCHF-O-CF3 、CF3CF2-O-CF2CH2-O-CF3 、 CF3CF2-O-CH2CF2-O-CF3 、CF3CF2-O-CF2CFH-O-CHF2 、 CF3CHF-O-CHFCF2-O-CF3 、CF3CHF-O-CF2CHF-O-CF3 、 CHF2CF2-O-CF2CHF-O-CF3 、CHF2CF2-O-CHFCF2-O-CF3 、 CHF2CF2-O-CF2CF2-O-CHF2 、CF3CHF-O-CF2CF2-O-CHF2 、CF3CF2-O-CF2-O-CHFCF3 、CF2HCF2-O-CF2-O-CF2CF3 、 CF3CHF-O-CF2-O-CF2CF3 、CF3CF2-O-CHF-O-CF2CF3 、 CF3CF2-O-CF2-O-CF2CHF2 、CF2HCF2-O-CF2CH2-O-CF2CF2H、 CF3CF2-O-CH2CH2-O-CF2CF3、CF2HCF2-O-CHFCHF-O-CF2CF2H、CF3CF2-O-CHFCH2-O-CF2CF2H、CF2HCF2-O-CHFCHF-O-CF2CF2H、CF3CF2-O-CH2CHF-O-CF2CF2H、CF3-O-CHFCF2CH2-O-CF2CF2H、 CF2HCF2-O-CF2CF2-O-CF2CF2H、CF3CF2-O-CF2CHF-O-CF2CF2H、 CF3CF2-O-CHFCF2-O-CF2CF2H、CF3CF2-O-CF2CH2-O-CF2CF3 、 CF3CF2-O-CHFCHF-O-CF2CF3 、CF3CF2-O-CHFCHF-O-CF2CF3、及其混合物。
在本发明中，术语“非氟化醚”旨在表示醚合物，其中不存在氟原子。
根据本发明的合适的b)非氟化醚的非限制性实例值得注意地包括以下：
-脂肪族、脂环族或芳香族醚，更特别地，二丁醚、二戊醚、二异戊醚、二甲氧基乙烷(DME)、1,3-二氧戊环(DOL)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃和二苯醚；
-二醇醚，如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单苯醚、乙二醇单苄醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丁醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、乙二醇二乙醚、二乙二醇二乙醚(DEGDEE)、四乙二醇二甲醚(TEGME)、聚乙二醇二甲醚(PEGDME)；
-二醇醚酯，如乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯；以及
-磷酸三烷基酯，如磷酸三甲酯和磷酸三乙酯(TEP)。
在优选的实施例中，根据本发明的b)非氟化醚化合物包括二甲氧基乙烷(DME)、1,3-二氧戊环(DOL)、二丁基醚、四乙二醇二甲醚(TEGME)、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、二乙二醇二乙醚(DEGDEE)、聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃(THF)、磷酸三乙酯(TEP)、及其混合物。
在更优选的实施例中，b)非氟化醚是DME和DOL的混合物。
在另一个更优选的实施例中，b)非氟化醚是DME。
将锂盐描述为锂离子络合物，如六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、六氟钽酸锂(LiTaF6)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、氯硼酸锂(Li2B10Cl10)、氟硼酸锂(Li2B10F10)、Li2B12FxH12-x(其中x＝0-12)、LiPFx(RF)6-x和LiBFy(RF)4-y(其中RF表示全氟化的C1-C20烷基或全氟化的芳香族基团，x＝0-5且y＝0-3)、LiBF2[O2C(CX2)nCO2]、LiPF2[O2C(CX2)nCO2]2、LiPF4[O2C(CX2)nCO2](其中X选自由H、F、Cl、C1-C4烷基和氟化烷基组成的组，并且n＝0-4)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂Li(FSO2)2N(LiFSI)、LiN(SO2CmF2m+1)(SO2CnF2n+1)和LiC(SO2CkF2k+1)(SO2CmF2m+1)(SO2CnF2n+1)(其中k＝1-10，m＝1-10且n＝1-10)、LiN(SO2CpF2pSO2)和LiC(SO2CpF2pSO2)(SO2CqF2q+1)(其中p＝1-10且q＝1-10)、螯合的正硼酸锂盐和螯合的正磷酸锂盐，如双(草酸)硼酸锂[LiB(C2O4)2]、双(丙二酸)硼酸锂[LiB(O2CCH2CO2)2]、双(二氟丙二酸)硼酸锂[LiB(O2CCF2CO2)2]、(丙二酸草酸)硼酸锂[LiB(C2O4)(O2CCH2CO2)]、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂[LiB(C2O4)(O2CCF2CO2)]、三(草酸)磷酸锂[LiP(C2O4)3]、三(二氟丙二酸)磷酸锂[LiP(O2CCF2CO2)3]、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂(LiTDI)、及其混合物。
优选的锂盐是LiPF6、LiTFSI、和LiFSI，其可以单独使用或组合使用。
在一个实施例中，c)锂盐是LiPF6。
在另一个实施例中，c)锂盐是LiFSI。
在一个实施例中，根据本发明的电解质组合物中的锂盐的摩尔浓度(M)是从1M至8M、优选从1M至4M、并且更优选从1M至2M。
根据一个实施例，根据本发明的电解质组合物进一步包含d)至少一种氟化有机碳酸酯化合物。
