DE102014109237A1 - Lithium-ion battery with reduced gas evolution - Google Patents

Lithium-ion battery with reduced gas evolution Download PDF

Info

Publication number
DE102014109237A1
DE102014109237A1 DE102014109237.6A DE102014109237A DE102014109237A1 DE 102014109237 A1 DE102014109237 A1 DE 102014109237A1 DE 102014109237 A DE102014109237 A DE 102014109237A DE 102014109237 A1 DE102014109237 A1 DE 102014109237A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lithium
ion battery
anode
battery according
lto
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.)
Ceased
Application number
DE102014109237.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Steffen Hess
Björn-Ingo Hogg
Mario Wachtler
Margret Wohlfahrt-Mehrens
Manuel Pfanzelt
Andreas Laumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clariant Produkte Deutschland GmbH
Zentrum fuer Sonnenenergie und Wasserstoff Forschung Baden Wuerttemberg
Original Assignee
Clariant Produkte Deutschland GmbH
Zentrum fuer Sonnenenergie und Wasserstoff Forschung Baden Wuerttemberg
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Clariant Produkte Deutschland GmbH, Zentrum fuer Sonnenenergie und Wasserstoff Forschung Baden Wuerttemberg filed Critical Clariant Produkte Deutschland GmbH
Priority to DE102014109237.6A priority Critical patent/DE102014109237A1/en
Publication of DE102014109237A1 publication Critical patent/DE102014109237A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • 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
    • H01M10/056—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
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • 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
    • 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
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • 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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lithium-Ionen-Batterie, umfassend a) eine Kathode, b) eine Anode mit einem Lithium-Metalloxid als aktivem Elektrodenmaterial, das in der Lage ist, Lithiumionen bei einem Potential von 1,0 bis 2,5 V vs. Li/Li+ ein- und auszulagern, wobei die Anode auf ihrer Oberfläche keinen Lithiumcarbonat enthaltenden Filmüberzug aufweist, und c) einen nichtwässrigen Elektrolyten, der ein Lithium-Leitsalz und ein nichtwässriges Lösungsmittel enthält, wobei das nichtwässrige Lösungsmittel mindestens aus Lactonen und/oder Sulfonen gewählt ist. Die erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Batterie zeigt eine deutlich reduzierte Gasentwicklung.The invention relates to a lithium-ion battery, comprising a) a cathode, b) an anode with a lithium metal oxide as the active electrode material, which is capable of lithium ions at a potential of 1.0 to 2.5 V vs. Li / Li + with the anode having on its surface no lithium carbonate-containing film coating, and c) a nonaqueous electrolyte containing a lithium conductive salt and a nonaqueous solvent, wherein the nonaqueous solvent selected from at least lactones and / or sulfones is. The lithium-ion battery according to the invention shows a significantly reduced evolution of gas.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lithium-Ionen-Batterie, deren Elektrolyt während des Betriebs der Batterie eine deutlich reduzierte Gasentwicklung zeigt, insbesondere in einer Lithium-Ionen-Batterie mit Lithium-Titan-Spinell als Anodenmaterial. The invention relates to a lithium-ion battery whose electrolyte shows a significantly reduced gas evolution during operation of the battery, in particular in a lithium-ion battery with lithium titanium spinel as the anode material.

