DE102006055770A1 - Electrolyte with lithium bis(oxalato)borate, dissolved in solvent from carbonate or ester and at least an additive, useful e.g. in electro-chemical cells, preferably in lithium cells, lithium ion cells and lithium ion polymer cells - Google Patents
Electrolyte with lithium bis(oxalato)borate, dissolved in solvent from carbonate or ester and at least an additive, useful e.g. in electro-chemical cells, preferably in lithium cells, lithium ion cells and lithium ion polymer cells Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrolyte zur Verwendung in elektrochemischen Zellen, insbesondere Lithiumzellen, Lithiumionenzellen und Lithiumionenpolymerzellen aber auch Superkondensatoren. Es wurde gefunden, dass einige Additive in Elektrolyten mit Lithiumbis(oxalato)borat als Leitsalz gegenüber der Lösung ohne Additiv erhebliche Verbesserungen der Zyklisierbarkeit von Lithium-Ionen-Zellen erbringen, während andere Additive zu erheblichen Verschlechterungen führen.The The present invention relates to electrolytes for use in electrochemical Cells, especially lithium cells, lithium ion cells and lithium ion polymer cells but also supercapacitors. It was found that some additives in electrolytes with lithium bis (oxalato) borate as conductive salt compared to the solution without Additively bring about significant improvements in the cyclability of lithium-ion cells, while other additives cause significant deterioration.
Stand der Technik und Problemwas standing the technique and problem
Für das elektrochemische Verhalten einer Lithiumzelle, Lithiumionenzellen der Lithiumionenpolymerzellen ist die Wahl des Elektrolyten von entscheidender Bedeutung. Man unterscheidet flüssige Elektrolyte, Polymerelektrolyte und Gelelektrolyte.For the electrochemical Behavior of a lithium cell, lithium ion cells of lithium ion polymer cells the choice of the electrolyte is crucial. you distinguishes liquid Electrolytes, polymer electrolytes and gel electrolytes.
Ein
flüssiger
Elektrolyt besteht aus wenigstens einem Leitsalz, das in einem oder
mehreren flüssigen Lösungsmitteln
gelöst
ist. Da der flüssige
Elektrolyt die Elektroden nicht trennen kann, ist der Einsatz eines Separators
zwingend notwendig. Dazu wird meist eine poröse Folie aus Polyolefinen,
wie Polyproplyen oder Polyethylen verwendet. Als Leitsalze kommen
anorganische Lithiumsalze wie zum Beispiel Lithiumhexafluorophospat,
Lithiumterafluorborat, Lithiumperchlorat, Lithiumhexafluoroarsenat,
aber auch organische Lithiumsalze wie Lithiumtetraalkylborate, Lithiumtetraarylborate
Lithiumtrifluormethylsulfonat zum Einsatz. Die Offenlegungsschrift
Im großtechnischen Maßstab werden meist Elektrolyte eingesetzt, die Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) als Leitsalz enthalten. Dieses ist thermisch instabil, weil es bei erhöhter Temperatur unter Bildung von Phoshorpentafluorid und Lithiumfluorid dissoziiert. Weiterhin ergeben sich Sicherheitsprobleme durch die stark exotherme Reaktion des Lithiumhexafluorophosphats mit der Anode. Die dem Stand der Technik entsprechenden Elektrolyten, die auf der Basis von mit fluorhaltigen Lithiumsalzen hergestellt sind weisen eine Reihe von Nachteilen auf
- – Hydrolyse des LiPF6 zu PF5, und HF sowie ihren Folgeprodukten [1], [2], [3] durch Wasserspuren,
- – Reaktion der Hydrolyseprodukte mit eingesetzten Komponenten [1], [2] und den Stromableitern (Cu, Al),
- – geringe thermische Stabilität [3],
- – hohe Kosten des Leitsalzes,
- – Toxizität der Hydrolyseprodukte [3],
- – LiPF6 und LiBF4 können nicht mit Manganspinell [3] eingesetzt werden, der ökologisch unbedenklicher und wesentlich wirtschaftlicher wäre
- – hohe Kosten der LiCoO2- oder LiNiO2-Kathodenmaterialien, geringe Umweltverträglichkeit der LiCoO2- oder LiNiO2-Elektroden und des Leitsalzes.