d)氟化有机碳酸酯化合物的非限制性实例包括4-氟代碳酸亚乙酯、4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氟-4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氟-4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4,5-三氟-1,3-二氧戊环-2-酮、四氟代碳酸亚乙酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基碳酸酯、双(2,2,3,3-四氟丙基)碳酸酯、双(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、2,2,2-四氟乙基甲基碳酸酯、双(2,2-二氟乙基)碳酸酯、2,2-二氟乙基甲基碳酸酯、1-氟乙基甲基碳酸酯、1-氟乙基丙基碳酸酯、1-氟乙基乙基碳酸酯、1-氟乙基苯基碳酸酯、1-氟乙基-2,2,2-三氟乙基碳酸酯、1-氟乙基碳酸烯丙酯、氟甲基甲基碳酸酯、2-氰乙基-1-氟乙基碳酸酯、1-氟乙基炔丙基碳酸酯、4-(2,2-二氟乙氧基)碳酸亚乙酯、4-(2,2,2-三氟乙氧基)碳酸亚乙酯、氟(苯基)甲基碳酸乙酯、三(三氟乙基)磷酸酯、甲基-3,3,3-三氟丙酸酯、3-((2-氧代-1,3-二氧戊环-4-基)氧基)丙腈、2,2-二氟乙基甲基碳酸酯、2,2-二氟乙基乙酸酯、2,2-二氟乙基甲基碳酸酯、2,2-二氟乙基丙酸酯、及其混合物。
在本发明中，d)至少一种氟化有机碳酸酯化合物的总量可以是相对于该电解质的总重量0至50wt％、优选0至40wt％、并且更优选0至30wt％。
如果d)至少一种氟化有机碳酸酯化合物包含在本发明的电解质组合物中，则其总量是相对于该电解质组合物的总重量5至50.0wt％、优选10至40wt％、并且更优选20至30wt％。
根据一个实施例，根据本发明的电解质组合物进一步包含e)至少一种成膜添加剂，其通过先于电极表面上的溶剂反应来促进固体电解质界面(SEI)层在负极表面的形成。因此，SEI层的主要组分包含电解质溶剂的分解产物和盐，其可以包括Li2CO3(在LiCoO2作正极的情况下)、烷基碳酸锂、烷基氧化锂和其他盐部分如基于LiPF6的电解质的LiF。根据另一个实施例，e)成膜添加剂通过防止正极的结构改变(值得注意地是在高压下)稳定在正极表面的阴极电解质界面(CEI)层。通常，当在负极表面发生反应时，成膜添加剂的还原电位高于溶剂的还原电位，并且当在正极侧发生反应时，成膜添加剂的氧化电位低于溶剂的氧化电位。
在一个实施例中，根据本发明的e)成膜添加剂选自由以下各项组成的组：环状亚硫酸酯和硫酸酯化合物，包括1,3-丙烷磺内酯(PS)、亚硫酸亚乙酯(ES)和丙-1-烯-1,3-磺内酯(PES)；砜衍生物，包括二甲基砜、四亚甲基砜(也称为环丁砜)、乙基甲基砜和异丙基甲基砜；腈衍生物，包括丁二腈、己二腈、戊二腈和4,4,4-三氟腈；硝酸锂(LiNO3)；硼衍生物盐，包括二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、氟丙二酸(二氟)硼酸锂(LiFMDFB)、乙酸乙烯酯、联苯基苯、异丙苯、六氟苯、三(三甲基甲硅烷基)磷酸酯、三苯基磷、乙基二苯基磷、亚磷酸三乙酯、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、马来酸酐、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、双(三氟磺酰基)酰亚胺铯(CsTFSI)、六氟磷酸铯(CsPF6)、氟化铯(CsF)、三甲基硼氧六环(TMB)、三丁基硼酸盐(TBB)、2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(PFPOEPi)、2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(PFPOEPi-1CF3)、六氟磷酸锂(LiPF6)、硝酸银(AgNO3)、六氟磷酸银(AgPF6)、三(三甲基甲硅烷基)磷(TMSP)、1,6-二乙烯基全氟己烷、及其混合物。
在一个优选的实施例中，根据本发明的e)成膜添加剂是碳酸亚乙烯酯。
在另一个实施例中，根据本发明的e)成膜添加剂是离子液体。
如本文使用的，术语“离子液体”是指包含带正电的阳离子和带负电的阴离子的化合物，该化合物在大气压下在100℃或更低的温度下呈液态。虽然普通的液体如水主要由电中性分子构成，但是离子液体主要由离子和寿命短的离子对构成。如本文使用的，术语“离子液体”指示不含溶剂的化合物。
如本文使用的，术语“鎓阳离子”是指带正电的离子，其至少一部分电荷位于至少一个非金属原子如O、N、S或P上。
在本发明中，离子液体具有通式An-Ql+ (n/l)，其中
-An-表示阴离子；
-Ql+ (n/l)表示阳离子；
-n和l在1与5之间独立地选择，分别表示阴离子An-和阳离子Ql+ (n/l)的电荷。
一种或多种阳离子可以彼此独立地选自金属阳离子和有机阳离子。一种或多种阳离子可以是单电荷阳离子或多电荷阳离子。
作为金属阳离子，可以优选地提及碱金属阳离子、碱土金属阳离子以及d区元素的阳离子。
在本发明中，Ql+ (n/l)可以表示鎓阳离子。鎓阳离子是由第VB和VIB族的元素(如由根据元素周期表的旧欧洲IUPAC系统定义的)与三个或四个烃链形成的阳离子。第VB族包括N、P、As、Sb和Bi原子。第VIB族包括O、S、Se、Te和Po原子。鎓阳离子可以特别是由选自由N、P、O和S(更优选地N和P)组成的组的原子与三个或四个烃链形成的阳离子。
鎓阳离子Ql+ (n/l)可以选自：
-杂环鎓阳离子；特别地选自由以下各项组成的组的那些：
-不饱和环状鎓阳离子；特别地选自由以下各项组成的组的那些：
-饱和环状鎓阳离子；特别地选自由以下各项组成的组的那些：
和
-非环状鎓阳离子；特别是具有通式+L-R’s的那些，其中L表示选自由N、P、O和S(更优选地N和P)组成的组的原子，s表示根据元素L的化合价的选自2、3或4的R’基团的数目，每个R’独立地表示氢原子或C1至C8烷基，并且在L+与R’之间的键可以是单键或双键。
在上式中，每个“R”符号彼此独立地表示氢原子或有机基团。优选地，在上式中，每个“R”符号可以彼此独立地表示氢原子，或任选被卤素原子、氨基、亚氨基、酰胺基、醚基、酯基、羟基、羧基、氨基甲酰基、氰基、砜基或亚硫酸酯基取代一次或多次的饱和或不饱和且直链、支链或环状的C1至C18烃基。
阳离子Ql+ (n/l)可以更特别地选自铵、鏻、吡啶鎓、吡咯烷鎓、吡唑啉鎓、咪唑鎓、砷鎓、季鏻和季铵阳离子。