Hintergrund und Stand der Technik Background and state of the art

Lithium-Ionen-Batterien (LiBs) gewinnen aufgrund ihrer hohen spezifischen Energiedichte zunehmend an Bedeutung für Anwendungen in Elektroautos, Mobilgeräten und auch als Energie-Zwischenspeicher. In LiBs werden Lithium-Insertions-Materialien als Elektrodenmaterialien eingesetzt, welche bei jeweils für sie spezifischen Potentialen Lithiumionen ein- und auslagern können. Für die positive Elektrode (Kathode) werden häufig Lithium-Metalloxide eingesetzt. Demgegenüber werden für die negative Elektrode (Anode) häufig entweder graphitische Materialien oder ebenfalls Lithium-Metalloxide, wie z.B. Titanate, verwendet. Im Folgenden wird insbesondere auf den Lithium-Titan-Spinell (Li4Ti5O12)(LTO) detaillierter eingegangen. Betrachtet man die Eigenschaften von LTO, fällt zuerst das im Vergleich zu Graphit sehr hohe Arbeitspotential von ~1,55 V gegen Li/Li+ auf. Als Vorteile gegenüber graphitischen Materialien sind die größere Sicherheit, eine hohe Strombelastbarkeit, niedrige Materialkosten und exzellente Zyklenstabilitäten zu nennen. Da sich LTO im Rahmen des Li-lnsertionsprozesses nahezu nicht ausdehnt, wird es auch als "Zero-Strain"-Material bezeichnet. Li-ion batteries (LiBs) are gaining in importance due to their high specific energy density for applications in electric cars, mobile devices and also as energy buffer. In LiBs, lithium insertion materials are used as electrode materials which can store and remove lithium ions at their specific potentials. Lithium metal oxides are often used for the positive electrode (cathode). In contrast, for the negative electrode (anode) often either graphitic materials or also lithium metal oxides, such as titanates, are used. In the following, in particular, the lithium-titanium spinel (Li 4 Ti 5 O 12 ) (LTO) will be discussed in more detail. Considering the properties of LTO, first of all the very high working potential of ~ 1.55 V versus Li / Li + is noticeable compared to graphite. Advantages compared to graphitic materials include greater safety, high current-carrying capacity, low material costs and excellent cycle stability. Since LTO is almost non-expanding as part of the Li-insertion process, it is also referred to as "zero-strain" material.

Allerdings weist LTO auch einen Nachteil auf. In Lithium-Batterien, die LTO im geladenen Zustand als Li7Ti5O12 enthalten, tritt eine verstärkte Gasentwicklung auf, was zu einem Aufblähen der Zellen, z.B. in Pouch-Zellen, führt oder führen kann. Die Bildung von Gas in einer geschlossenen Zelle kann zu einem innerzellulären Druckaufbau führen, der die Effizienz reduzieren und die Zelle sogar zum Platzen bringen kann. However, LTO also has a disadvantage. In lithium batteries, which contain LTO in the charged state as Li 7 Ti 5 O 12 , an increased gas evolution occurs, which leads to a swelling of the cells, eg in pouch cells, or can lead. The formation of gas in a closed cell can lead to intracellular pressure build-up that can reduce efficiency and even burst the cell.

Bisher wurde die Gasbildung an LTO hauptsächlich für carbonatbasierte Elektrolyte in der Literatur beschrieben. So gibt es Untersuchungen von Belharouak et al., Journal of the Electrochemical Society 159 (2012) A1165 , in denen diese in einem LTO/LiMn2O4-System mit 1,2 M LiPF6 in Ethylencarbonat (EC):Ethylmethylcarbonat (EMC) (3:7)(wt) eine starke Gasbildung detektierten. Das gebildete Gas enthielt einen H2-Anteil > 65% und, unter anderem, CO2, CO und CH4. So far, gas formation at LTO has mainly been described for carbonate-based electrolytes in the literature. So there are investigations of Belharouak et al., Journal of the Electrochemical Society 159 (2012) A1165 Where these in a LTO / LiMn 2 O 4 system with 1.2 M LiPF 6 in ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) (3: 7) (wt) detected a strong gas formation. The gas formed contained> 65% H 2 and, inter alia, CO 2 , CO and CH 4 .

Da LTO selbst keinen Wasserstoff enthält, der Hauptanteil des gebildeten Gases aber vom H2 eingenommen wird, ist davon auszugehen, dass u.a. eine Elektrolytzersetzung stattfinden muss. Zwar kann Wasserstoff auch durch die Elektrolyse von eingeschleppten Wasser-Spuren in der Pouch-Zelle entstehen. Da H2O jedoch nur im ppm-Mengenbereich in den Zellen vorliegt, kann eine alleinige Wasserzersetzung als H2-Bildungsreaktion weitestgehend ausgeschlossen werden. Since LTO itself contains no hydrogen, but the majority of the gas formed is occupied by H 2 , it can be assumed that, among other things, an electrolyte decomposition must take place. Although hydrogen can also be produced by the electrolysis of entrained traces of water in the pouch cell. However, since H 2 O is only present in the ppm range in the cells, sole decomposition of water as an H 2 formation reaction can be largely ruled out.