- Hydrolysis of LiPF 6 to PF 5 , and HF and their derivatives [1], [2], [3] by traces of water,
- Reaction of the hydrolysis products with used components [1], [2] and the current conductors (Cu, Al),
- Low thermal stability [3],
- High cost of conductive salt,
- - toxicity of hydrolysis products [3],
- - LiPF 6 and LiBF 4 can not be used with manganese spinel [3], which would be ecologically safer and much more economical
- High cost of the LiCoO 2 or LiNiO 2 cathode materials, low environmental compatibility of the LiCoO 2 or LiNiO 2 electrodes and the conducting salt.
Um diese Probleme zu vermeiden, wurde von Barthel et al. die Klasse der Lithiumborate eingeführt [4] bis [7]. Diese Arbeitsgruppe hat gezeigt, dass man Bor tetraedrisch mit einer Vielzahl von zweizähnigen Liganden verknüpfen kann, die -OH, --CO(OH) oder -SO3H und deren Kombinationen enthalten.To avoid these problems, Barthel et al. introduced the class of lithium borates [4] to [7]. This group has shown that boron can be tetrahedrally linked to a variety of bidentate ligands containing -OH, -CO (OH), or -SO 3 H and combinations thereof.
Ein Vertreter dieser Salze, das Borat mit Oxalsäure, das mit zweimal zwei CO(OH)-Gruppen koordiniert ist, kann einfach und preiswert hergestellt werden; so ist Lithium-bis[oxalato(2-)]borat(1-)(LiBOB), fast zeitgleich von Wietelmann [3] und Angell [8] als Leitsalz für Lithium-Ionen-Batterien vorgeschlagen worden. Wietelmann gibt in [3] zwar Leitfähigkeiten von LiBOB in Propylencarbonat/1,2-Dimethoxyethan an, einen Vorschlag für einen brauchbaren Elektrolyten macht er jedoch nicht.One Representative of these salts, the borate with oxalic acid, containing twice two CO (OH) groups can be made simple and inexpensive; so is lithium bis [oxalato (2 -)] borate (1 -) (LiBOB), almost at the same time proposed by Wietelmann [3] and Angell [8] as conductive salt for lithium-ion batteries Service. Although Wietelmann states conductivities of LiBOB in propylene carbonate / 1,2-dimethoxyethane in [3], a proposal for however, he does not make a usable electrolyte.
Dieses Salz zeichnet sich gegenüber den bisher verwendeten Leitsalzen durch eine Reihe von Eigenschaften aus, durch die es sich für den technischen Einsatz sehr gut eignet:
- – höhere Sicherheit aufgrund großer thermischer Stabilität [9],
- – enthält kein Fluor, daher höhere Sicherheit [1], [10] und Umweltverträglichkeit,
- – geringe Korrosion an Aluminiumstromableitern [11],
- – sehr gute SEI-Bildung am Anodenmaterial [12],
- – Eignung für den Einsatz bei hohen Temperaturen (>40°C) [9], [10],
- – schwach koordinierend [13], daher relativ hohe Leitfähigkeit in Standardlösungsmitteln [11],
- – geringe Hydrolyseneigung [1],
- – geringe Molmasse, daher hohe Energie- und Leistungsdichte [8],
- – geringe Herstellungskosten,
- – Kompatibilität mit Manganspinell als Kathodenmaterial [9].
- - higher safety due to high thermal stability [9],
- - contains no fluorine, therefore higher safety [1], [10] and environmental compatibility,
- - low corrosion of aluminum conductors [11],
- Very good SEI formation on the anode material [12],
- - Suitability for use at high temperatures (> 40 ° C) [9], [10],
- - weakly coordinating [13], therefore relatively high conductivity in standard solvents [11],
- Low hydrolysis tendency [1],
- Low molecular weight, therefore high energy and power density [8],
- - low production costs,
- - Compatibility with manganese spinel as cathode material [9].