季鏻或季铵阳离子可以更优选地选自四烷基铵或四烷基鏻阳离子、三烷基苄基铵或三烷基苄基鏻阳离子或四芳基铵或四芳基鏻阳离子，其烷基(相同或不同)表示直链或支链的具有从4至12个碳原子、优选地从4至6个碳原子的烷基链，并且其芳基(相同或不同)表示苯基或萘基。
在特定实施例中，Ql+ (n/l)表示季鏻或季铵阳离子。
在一个优选的实施例中，Ql+ (n/l)表示季鏻阳离子。季鏻阳离子的非限制性实例包括三己基(十四烷基)鏻和四烷基鏻阳离子，特别地四丁基鏻(PBu4)阳离子。
在另一个实施例中，Ql+ (n/l)表示咪唑鎓阳离子。咪唑鎓阳离子的非限制性实例包括1,3-二甲基咪唑鎓、1-(4-磺丁基)-3-甲基咪唑鎓、1-烯丙基-3H-咪唑鎓、1-丁基-3-甲基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-己基-3-甲基咪唑鎓、1-辛基-3-甲基咪唑鎓。
在另一个实施例中，Ql+ (n/l)表示季铵阳离子，其特别地选自由以下各项组成的组：四乙基铵、四丙基铵、四丁基铵、三甲基苄基铵、甲基三丁基铵、N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵、N,N-二甲基-N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)铵、N,N-二甲基-N-乙基-N-苄基铵、N,N-二甲基-N-乙基-N-苯乙基铵、N-三丁基-N-甲基铵、N-三甲基-N-丁基铵、N-三甲基-N-己基铵、N-三甲基-N-丙基铵、以及Aliquat 336(甲基三(C8至C10烷基)铵化合物的混合物)。
在一个实施例中，Ql+ (n/l)表示哌啶鎓阳离子，特别是N-丁基-N-甲基哌啶鎓、N-丙基-N-甲基哌啶鎓。
在另一个实施例中，Ql+ (n/l)表示吡啶鎓阳离子，特别是N-甲基吡啶鎓。
在更优选的实施例中，Ql+ (n/l)表示吡咯烷鎓阳离子。在特定的吡咯烷鎓阳离子之中，可以提及以下：C1-12烷基-C1-12烷基-吡咯烷鎓，并且更优选地C1-4烷基-C1-4烷基-吡咯烷鎓。吡咯烷鎓阳离子的实例包括但不限于N,N-二甲基吡咯烷鎓、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎓、N-异丙基-N-甲基吡咯烷鎓、N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓、N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓、N-辛基-N-甲基吡咯烷鎓、N-苄基-N-甲基吡咯烷鎓、N-环己基甲基-N-甲基吡咯烷鎓、N-[(2-羟基)乙基]-N-甲基吡咯烷鎓。更优选的是N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓(PYR13)和N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓(PYR14)。
离子液体的阴离子的非限制性实例包括碘离子、溴离子、氯离子、硫酸氢根、二氰胺离子、乙酸根、二乙基磷酸根、甲基膦酸根、氟化阴离子(例如六氟磷酸根(PF6 -)和四氟硼酸根(BF4 -))，以及具有下式的草酰硼酸根(oxalatooborate)：
在一个实施例中，An-是氟化的阴离子。在可以在本发明中使用的氟化的阴离子之中，氟化的磺酰亚胺阴离子可以是特别有利的。有机阴离子可以特别地选自具有以下通式的阴离子：
(Ea-SO2)N-R
其中：
-Ea表示氟原子或优选地具有从1至10个碳原子的基团，该基团选自氟烷基、全氟烷基和氟烯基，并且
-R表示取代基。
优选地，Ea可以表示F或CF3。
根据第一实施例，R表示氢原子。
根据第二实施例，R表示直链或支链的、环状或非环状的优选地具有从1至10个碳原子的基于烃的基团，该基团可以任选地带有一个或多个不饱和度，并且该基团任选地被卤素原子、腈官能团取代一次或多次；或任选地被卤素原子取代一次或几次的烷基。此外，R可以表示腈基-CN。
根据第三实施例，R表示亚磺酸酯基团。特别地，R可以表示基团-SO2-Ea，Ea是如以上定义的。在这种情况下，氟化的阴离子可以是对称的，即，这样该阴离子的两个Ea基团是相同的，或者是不对称的，即，这样该阴离子的两个Ea基团是不同的。
此外，R可以表示基团-SO2-R’，R’表示直链或支链的、环状或非环状的优选地具有从1至10个碳原子的基于烃的基团，该基团可以任选地带有一个或多个不饱和度，并且该基团任选地被卤素原子、腈官能团取代一次或多次；或任选地被卤素原子取代一次或几次的烷基。特别地，R’可以包含乙烯基或烯丙基。此外，R可以表示基团-SO2-N-R’，R’是如以上定义的或者另外R’表示磺酸酯官能团-SO3。
基于环烃的基团可以优选地是指环烷基或芳基。“环烷基”是指具有3至8个碳原子的单环烃链。环烷基的优选实例是环戊基和环己基。“芳基”是指具有6至20个碳原子的单环或多环芳香族烃基。芳基的优选实例是苯基和萘基。当基团是多环基团时，环可以通过σ(西格马)键缩合或连接。
根据第四实施例，R表示羰基。R可以特别地由式-CO-R’表示，R’是如以上定义的。
可以在本发明中使用的有机阴离子可以有利地选自由以下各项组成的组：CF3SO2N-SO2CF3(双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺阴离子，通常表示为TFSI)、FSO2N-SO2F(双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子，通常表示为FSI)、CF3SO2N-SO2F和CF3SO2N-SO2N-SO2CF3。
在优选的实施例中，离子液体含有：
-带正电的阳离子，其选自由以下各项组成的组：咪唑鎓离子、吡啶鎓离子、吡咯烷鎓离子和哌啶鎓离子，任选地含有一个或多个C1-C30烷基，以及
-带负电的阴离子，其选自由以下各项组成的组：卤离子、氟化的阴离子和硼酸根。
C1-C30烷基的非限制性实例值得注意地包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、2,2-二甲基-丙基、己基、2,3-二甲基-2-丁基、庚基、2,2-二甲基-3-戊基、2-甲基-2-己基、辛基、4-甲基-3-庚基、壬基、癸基、十一烷基以及十二烷基。