Zur Lösung der Gasungs-Problematik an LTO wurden in der Literatur verschiedene Ansätze diskutiert:

  • a) Ansatz über Zyklisieren bis auf 0 V gegen Li/Li+
  • b) Ansatz über Kohlenstoff-beschichtetes LTO
  • c) Ansatz über Beimengung von Gasungsinhibitor-Additiven zu Elektrolyten
To solve the gassing problem at LTO, various approaches have been discussed in the literature:
  • a) Cyclization approach to 0 V vs. Li / Li +
  • b) Approach via carbon-coated LTO
  • c) Approach via admixture of gassing inhibitor additives to electrolytes

Zum Ansatz a) wurden in den letzten Jahren zahlreiche Artikel publiziert, wonach LTO herab bis zu 0 V gegen Li/Li+ zyklisiert wurde, um dabei die Bildung einer SEI(solid electrolyte interphase)-Schicht zu bewirken, welche eine weitere Elektrolytzersetzung und damit eine weitere Gasbildung deutlich reduzieren sollte. To approach a) numerous articles have been published in recent years, after which LTO was cyclized down to 0 V against Li / Li + , thereby causing the formation of a SEI (solid electrolyte interphase) layer, which further electrolyte decomposition and thus should significantly reduce further gas formation.

Dazu sind unter anderem folgende Publikationen zu nennen: Yi et al., Journal of Power Sources 195 (2010) 285 , Ge et al., Electrochemistry Communications 10 (2008) 719 , Venkateswarlu et al., Journal of Power Sources 146 (2005) 204 , Huang et al., Electrochimica Acta 50 (2005) 4057 sowie Dedryvère et al., Journal of Power Sources 174 (2007) 462 . These include the following publications: Yi et al., Journal of Power Sources 195 (2010) 285 . Ge et al., Electrochemistry Communications 10 (2008) 719 . Venkateswarlu et al., Journal of Power Sources 146 (2005) 204 . Huang et al., Electrochimica Acta 50 (2005) 4057 such as Dedryvère et al., Journal of Power Sources 174 (2007) 462 ,

Verwiesen werden kann ebenfalls auf US 8,133,617 B2 (Kozono et al.). Darin werden LiBs mit LTO-Anoden im Zusammenhang mit der Gasungsproblematik beschrieben. Als Beispiele für organische Lösungsmittel des Elektrolyten werden Tetramethylensulfon (TMS) und gamma-Butyrolacton (GBL) aufgeführt, allerdings nur in einer größeren Liste und ohne dass Ausführungsbeispiele mit diesen Lösungsmitteln genannt sind. Gelöst wird die Gasungsproblematik bei Kozono et al. durch eine Anfangszyklisierung bei niedrigen Potentialen von nicht höher als 0,3 V gegen Li/Li+ zur Ausbildung eines Filmüberzugs mit einer Carbonatstruktur und einer Dicke von nicht weniger als 10 nm auf der Anode. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Lösungsmittel des nichtwässrigen Elektrolyten ein Lösungsmittel mit einer Carbonatstruktur enthält. In sämtlichen Ausführungsbeispielen enthält der Elektrolyt carbonathaltige Lösungsmittel. Nachteilig sind hierbei unter anderem der zusätzliche Aufwand für die Anfangszyklisierung sowie eine Materialbeschränkung für die metallischen Ableiter, da bei einem Potential von 0,3 V gegen Li/Li+ und weniger nur eine beschränkte Anzahl von Materialien einsetzbar ist. It can also be referred to US 8,133,617 B2 (Kozono et al.). It describes LiBs with LTO anodes in connection with the gassing problem. As examples of organic solvents of the electrolyte tetramethylene sulfone (TMS) and gamma-butyrolactone (GBL) are listed, but only in a larger list and without mentioning examples of these solvents. The gassing problem is solved by Kozono et al. by an initial cyclization at low potentials of not higher than 0.3 V against Li / Li + to form a film coat having a carbonate structure and a thickness of not less than 10 nm on the anode. This can be achieved by the nonaqueous electrolyte solvent containing a solvent having a carbonate structure. In all embodiments, the electrolyte contains carbonate-containing solvents. Disadvantages here include the additional expense for the initial cyclization and a material limitation for the metallic arresters, since at a potential of 0.3 V against Li / Li + and less only a limited number of materials can be used.

Da an Graphit, der als Anodenmaterial standardmäßig bis etwa 0 V gegen Li/Li+ heruntergezykelt wird, vergleichsweise wenig Gasbildung auftritt, nutzten im Zusammenhang mit dem Ansatz b) He et al., Journal of Power Sources 202 (2012) 253 , mit Kohlenstoffbeschichtetes LTO, um einerseits die positiven Eigenschaften von LTO zu sichern, andererseits aber auch die Gasung durch die Kohlenstoff-Komponente zu reduzieren bzw. zu unterbinden. As graphite, as the anode material by default down to about 0 V against Li / Li + heruntergezykelt comparatively little gas formation occurs, used in connection with the approach b) He et al., Journal of Power Sources 202 (2012) 253 , with carbon-coated LTO, on the one hand to ensure the positive properties of LTO, on the other hand, to reduce or eliminate the gassing by the carbon component.