Durch die Kombination dieser positiven Eigenschaften [13] stellt dieses Salz einen sehr guten Ersatz für das bisher eingesetzte LiPF6 dar. Da aber die Zusammensetzungen der bisherigen Elektrolytlösungen für Salze wie LiPF6 ausgelegt worden sind, muss man die Elektrolytzusammensetzungen für Lithiumbis(oxalato)borat erneut optimieren, damit es in Lithium-Ionen-Batterien erfolgreich eingesetzt werden kann [14].The combination of these positive properties [13] makes this salt a very good substitute for the previously used LiPF 6. However, since the compositions of the previous electrolyte solutions have been designed for salts such as LiPF 6 , the electrolyte compositions for lithium bis (oxalato) borate must be used optimize it again so that it can be used successfully in lithium-ion batteries [14].
Ein wichtiger Parameter, der die Leistungsfähigkeit einer Lithium-Ionen-Batterie beschreibt, ist ihre Lebensdauer. Hinsichtlich dieser ist im Gegensatz zu einer Primärbatterie nicht die Selbstendadungsrate von entscheidender Bedeutung. Vielmehr stellt bei einer Sekundärbatterie die Zyklenstabilität das entscheidende Kriterium für die Haltbarkeit dar. Darunter versteht man die Anzahl der Zyklen, mit denen die Batterie geladen und entladen werden kann, bis die Kapazität auf einen Teil ihrer nominalen Kapazität, meist 80 % abgefallen ist [15]. Bei höheren Temperaturen und großen Entladeraten tritt verstärkt eine Zersetzung des Elektrolyten oder der Elektrodenmaterialien auf, so dass sich meist eine deutliche Reduzierung der Lebenserwartung einer Batterie ergibt [16].One important parameter of the performance of a lithium-ion battery describes is their life. Regarding this is in contrast to a primary battery not the self-loading rate is crucial. Much more puts on a secondary battery the cycle stability the decisive criterion for the durability. This is the number of cycles, with which the battery can be charged and discharged until the capacity on a part of their nominal capacity, mostly 80% has fallen off [15]. At higher Temperatures and big ones Discharge rates are increasing a decomposition of the electrolyte or electrode materials on, so that usually a significant reduction in life expectancy a battery yields [16].
Weist sowohl das Salz als auch das Lösungsmittel oder die Lösungsmittelmischung eine ausreichende elektrochemische Stabilität auf, so wird die Zyklenstabilität der Batterie maßgeblich durch das sogenannte „solid electrolyte interface", kurz SEI [17], beeinflusst [18]. Die Grenzschicht, die sich zwischen der Anode und dem Elektrolyten ausbildet, spielt eine sehr wichtige Rolle in Lithiummetall-, Lithiumionen- und anderen Alkali- und Erdalkalibatterien [18]. Bei Primärbatterien wird durch diese Grenzschicht die Sicherheit, die Selbstentladung, die Hochstromfähigkeit, das Tieftemperaturverhalten und die Faradaysche Effizienz der Batterie bestimmt. Bei Sekundärbatterien ist sie zusätzlich für die Zyklenausbeute, die Lebensdauer und den irreversiblen Kapazitätsverlust, der beim ersten Zyklus auftritt, verantwortlich. Ziel ist es daher, diese Schicht, die sich auf der Anode ausbildet, für den entsprechenden Anwendungsbereich anzupassen. Da mit zunehmender Temperatur die Effekte, die für die Abnahme der Zyklenstabilität und Zunahme des Innenwiderstandes verantwortlich sind, verstärkt auftreten, ist es sinnvoll, die Optimierung der Zyklenstabilität bei höheren Temperaturen durchzuführen [19].has both the salt and the solvent or the solvent mixture a sufficient electrochemical stability, so the cycle stability of the battery decisively through the so-called "solid electrolyte interface ", short SEI [17], influenced [18]. The boundary layer that is between training the anode and the electrolyte plays a very important one Role in lithium metal, lithium ion and other alkaline and alkaline earth batteries [18]. For primary batteries through this boundary layer security, self-discharge, high current capability, the low temperature behavior and the Faraday efficiency of the battery certainly. For secondary batteries is she in addition for the Cycle yield, lifetime and irreversible capacity loss, responsible for the first cycle. The aim is therefore to this layer, which forms on the anode, for the corresponding Scope of application. As the temperature increases Effects for the decrease in cycle stability and increase in internal resistance are responsible, it makes sense to optimize the cycle stability at higher temperatures perform [19].