在一个优选的实施例中，根据本发明的成膜添加剂选自由以下各项组成的组：N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰基)酰亚胺(PYR13FSI)、N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰基)酰亚胺(PYR14FSI)、N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(PYR13TFSI)和N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(PYR14TFSI)。
在本发明中，e)成膜添加剂的总量可以是相对于电解质组合物的总重量0至10wt％、优选0至8wt％、并且更优选0至5wt％。
如果e)成膜添加剂包含在本发明的液体电解质溶液中，则其总量是相对于电解质组合物的总重量0.05至5.0wt％、优选0.05至3.0wt％、并且更优选0.05至2.0wt％。
在优选的实施例中，e)成膜添加剂的总量占电解质组合物的至少1.0wt％。
本发明还提供一种锂金属电池，其包括：
-包含锂金属的负极；
-正极；
-隔膜；以及
-根据本发明的电解质。
在本发明中，术语“负极”旨在具体地表示在放电期间在其中发生氧化的电化学电池单元的电极。
在本发明中，术语“正极”旨在具体地表示在放电期间在其中发生还原的电化学电池单元的电极。
在本发明中，术语“电活性材料”旨在表示在电池的充电阶段和放电阶段过程中能够将锂离子掺入或插入其结构中并且实质上自其释放锂离子的电活性材料。
在形成用于锂金属电池的正极的情况下，正极的电活性材料不受特别限制。其可以包括具有式LiMQ2的复合金属硫属化物，其中M是至少一种选自过渡金属如Co、Ni、Fe、Mn、Cr和V的金属并且Q是硫族元素如O或S。在这些之中，优选使用具有式LiMO2的基于锂的复合金属氧化物，其中M与以上定义的一样。其优选的实例可以包括LiCoO2、LiNiO2、LiNixCo1-xO2(0<x<1)和尖晶石结构的LiMn2O4。其另一个优选的实例可以包括具有式LiNixMnyCozO2(x+y+z＝1，称为NMC)的基于锂-镍-锰-钴的金属氧化物，例如LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2，和具有式LiNixCoyAlzO2(x+y+z＝1，称为NCA)的基于锂-镍-钴-铝的金属氧化物，例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。
作为替代方案，仍然在形成用于锂金属电池的正极的情况下，正极的电活性材料可以包括具有式M1M2(JO4)fE1-f的、基于锂化的或部分锂化的过渡金属氧阴离子的电活性材料，其中M1是锂，它可以部分地被占M1金属的小于20％的另一种碱金属取代；M2是在+2的氧化水平下的选自Fe、Mn、Ni或其混合物的过渡金属，它可以部分地被一种或多种额外的金属取代，该额外的金属是在+1与+5之间的氧化水平并且占M2金属的小于35％，包括0；JO4是任何氧阴离子，其中J是P、S、V、Si、Nb、Mo或其组合；E是氟阴离子、氢氧根阴离子或氯阴离子；f是JO4氧阴离子的摩尔分数，总体上包括在0.75与1之间。
如以上所定义的M1M2(JO4)fE1-f电活性材料优选地是基于磷酸盐的并且可以具有有序的或改变的橄榄石结构。
更优选地，正极的电活性材料具有式Li3-xM’yM”2-y(JO4)3，其中0≤x≤3，0≤y≤2，M’和M”是相同或不同的金属，它们中至少一个是过渡金属；JO4优选为PO4，它可以部分地被另一种氧阴离子取代，其中J是S、V、Si、Nb、Mo或者其组合。还更优选地，电活性材料是具有式Li(FexMn1-x)PO4的基于磷酸盐的电活性材料，其中0≤x≤1，其中x优选地是1(也就是说，具有式LiFePO4的磷酸铁锂)。
在优选的实施例中，正极的电活性材料选自由以下各项组成的组：LiMQ2，其中M是至少一种选自Co、Ni、Fe、Mn、Cr和V的金属并且Q是O或S；LiNixCo1-xO2(0<x<1)；尖晶石结构的LiMn2O4；具有式LiNixMnyCozO2(x+y+z＝1)的基于锂-镍-锰-钴的金属氧化物，具有式LiNixCoyAlzO2(x+y+z＝1)的基于锂-镍-钴-铝的金属氧化物和LiFePO4。
术语“隔膜”在此旨在表示一种单层或多层的聚合的、非织造维素或陶瓷材料/膜，其在电化学装置内将具有相反极性的电极电力地并且物理地隔开并且可透过在其间流动的离子。
在本发明中，隔膜可以是通常用于电化学装置中的隔膜的任何多孔基材。
在一个实施例中，隔膜是多孔聚合物材料，其包括至少一种选自由以下各项组成的组的材料：聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯萘、聚环氧乙烷、聚丙烯腈，聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯，或其混合物，任选地涂覆有无机纳米颗粒。
无机纳米颗粒的非限制性实例包括SiO2、TiO2、Al2O3和ZrO2。
在一个具体的实施例中，隔膜是涂覆有SiO2的聚酯膜。
在另一个具体的实施例中，隔膜是涂覆有Al2O3的聚酯膜。
在另一个具体的实施例中，隔膜是涂覆有聚偏二氟乙烯(PVDF)的多孔聚合物材料。
如果通过援引方式并入本文的任何专利、专利申请以及公开物的披露内容与本申请的描述相冲突到了可能导致术语不清楚的程度，则本说明应该优先。
现在将参考以下实例更详细地说明本发明，这些实例的目的仅是说明性的而并非旨在限制本发明的范围。
实例
原材料
-BP120：作为混合物的氟化二醚，其包含基于氟化二醚的总重量70wt％的量的C6F10H4O2，具有约120℃的沸点，在索尔维公司(Solvay)内合成
-BP120*：作为混合物的氟化二醚，其包含基于氟化二醚的总重量45wt％的量的C6F10H4O2，具有约120℃的沸点，在索尔维公司内合成
-BP80：作为混合物的氟化二醚，其包含基于氟化二醚的总重量50wt％的量的C6F12H2O2，具有约80℃的沸点，在索尔维公司内合成