Eine weitere Untersuchung von Wu et al., Journal of Applied Electrochemistry42, (2012) 989 , zeigte ebenfalls eine Verbesserung im Gasungsverhalten durch die Methode des Kohlenstoff-Beschichtens von LTO, doch auch sie zogen den Schluss, dass eine industrielle Anwendung von LTO, insbesondere für Elektroautos, nur nach Lösung der Gasungsproblematik möglich sei. Another investigation of Wu et al., Journal of Applied Electrochemistry, 42, (2012) 989 , also showed an improvement in gassing behavior by the LTO carbon coating method, but they also concluded that industrial application of LTO, especially for electric cars, would only be possible after solving the gassing problem.

Der Ansatz c) über Filmbildungsadditive wurde u.a. in US 2011/0067230 A1 (Tan et al.) gewählt. Dieser Ansatz sieht vor, dass besagte Additive auf der LTO-Elektrode einen Schutzfilm bilden sollen, der eine weitere Zersetzung des Elektrolyten und dadurch auch die Gasentwicklung weitgehend verhindern soll. Approach c) via film-forming additives has been described, inter alia, in US 2011/0067230 A1 (Tan et al.). This approach provides that said additives are to form a protective film on the LTO electrode, which should largely prevent a further decomposition of the electrolyte and thereby also the evolution of gas.

Die oben unter a), b) und c) genannten Methoden führten jeweils zu Verbesserungen im Gasungsverhalten, lieferten allerdings noch nicht endgültig die Lösung für die Gasungsproblematik. The methods mentioned above under a), b) and c) each led to improvements in the gassing behavior, but did not finally provide the solution to the gassing problem.

Aufgabe der Erfindung Object of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Gasungsprobleme zu überwinden und eine kostengünstige Lithium-Ionen-Batterie vorzusehen, die einen Elektrolyten mit deutlich reduzierter Gasentwicklung umfasst, insbesondere in Lithium-Ionen-Batterien mit LTO als Anodenmaterial. Ebenso soll die erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Batterie eine hohe Sicherheit, hohe Strombelastbarkeit sowie ausgezeichnete Zyklenstabilität besitzen. The invention is therefore based on the object to overcome the gassing problems known in the prior art and to provide a low-cost lithium-ion battery comprising an electrolyte with significantly reduced gas evolution, especially in lithium-ion batteries with LTO as the anode material. Likewise, the lithium-ion battery according to the invention should have a high level of safety, high current-carrying capacity and excellent cycle stability.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lithium-Ionen-Batterie gemäß Anspruch 1. Bevorzugte bzw. besonders zweckmäßige Ausführungsformen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben. The above object is achieved by a lithium-ion battery according to claim 1. Preferred or particularly expedient embodiments of the subject of the application are specified in the dependent claims.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Lithium-Ionen-Batterie, umfassend a) eine Kathode, b) eine Anode mit einem Lithium-Metalloxid als aktivem Elektrodenmaterial, das in der Lage ist, Lithiumionen bei einem Potential von 1,0 bis 2,5 V vs. Li/Li+ ein- und auszulagern, wobei die Anode auf ihrer Oberfläche keinen Lithiumcarbonat enthaltenden Filmüberzug aufweist, und c) einen nichtwässrigen Elektrolyten, der ein Lithium-Leitsalz und ein nichtwässriges Lösungsmittel enthält, wobei das nichtwässrige Lösungsmittel mindestens aus Lactonen und/oder Sulfonen gewählt ist. The invention thus relates to a lithium-ion battery, comprising a) a cathode, b) an anode with a lithium metal oxide as the active electrode material, which is capable of lithium ions at a potential of 1.0 to 2.5 V. vs. Li / Li + with the anode having on its surface no lithium carbonate-containing film coating, and c) a nonaqueous electrolyte containing a lithium conductive salt and a nonaqueous solvent, wherein the non-aqueous solvent at least from lactones and / or sulfones is selected.