Methoden zur Verbesserung der SEI und damit zur Optimierung der Batterien lassen sich in zwei Kategorien einteilen. Zum einen gibt es Methoden, bei denen das Anodenmaterial vor dem Einsatz außerhalb der Batterie vorbehandelt wird. Eine dieser Methoden besteht zum Beispiel darin, die Elektrodenoberfläche unter reduktiven Bedingungen vorzubehandeln, wodurch eine starke Reduzierung der irreversiblen Kapazität erreicht wird [19]. Durch gezielte Oxidation der Elektrodenoberfläche lässt sich ebenfalls eine Verbessung der Zyklenstabilität erreichen [18], [20] und [21]. Durch Zugabe von metallischen Nanopartikeln aus Ni [22] oder Ag [23], [24] wird die Anode hinsichtlich ihrer Impedanz, ihrer irreversiblen Kapazität und ihrer Stabilität verbessert. Die anderen Methoden stellen in-situ-Methoden dar, bei denen die SEI durch Zugabe von Additiven zur Elektrolytlösung optimiert wird. Da die Zusammensetzung und Vorbehandlung der Elektrodenmaterialien vorgegeben war, konnte nur dieser Ansatz für die Optimierung gewählt werden.methods to improve the SEI and thus to optimize the batteries can be divided into two categories. For one thing, there are methods where the anode material is pre-treated outside the battery before use becomes. One of these methods is, for example, the reductive electrode surface Pretreatment conditions, thereby greatly reducing the irreversible capacity is reached [19]. By targeted oxidation of the electrode surface can be also achieve an improvement in cycle stability [18], [20] and [21]. By adding metallic nanoparticles of Ni [22] or Ag [23], [24] the anode becomes irreversible in terms of impedance capacity and their stability improved. The other methods are in-situ methods in which the SEI passes through Adding additives to the electrolyte solution is optimized. Because the Specified composition and pretreatment of the electrode materials was, only this approach could the optimization is chosen become.
Additive, die dem Elektrolyten zugesetzt werden, lassen sich wiederum in drei Kategorien einteilen. Eine Strategie besteht darin, Substanzen einzusetzen, die als Vorläufersubstanzen für eine SEI dienen. Diese Verbindungen weisen dabei eine deutlich größere Reaktionsgeschwindigkeit auf als die anderen Komponenten der Batterie, wodurch die SEI maßgeblich durch diese Additive und nicht mehr durch die Zusammensetzung des Elektrolyten bestimmt wird. Beispiele für diese Additive sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die in dieser Tabelle gezeigten Additive entsprechen dabei typischen Batterielösungsmitteln, deren Reaktivität durch Derivatisierung mit funktionellen Gruppen oder durch Austausch mit homologen Atomen vergrößert wurde, um ihre Reaktionsgeschwindigkeit an der Elektrodenoberfläche zu erhöhen. Dimethyldicarbonat zerfällt in Methanol und CO2, die beide zum Aufbau der SEI als LiOMe und Li2CO3 beitragen [25].Additives that are added to the electrolyte can in turn be divided into three categories. One strategy is to use substances that serve as precursors for an SEI. These compounds have a significantly greater reaction rate than the other components of the battery, whereby the SEI is largely determined by these additives and not by the composition of the electrolyte. Examples of these additives are listed in Table 1. The additives shown in this table correspond to typical battery solvents whose reactivity has been increased by derivatization with functional groups or by exchange with homologous atoms in order to increase their reaction rate at the electrode surface. Dimethyl dicarbonate decomposes into methanol and CO 2 , both of which contribute to the formation of the SEI as LiOMe and Li 2 CO 3 [25].
Tabelle 1 Additive für Lithium- und Lithium-Ionen-Batterien, die als SEI Vorläufersubstanzen dienen Table 1 Additives for lithium and lithium-ion batteries, which serve as SEI precursors
Ein weiterer Ansatz eines Batterieadditivs ist die Zugabe von Metallsalzen [33], bei denen das Metallion nicht in die Elektrodenmaterialien intercalieren kann und einen Film bildet, der für Lithiumionen permeabel ist. Die Wirkungsweise dieser Schicht entspricht dabei der Methode von Honbo [23], nur dass hier die SEI in situ erzeugt wird und nicht vorher im Hochvakuum aufgedampft wird.One Another approach of a battery additive is the addition of metal salts [33] where the metal ion is not in the electrode materials can intercalate and form a film that is permeable to lithium ions. The mode of action of this layer corresponds to the method of Honbo [23], except that here the SEI is generated in situ and not is previously evaporated in a high vacuum.