-TFEE：氟化二醚，作为1,2-双(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙烷的单一化合物，具有约160℃的沸点，在索尔维公司内合成
-TTE：氟化单醚，作为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚的单一化合物，具有约93℃的沸点，从辛奎斯特公司(SynQuest)可商购。
-DME：1,2-二甲氧基乙烷，从亿恩科株式会社(Enchem)可商购
-DMC：碳酸二甲酯，从亿恩科株式会社可商购
-EC：碳酸亚乙酯，从亿恩科株式会社可商购
-EMC：碳酸甲乙酯，从亿恩科株式会社可商购
-Li盐：双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)，从日本触媒株式会社(Nippon Shokubai)可商购
A/电解质组合物的配制：
制备用于本发明实例E1-E2和对比实例CE1-CE9的电解质组合物。它们的成分总结在下表1中：
表1
| 实例 | 电解质组合物 | vol％** |
| E1 | DME/BP120 | 20/80 |
| E2 | DME/BP80 | 20/80 |
| CE1 | EC/DMC | 50/50 |
| CE2 | EC/DMC/BP120 | 40/40/20 |
| CE3 | EC/DMC/BP120 | 25/25/50 |
| CE4 | EC/DMC/BP120 | 10/10/80 |
| CE5 | DME/TFEE | 40/60 |
| CE6 | DME/TFEE | 20/80 |
| CE7 | DME/BP120* | 20/80 |
| CE8 | DME/TTE | 20/80 |
| CE9 | DME | 100 |
**：相对于电解质组合物的总体积的vol％
当制备E1的电解质组合物时，将作为锂盐的1M LiFSI溶解在相对于电解质组合物的总体积20vol％的DME和80vol％的BP120的混合物中并在手套箱内使用磁力搅拌器混合。将所有的组分添加到一个瓶子中并混合直到溶液变得透明。
E2的电解质组合物以与E1相同的方式制备，除了使用BP80代替BP120作为氟化二醚化合物。
当制备CE1的电解质组合物时，将LiFSI溶解在具有50:50体积比的EC和DMC的混合物中以制备1M的锂盐溶液。
CE2的电解质组合物以与CE1相同的方式制备，除了将LiFSI溶解在具有40:40:20体积比的EC、DMC和BP120的混合物中以制备1M的锂盐溶液。
CE3-CE4的电解质组合物以与CE2相同的方式制备，除了EC、DMC和BP120的体积比分别是25:25:50和10/10/80。
CE5的电解质组合物以与E1相同的方式制备，除了使用TFEE代替BP120且DME/TFEE的体积比是40/60。
CE6的电解质组合物以与CE5相同的方式制备，除了DME和TFEE的体积比是20/80，而不是40/60。
CE7-CE8的电解质组合物以与E1相同的方式制备，除了分别使用BP120*和TTE代替BP120。
当制备CE9的电解质时，将LiFSI仅溶解在DME中以制备1M的锂盐溶液。将所有的组分添加到一个瓶子中并混合直到溶液变得透明。
B/锂金属电池的制备：
将LiCoO2、导电剂Super-P(从LiFUN技术公司(LiFUN Technology)可商购)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)混合以获得正极组合物。正极组合物包括具有约97.8:1.2:1.0重量比的LiCoO2、导电剂、和PVDF。
将正极组合物涂覆在具有约20μm厚度的铝箔的顶面上，并且然后在约110℃下在真空下进行热处理，以便获得正极。
将具有约20μm厚度的聚乙烯隔膜(从东燃株式会社(Tonen Corporation)可商购)放置在根据上述方法获得的正极与作为负极的锂金属(从本庶金属有限公司(Honjo MetalLtd.)可商购)之间，从而制备锂金属电池作为纽扣电池(CR2032型)。
C/电池的激活和初始电池性能的测量
1-形成(锂金属电池的活化)：制造纽扣电池后，将电池在25℃下储存10小时(老化过程)。然后将电池充电至4.4V并且放电至3.0V，重复3次循环来活化电池。
2-循环性能的测量：评估每个纽扣电池的循环能力。然后，每个电池经受充电和放电循环的重复。一个循环包括充电电流为C的充电阶段，随后是放电电流为C的放电阶段。
D/锂金属电池的性能测量
纽扣电池在不同条件下进行了测试以检查特性，如下详述：
i)容量检查，3次循环
ο充电：0.1C/4.2V/0.05C，在恒定电流和恒定电压下(CC-CV)
ο放电：0.1C/3.0V(CC)
ii)连续循环测试(最高达300次循环)
ο充电：0.5C/4.4V/0.05C(CC-CV)
ο放电：0.5C/3.0V(CC)
E/循环测试-容量保持率：
评估每个电池的循环能力。然后，每个电池经受充电和放电循环的重复。获得了以下结果，如下表2中示出：
表2
*从循环开始到80％容量保持率的循环次数的库仑效率平均值(％)(简称‘平均库伦效率(％)’)
图1示出了本发明实例E1-E2和对比实例CE1-CE4在80％的容量保持率下的循环次数随循环次数变化。值得注意地，E1-E2，每一个包含根据本发明的电解质组合物，在80％的容量保持率下的循环次数远远高于对比实例，即CE1-CE4的循环次数。
此外，如上表2所示，可以注意到，E1-E2的平均库伦效率(％)分别优于对比实例，E1和E2的平均库伦效率直到E1的220次循环和E2的231次循环都高于99.9％。E1-E2的库仑效率直到约至少180次循环基本上保持不变并随着循环进一步增加而下降，但非常缓慢，而CE1-CE4的库仑效率主要在10-40次循环左右迅速下降。
CE6的电解质组合物(其是DME和TFEE(v/v 20/80)的混合物)展现出相对较好的容量保持率，即在80％的容量保持率下172次循环，但仍比根据本发明的E1-E2(分别为220次循环和231次循环)低得多。此外，CE6的平均库伦效率(％)低于E1-E2。