Überraschenderweise wurde gemäß der Erfindung gefunden, dass bestimmte Elektrolyte die Gasentwicklung in Lithium-Ionen-Zellen deutlich reduzieren, insbesondere in Lithium-Ionen-Zellen mit LTO als Anodenmaterial. Hierbei wird die Reduzierung der Gasung nicht durch spezielle Zyklisierprogramme (Potentialgrenzen) oder Additiv-Zusätze zum Elektrolyten erreicht, sondern ist alleinig auf den Einsatz carbonatfreier, nichtwässriger Lösungsmittel im Standard-Potentialbereich zurückzuführen. Surprisingly, it has been found according to the invention that certain electrolytes significantly reduce the evolution of gas in lithium-ion cells, in particular in lithium-ion cells with LTO as the anode material. Here, the reduction of gassing is not achieved by special Zyklisierprogramme (potential limits) or additive additives to the electrolyte, but is solely due to the use of carbonate-free, non-aqueous solvent in the standard potential range.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention

Wie oben erwähnt, wurde im Stand der Technik die Gasbildung an LTO hauptsächlich für carbonatbasierte Elektrolyte beschrieben. As mentioned above, in the prior art, gas formation on LTO has been described mainly for carbonate-based electrolytes.

Gemäß der Erfindung werden nunmehr alternative, carbonatfreie Elektrolyte in Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere in solchen Zellen mit LTO als Anodenmaterial, eingesetzt, um die Gasentwicklung zu reduzieren. Die nichtwässrigen Lösungsmittel werden mindestens aus Lactonen und/oder Sulfonen gewählt. Bevorzugt enthält der nichtwässrige Elektrolyt ein Lacton mit 4-6 Kohlenstoffatomen, das weiter vorzugsweise gewählt ist aus gamma-Butyrolacton (GBL), gamma-Valerolacton (GVL), delta-Valerolacton (DVL) und Mischungen davon. Am bevorzugtesten ist gamma-Butyrolacton. According to the invention, alternative, carbonate-free electrolytes are now used in lithium-ion cells, in particular in such cells with LTO as anode material, in order to reduce gas evolution. The non-aqueous solvents are selected at least from lactones and / or sulfones. Preferably, the nonaqueous electrolyte contains a lactone of 4-6 carbon atoms, more preferably selected from gamma-butyrolactone (GBL), gamma-valerolactone (GVL), delta-valerolactone (DVL), and mixtures thereof. Most preferred is gamma-butyrolactone.

GBL ist ein relativ niedrig viskoses Lösungsmittel. Es besitzt einen Flammpunkt von knapp 100°C und einen Schmelzpunkt von –43,5°C. GBL bildet nach Tobishima et al., Electrochimica Acta 30 (1985) 1715 , eine SEI-Schicht auf Graphit, die aus einem γ-Alkoxy-β-Keto-Ester besteht. GBL is a relatively low viscosity solvent. It has a flashpoint of just under 100 ° C and a melting point of -43.5 ° C. GBL recovers Tobishima et al., Electrochimica Acta 30 (1985) 1715 , an SEI layer on graphite consisting of a γ-alkoxy-β-keto-ester.

Weiterhin oder alternativ hierzu enthält der nichtwässrige Elektrolyt vorzugsweise als Sulfon Tetramethylensulfon (Sulfolan, TMS) und/oder Ethylmethylsulfon (EMS). Am bevorzugtesten ist Tetramethylensulfon. Additionally or alternatively, the nonaqueous electrolyte preferably contains as sulfone tetramethylene sulfone (sulfolane, TMS) and / or ethyl methyl sulfone (EMS). Most preferred is tetramethylene sulfone.

Sulfolan (Summenformel: C4H8O2S) ist ein viskoses Lösungsmittel mit einem Flammpunkt von 165°C. TMS verbindet einen hohen Schmelzpunkt (27°C) mit einer dem Propylencarbonat ähnlichen Dielektrizitätskonstante (60 bei 25°C). Die TMS-Elektrolyte bleiben allerdings bis unter 0°C flüssig, da das Leitsalz eine Schmelzpunkts-Erniedrigung hervorruft. TMS-Elektrolyte können zusätzliche verdünnende Lösungsmittel oder Additive enthalten, um die Elektrolyt-Leitfähigkeit zu erhöhen, die Viskosität zu verringern und die Benetzbarkeit von Separatoren zu verbessern. TMS-basierte Elektrolyte können als Verdünner-Lösunsmittel z.B. lineare Carbonate, Dimethoxyethan und Ester enthalten. Sulfolane (empirical formula: C 4 H 8 O 2 S) is a viscous solvent with a flashpoint of 165 ° C. TMS combines a high melting point (27 ° C) with a propylene carbonate-like dielectric constant (60 at 25 ° C). The TMS electrolytes, however, remain liquid below 0 ° C, because the conducting salt causes a melting point reduction. TMS electrolytes may contain additional diluting solvents or additives to increase electrolyte conductivity, reduce viscosity, and improve the wettability of separators. TMS-based electrolytes can be considered as Thinner Lösunsmittel eg linear carbonates, dimethoxyethane and ester included.