Tetraethylenglykoldimethylether weist mit seiner Polyglykoletherstruktur eine ähnliche Struktur wie eine SEI auf, die durch Polymerisation von Carbonaten entsteht. Daher wird diese Substanz als Baustein für eine geeignete SEI angesehen [27]. Die Ethylester, Toluol und Nitromethan dienen ebenfalls der Ausbildung einer SEI [16].tetraethylene with its polyglycol ether structure has a similar structure to an SEI on, which results from polymerization of carbonates. Therefore, will this substance as building block for a appropriate SEI [27]. The ethyl esters, toluene and nitromethane also serve to train an SEI [16].
Tabelle 2 Additive für Lithium- und Lithium-Ionen-Batterien Table 2 Additives for lithium and lithium-ion batteries
Die
genannten Additive werden nach dem Stand der Technik in Lithium-
und Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt bei denen LiClO4,
LiPF6, LiBF4, LiAsF6 und LiPF3(CF2CF3) als Leitsalze
verwendet werden. In
Durch die aufgeführten Additive lassen sich zwar die Lebensdauer der Batterie verlängern und nachteilige Effekte wie HF-Entwicklung mildern, aber nicht die grundsätzlichen Nachteile beheben, die durch den Einsatz fluorhaltiger Elektrolyte bestehen. Dazu ist ein Elektrolyt mit LiBOB als Leitsalz nötig. Nach dem Stand der Technik werden die genannten Additive nicht mit Lithium(bis)oxalatoborat als Leitsalz eingesetzt. Über den Einsatz von Additiven in Batterien mit Chelatoboraten, insbesondere Lithiumbis(oxalato)borat, als Leitsalz wurde bis jetzt noch nicht berichtet. Darin ist eine wesentliche Neuheit dieser Erfindung zu sehen.By the listed Although additives can extend the life of the battery and mitigate adverse effects such as RF development, but not the fundamental ones Resolve disadvantages caused by the use of fluorine-containing electrolytes consist. This requires an electrolyte with LiBOB as conductive salt. To In the prior art, the additives mentioned are not with lithium (bis) oxalatoborat used as conductive salt. about the use of additives in batteries with chelatoborates, in particular Lithium bis (oxalato) borate, as conducting salt has not yet been reported. This is an essential novelty of this invention see.
Lösung und erreichte VorteileSolution and achieved advantages
Um
die oben beschriebenen Nachteile zu beheben, war es die in der vorliegenden
Erfindung gelöste Aufgabe,
mit Hilfe der für
diesen Elektrolyten geeigneten Additive, einen verbesserten Elektrolyten
mit LiBOB als Leitsalz bereitzustellen, der die Nachteile des Stands
der Technik nicht aufweist. Wie bereits dargestellt wurde, ist zwar
die Verwendung von Additiven bei Elektrolyten mit Leitsalzen wie
LiPF6 etc. literaturbekannt. Neu ist jedoch
der Einsatz ausgesuchter Additive in einem Elektrolyten mit LiBOB
als Leitsalz. In
Die
Ansprüche
von
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Elektrolyten gemäß angefügten Anspruch 1 gelöst. Jeweilige vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.The Object of the present invention is achieved by an electrolyte according to the appended claim 1 solved. Respective advantageous developments are defined in the subclaims.
Dabei ist es der Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass der Elektrolyt chemisch, thermisch und elektrochemisch stabil ist und eine hohe Leitfähigkeit über einen großen Temperaturbereich aufweist. Weiterhin ist dieser Elektrolyt preiswert und sicher. Durch die zugesetzten Additive weisen die elektrochemischen Zellen, in denen der durch Additive verbesserte Elektrolyt eingesetzt wird, eine stark verlängerte Lebensdauer gegenüber den LiBOB-Elektrolyten ohne Additive, die dem Stand der Technik entsprechen, auf.there it is the advantage of the present invention that the electrolyte is chemically, thermally and electrochemically stable and high Conductivity over one huge Temperature range has. Furthermore, this electrolyte is inexpensive and sure. Due to the additives added, the electrochemical Cells in which the additive-enhanced electrolyte is used becomes, a strongly extended Lifetime the LiBOB electrolyte without additives, the state of the art match, up.