CE7的电解质组合物是DME和BP120*的混合物，其中BP120*是作为混合物的氟化二醚，其包含基于氟化二醚的总重量45wt％的量的C6F10H4O2，具有约120℃的沸点。在80％的容量保持率下的循环次数(187次循环)相对较高并且是对比实例CE1-CE9中最高的，但仍比根据本发明的E1低约15％且比E2低约19％，这意味着循环性能的显著差异。CE7的平均库伦效率(％)(99.80％)也相对较高并且是对比实例中最高的，但仍低于E1-E2。
这清楚地表明，根据本发明的电解质组合物E1-E2在容量保持率和库伦效率方面表现出突出和平衡的性能。
Claims (15)
1.一种用于锂金属电池的电解质组合物，其包含：
a)至少一种含有4至10个碳原子的氟化二醚，由式I表示
R1-O-R2-O-R3(式I)
其中，每个R1和R3独立地是氟化烷基，并且R2是任选氟化的烷基，由式II表示
CaFbHc(式II)
其中，a是1至6的整数，b+c是2至10的整数，并且如果b是0，R1和R3独立地不具有H；
b)至少一种非氟化醚；以及
c)至少一种锂盐，
其中，a)该氟化二醚的量为基于a)该氟化二醚和b)该非氟化醚的总体积按体积计至少50％(vol％)。
2.根据权利要求1所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，a)该氟化二醚含有5至8个碳原子、优选6个碳原子。
3.根据权利要求1或2所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其包含基于a)该氟化二醚和b)该非氟化醚的总体积60至90vol％的a)该氟化二醚和10至40vol％的b)该非氟化醚。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，a)该氟化二醚中F/H的摩尔比是2.0至11.0、优选2.5至8.0、并且更优选2.5至6.0。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，a)该氟化二醚是包含C6F10H4O2的混合物，其量为基于a)该氟化二醚的总重量按重量计至少50％(wt％)、优选至少70wt％。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，a)该氟化二醚是包含C6F12H2O2的混合物，其量为基于a)该氟化二醚的总重量至少50wt％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，b)该非氟化醚包括二甲氧基乙烷(DME)、1,3-二氧戊环(DOL)、二丁基醚、四乙二醇二甲醚(TEGME)、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、二乙二醇二乙醚(DEGDEE)、聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃(THF)、磷酸三乙酯(TEP)、及其混合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，c)该锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、六氟钽酸锂(LiTaF6)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、氯硼酸锂(Li2B10Cl10)、氟硼酸锂(Li2B10F10)、Li2B12FxH12-x，其中x＝0-12，LiPFx(RF)6-x和LiBFy(RF)4-y，其中RF表示全氟化的C1-C20烷基或全氟化的芳香族基团，x＝0-5且y＝0-3，LiBF2[O2C(CX2)nCO2]、LiPF2[O2C(CX2)nCO2]2、LiPF4[O2C(CX2)nCO2]，其中X选自由H、F、Cl、C1-C4烷基和氟化烷基组成的组，并且n＝0-4，三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂Li(FSO2)2N(LiFSI)、LiN(SO2CmF2m+1)(SO2CnF2n+1)和LiC(SO2CkF2k+1)(SO2CmF2m+1)(SO2CnF2n+1)，其中k＝1-10，m＝1-10且n＝1-10，LiN(SO2CpF2pSO2)和LiC(SO2CpF2pSO2)(SO2CqF2q+1)，其中p＝1-10且q＝1-10，螯合的正硼酸锂盐和螯合的正磷酸锂盐，如双(草酸)硼酸锂[LiB(C2O4)2]、双(丙二酸)硼酸锂[LiB(O2CCH2CO2)2]、双(二氟丙二酸)硼酸锂[LiB(O2CCF2CO2)2]、(丙二酸草酸)硼酸锂[LiB(C2O4)(O2CCH2CO2)]、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂[LiB(C2O4)(O2CCF2CO2)]、三(草酸)磷酸锂[LiP(C2O4)3]、三(二氟丙二酸)磷酸锂[LiP(O2CCF2CO2)3]、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂(LiTDI)、及其混合物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，c)该锂盐的浓度是1M至8M、优选1M至4M、并且更优选1M至2M。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其进一步包含d)至少一种氟化有机碳酸酯化合物，其量为相对于该电解质组合物的总重量5至50wt％、优选10至40wt％、并且更优选20至30wt％。