Tabelle 3 Verbesserung der Elektrolyteigenschaften durch Additivzusatz Table 3 Improvement of the electrolyte properties through additive addition
Tabelle 3 gibt einen Überblick über die Verbesserung der Lebensdauer durch den Zusatz von Additiven. Für die Tests wurden mit Absicht sehr widrige Bedingungen mit hohen Strömen von 1C, der erheblichen Entladetiefe von 3,0 V und einer relativ hohen Temperatur von 60 °C gewählt.table 3 gives an overview of the Improvement of service life through the addition of additives. For the tests were on purpose very adverse conditions with high currents of 1C, the considerable depth of discharge of 3.0 V and a relatively high Temperature of 60 ° C selected.
Aufgrund
dieser Bedingungen wurde die in der Tabelle genannte Lebensdauer
auf eine Restkapazität von
50 % des Ausgangswerts angesetzt, wobei bei geeigneten Additiven
Steigerungen auf das Fünffache
festgestellt wurden. Zusätzlich
wurden in der Tabelle die Innenwiderstände der Zelle nach 50 und 500
Zyklen, R50 und R500,
jeweils bezogen auf das Ende des Lade-(erster Wert) und Entladevorgangs
(2.Wert) angegeben. Diese für
die Zelleigenschaften ebenfalls wichtigen Werte korrelieren gut
mit der oben definierten Lebensdauer. In
Wie in Tabelle 4 zu sehen ist, führt der Zusatz von Additiven nicht zwangsläufig zu einer Verbesserung. Vielmehr führen die ebenfalls aus der Literatur bekannten Additive Nitromethan, α-Brom-γ-butyrolacton, 1,3-Benzodioxolan, Dimethyldicarbonat und Vinylentrithiocarbonat zu einer Verschlechterung der Zyklisierbarkeit, weshalb sie für diesen Elektrolyten in dieser Konzentration nicht geeignet sind. Die Wahl der geeigneten Additive ist also keineswegs trivial. Auffallend sind hier insbesondere die hohen Innenwiderstände R50 und R500 für Vinylentrithiocarbonat, das schlechteste Additiv.As in Table 4 leads the addition of additives does not necessarily lead to an improvement. Much more to lead the additives also known from the literature nitromethane, α-bromo-γ-butyrolactone, 1,3-benzodioxolane, Dimethyl dicarbonate and vinyl tri-thiocarbonate deteriorate the cyclizability, which is why they use this electrolyte in this Concentration are not suitable. The choice of suitable additives So it's not trivial. Striking are here in particular the high internal resistance R50 and R500 for Vinyl trithiocarbonate, the worst additive.
Tabelle 4 Verschlechterung der Elektrolyteigenschaften durch Additivzusatz Table 4 Deterioration of the electrolyte properties by additive addition
Entsprechend dem Vorstehenden stellt die vorliegende Erfindung einen Elektrolyten mit Lithiumbis(oxalato)borat gelöst in einem Lösungsmittel aus wenigstens einem Carbonat und wenigstens einem der in Tabelle 3 genannten oder strukturell verwandtem Additiv dar.Corresponding In the foregoing, the present invention provides an electrolyte with lithium bis (oxalato) borate solved in a solvent from at least one carbonate and at least one of the in Table 3 or structurally related additive.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Lösungsmittel um eine Mischung aus einem ersten substituierten oder unsubstituierten (Di)alkyl- oder Alkylencarbonat, einem zweiten substituierten oder unsubstituierten (Bi)alkyl- oder Alkylencarbonat und wenigstens einem weiteren Lösungsmittel aus der Gruppe der substituierten oder unsubstituierten (Di)alkylcarbonate oder aus der Gruppe der substituierten oder unsubstituierten Alkylacetate. Dialkylcarbonat meint dabei ein Dialkylcarbonat oder ein Alkylcarbonat. Konkrete Beispiele sind organische Carbonate wie Ethylencarbonat, Propylenencarbonat, Butylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat und Ethylmethylcarbonat. Durch Verwendung einer derartigen Mischung kann die Leitfähigkeit unter Beibehaltung einer erhöhten Stabilität weiter gesteigert werden.Prefers it is the solvent a mixture of a first substituted or unsubstituted (Di) alkyl or alkylene carbonate, a second substituted or unsubstituted (bi) alkyl or alkylene carbonate and at least another solvent from the group of substituted or unsubstituted (di) alkyl carbonates or from the group of substituted or unsubstituted alkyl acetates. Dialkyl carbonate means a dialkyl carbonate or an alkyl carbonate. Specific examples are organic carbonates such as ethylene carbonate, Propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylmethyl carbonate. By using such a mixture can the conductivity while maintaining an elevated stability be further increased.
In diesem Zusammenhang können Substituenten gesättigte oder ein- oder mehrfach ungesättigte, aliphatische oder aromatische, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffe sein, die optional funktionelle Gruppen wie Ether-, Ester-, Hydroxy-, Carbonyl-~ Phosphonyl-, Sulfonyl-, Halogen- oder stickstoffhaltige Gruppen umfassen können.In this connection can Saturated substituents or mono- or polyunsaturated, aliphatic or aromatic, straight-chain or branched hydrocarbons optionally containing functional groups such as ether, ester, hydroxy, Carbonyl ~ phosphonyl, sulfonyl, halogen or nitrogen containing groups may include.
Darüber hinaus können zusätzlich, zu den vorstehend genannten Lösungsmitteln verschiedene weitere Verbindungen in einem Lösungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sein, wie z.B. die vorstehend genannten linearen und zyklischen Ether wie etwa Tetrahydrofuran, 2-Methyl-Tetrahydrofuran und Dimethoxyethan.Furthermore can In addition, to the aforementioned solvents various other compounds in a solvent according to the present invention Be included in the invention, such. the aforementioned linear and cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran and dimethoxyethane.
Beschreibung vom Ausführungsbeispielendescription of the embodiments
Beispiel 1:Example 1:
Der
Elektrolyt besteht aus einer Mischung von 66 Gew-% Ethylencarbonat
und 33 Gew-% Propylencarbonat, in der 0,5 mol/kg LiBOB gelöst sind.
Dem Elektrolyten sind 4 Gew-% Tetraethylenglycoldimethylether als
Additiv zugesetzt. Eine Testzelle wurde mit Strömen von 1C und einer Entladetiefe
von 3,0 V bei einer Temperatur von 60°C zyklisiert. Die Messdaten
sind in
Die Abbildung zeigt die Coulombsche Ladungseffizienz, die nahe 100 % liegt (gefüllte Dreiecke, linke Skala), die abfallende Kapazität der Zelle (rechte Skala, gefüllte Kreise) und die umgesetzten Ladungsmengen Q+ und Q-, (rechte Skala, gefüllte Vierecke).The figure shows the Coulomb charging efficiency that is close to 100% (filled triangles, left-hand scale), the falling capacity of the cell (right scale, filled circles) and the converted charge quantities Q + and Q -, (right scale, filled rectangles).
Beispiel 2:Example 2:
Der
Elektrolyt besteht aus einer Mischung von 66 Gew-% Ethylencarbonat
und 33 Gew-% Propylencarbonat, in der 0,5 mol/kg LiBOB gelöst sind.
Dem Elektrolyten sind 4 Gew-% Toluol als Additiv zugesetzt. Eine
Testzelle wurde mit Strömen
von 1C und einer Entladetiefe von 3,0 V bei einer Temperatur von
60°C zyklisiert.
Die Messdaten sind in
Literatur:Literature:
-
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- [5] J. Barthel, R. Buestrich, E. Carl und H. J. Gores, J. Electrochem. Soc., 143, 3565 (1996)[5] J. Barthel, R. Buestrich, E. Carl and H. J. Gores, J. Electrochem. Soc., 143, 3565 (1996)
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-
2006
- 2006-11-25 DE DE102006055770A patent/DE102006055770A1/en not_active Withdrawn
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