11.根据权利要求10所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，d)该氟化有机碳酸酯化合物包括4-氟代碳酸亚乙酯、4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氟-4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氟-4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4,5-三氟-1,3-二氧戊环-2-酮、四氟代碳酸亚乙酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基碳酸酯、双(2,2,3,3-四氟丙基)碳酸酯、双(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、2,2,2-四氟乙基甲基碳酸酯、双(2,2-二氟乙基)碳酸酯、2,2-二氟乙基甲基碳酸酯、1-氟乙基甲基碳酸酯、1-氟乙基丙基碳酸酯、1-氟乙基乙基碳酸酯、1-氟乙基苯基碳酸酯、1-氟乙基-2,2,2-三氟乙基碳酸酯、1-氟乙基碳酸烯丙酯、氟甲基甲基碳酸酯、2-氰乙基-1-氟乙基碳酸酯、1-氟乙基-炔丙基碳酸酯、4-(2,2-二氟乙氧基)碳酸亚乙酯、4-(2,2,2-三氟乙氧基)碳酸亚乙酯、氟(苯基)甲基碳酸乙酯、三(三氟乙基)磷酸酯、3,3,3-三氟丙酸甲酯、3-((2-氧代-1,3-二氧戊环-4-基)氧基)丙腈、2,2-二氟乙基甲基碳酸酯、2,2-二氟乙基乙酸酯、2,2-二氟乙基甲基碳酸酯、2,2-二氟乙基丙酸酯、及其混合物。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其进一步包含e)至少一种成膜添加剂，其量为相对于该电解质组合物的总重量0.05至5.0wt％并且优选0.05至2.0wt％。
13.根据权利要求12所述的用于锂金属电池的电解质组合物，其中，该e)成膜添加剂包含环亚硫酸盐和硫酸盐化合物，包括1,3-丙烷磺内酯(PS)、亚硫酸亚乙酯(ES)和丙-1-烯-1,3-磺内酯(PES)；砜衍生物，包括二甲基砜、四亚甲基砜(也称环丁砜)、乙基甲基砜和异丙基甲基砜；腈衍生物，包括丁二腈、己二腈、戊二腈和4,4,4-三氟腈；以及硝酸锂(LiNO3)；硼衍生物盐，包括二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、氟丙二酸(二氟)硼酸锂(LiFMDFB)、乙酸乙烯酯、联苯基苯、异丙苯、六氟苯、三(三甲基甲硅烷基)磷酸酯、三苯基磷、乙基二苯基磷、亚磷酸三乙酯、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、马来酸酐、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、双(三氟磺酰基)酰亚胺铯(CsTFSI)、六氟磷酸铯(CsPF6)、氟化铯(CsF)、三甲基硼氧六环(TMB)、三丁基硼酸盐(TBB)、2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(PFPOEPi)、2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)-4-(三氟甲基)-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(PFPOEPi-1CF3)、六氟磷酸锂(LiPF6)、硝酸银(AgNO3)、六氟磷酸银(AgPF6)、三(三甲基甲硅烷基)磷(TMSP)、1,6-二乙烯基全氟己烷、及其混合物。
14.一种锂金属电池，其包括
-包含锂金属的负极；
-正极；
-隔膜；以及
-根据权利要求1至13中任一项所述的电解质组合物。
15.根据权利要求14所述的锂金属电池，其中，该隔膜是多孔聚合物材料，其包括至少一种选自由以下各项组成的组的材料：聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯萘、聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯、或其混合物，任选地涂覆有无机纳米颗粒。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20214399 | 2020-12-16 | ||
| EP20214399.6 | 2020-12-16 | ||
| PCT/EP2021/080434 WO2022128233A1 (en) | 2020-12-16 | 2021-11-03 | Electrolyte composition for lithium metal batteries |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116583980A true CN116583980A (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=73854707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180083887.3A Pending CN116583980A (zh) | 2020-12-16 | 2021-11-03 | 用于锂金属电池的电解质组合物 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240106000A1 (zh) |
| EP (1) | EP4264709A1 (zh) |
| JP (1) | JP2023553478A (zh) |
| KR (1) | KR20230122036A (zh) |
| CN (1) | CN116583980A (zh) |
| WO (1) | WO2022128233A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024067441A (ja) * | 2022-11-04 | 2024-05-17 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム金属二次電池およびその充放電方法 |
| WO2024095797A1 (ja) | 2022-11-04 | 2024-05-10 | ダイキン工業株式会社 | 電解液、電気化学デバイス、二次電池、及び、リチウムイオン二次電池 |
| KR20240093204A (ko) * | 2022-12-15 | 2024-06-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| WO2024130592A1 (zh) * | 2022-12-21 | 2024-06-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池用电解液、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7790312B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-09-07 | 3M Innovative Properties Company | Electrolyte composition |
| JP5343665B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-11-13 | ダイキン工業株式会社 | リチウム二次電池の非水電解液用溶媒 |
| WO2015078791A1 (en) | 2013-11-28 | 2015-06-04 | Solvay Specialty Polymers Italy S.P.A. | Electrolyte compositions for lithium batteries |
| KR102407139B1 (ko) | 2015-05-20 | 2022-06-10 | 삼성전자주식회사 | 리튬금속전지 |
| CN110061293B (zh) * | 2019-05-23 | 2021-09-03 | 宁德新能源科技有限公司 | 电解液和使用其的电化学装置 |
-
2021
- 2021-11-03 WO PCT/EP2021/080434 patent/WO2022128233A1/en active Application Filing
- 2021-11-03 KR KR1020237021539A patent/KR20230122036A/ko unknown
- 2021-11-03 EP EP21798058.0A patent/EP4264709A1/en active Pending
- 2021-11-03 JP JP2023535917A patent/JP2023553478A/ja active Pending
- 2021-11-03 US US18/258,169 patent/US20240106000A1/en active Pending
- 2021-11-03 CN CN202180083887.3A patent/CN116583980A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4264709A1 (en) | 2023-10-25 |
| US20240106000A1 (en) | 2024-03-28 |
| WO2022128233A1 (en) | 2022-06-23 |
| JP2023553478A (ja) | 2023-12-21 |
| KR20230122036A (ko) | 2023-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9461334B2 (en) | Nonaqueous electrolytic solution and nonaqueous electrolyte battery using the same | |
| JP7039572B2 (ja) | ホスホネートをベースとするリチウム錯体 | |
| KR101857930B1 (ko) | 비수계 전해액 및 그것을 사용한 비수계 전해액 전지 | |
| US20240106000A1 (en) | Electrolyte composition for lithium metal batteries | |
| EP3902052A1 (en) | Anode-less lithium battery | |
| JP2014170689A (ja) | 非水電解液及びリチウム二次電池 | |
| KR20180088908A (ko) | 고에너지 리튬 이온 전지용 전해질 조성물을 위한 시아노알킬 술포닐플루오라이드 | |
| JP6991471B2 (ja) | 高電圧電池用の電解質成分としてのピリジン三酸化硫黄錯体 | |
| JP2019537195A (ja) | 二官能性ホスホン酸シリルエステルを含む電気化学セル | |
| JP7076527B2 (ja) | リチウム電池用の電解質組成物のための複素環式スルホニルフルオリド添加剤 | |
| US20240243364A1 (en) | Liquid electrolyte for lithium secondary batteries | |
| EP3993125A2 (en) | Electrolyte solution additive, electrolyte solution for battery comprising same, and secondary battery comprising same | |
| US10581112B2 (en) | Methylphosphonoyloxymethane as electrolyte component | |
| CN118843965A (zh) | 用于锂金属电池的液体电解质 | |
| WO2023169844A1 (en) | Liquid electrolyte for lithium metal batteries | |
| JP7113995B1 (ja) | リチウムイオン電池用電極及びリチウムイオン電池 | |
| KR20240096503A (ko) | (퍼)플루오로탄성중합체를 함유하는 보호층을 갖는 2차 배터리 | |
| CN118435405A (zh) | 锂二次电池 | |
| CN118525396A (zh) | 锂二次电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240613 Address after: Brussels Applicant after: SIENSCO Country or region after: Belgium Address before: Brussels Applicant before: SOLVAY S.A. Country or region before: Belgium |