Der Elektrolyt kann entweder aus mindestens einem der vorgenannten Lactone und/oder mindestens einem der vorgenannten Sulfone bestehen. Ebenfalls kann der Elektrolyt zusätzliche übliche, nichtwässrige Lösungsmittel enthalten, solange diese nicht zu einem Lithiumcarbonat enthaltenden Filmüberzug auf der Anode führen. The electrolyte may consist of either at least one of the abovementioned lactones and / or at least one of the abovementioned sulfones. Also, the electrolyte may contain additional conventional non-aqueous solvents as long as they do not result in a lithium carbonate-containing film coating on the anode.

Die vorgenannten nichtwässrigen Lösungsmittel sind in der Lage, im relevanten Potentialbereich der LTO-Zellen an Inertelektroden, wie beispielsweise Platin, keine nennenswerten Zersetzungsreaktionen zu zeigen, oder eventuelle Zersetzungsreaktionen führen zu einer Filmbildung auf LTO, die ein weiteres Zersetzen des Elektrolyten deutlich reduziert. The abovementioned non-aqueous solvents are able to show no appreciable decomposition reactions in the relevant potential range of LTO cells on inert electrodes such as platinum, or possible decomposition reactions lead to film formation on LTO, which significantly reduces further decomposition of the electrolyte.

Das Lithium-Metalloxid in der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Batterie ist vorzugsweise ein Lithium-Titanoxid, insbesondere bevorzugt ein Lithiumtitanat der Formel Li4+xTi5O12, worin 0 ≤ × ≤ 3. The lithium metal oxide in the lithium ion battery of the present invention is preferably a lithium titanium oxide, particularly preferably a lithium titanate of the formula Li 4 + x Ti 5 O 12 , wherein 0 ≦ x ≦ 3.

Das Lithium-Leitsalz des nichtwässrigen Elektrolyten ist vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, umfassend Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6), Lithium-bis-(trifluormethylsulfonyl)imid [LiN(CF3SO2)2], Lithiumtetrafluoroborat (LiBF4), Lithium-bis(fluorsulfonyl)imid [LiN(FSO2)2], Lithium-trifluormethylsulfonat (Li-Triflat, LiTf, LiSO3CF3), Lithium-bis(oxalato)borat [LiBOB, LiB(C2O4)2], Lithiumdifluoroxalatoborat [LiBF2(C2O4)] und Mischungen davon. Insbesondere bevorzugt sind Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6), Lithium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid [LiN(CF3SO2)2] oder Lithium-bis(fluorsulfonyl)imid [LiN(FSO2)2]. The lithium conducting salt of the nonaqueous electrolyte is preferably selected from the group comprising lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium bis ( fluorosulfonyl) imide [LiN (FSO 2 ) 2 ], lithium trifluoromethylsulfonate (Li-triflate, LiTf, LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (oxalato) borate [LiBOB, LiB (C 2 O 4 ) 2 ], lithium difluorooxalatoborate [ LiBF 2 (C 2 O 4 )] and mixtures thereof. Particular preference is given to lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ] or lithium bis (fluorosulfonyl) imide [LiN (FSO 2 ) 2 ].

Der sonstige Aufbau und die übrigen Komponenten der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Batterie entsprechen dem Stand der Technik. The other structure and the other components of the lithium-ion battery according to the invention correspond to the prior art.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

1 zeigt schematisch den Aufbau eines Zellstapels für eine erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Batterie. 1 schematically shows the structure of a cell stack for a lithium-ion battery according to the invention.

2 ist eine schematische Darstellung einer Pouch-Zelle für die Gasungsmessung. 2 is a schematic representation of a pouch cell for gassing.

3 ist eine schematische Darstellung der Apparatur für die Gasungsmessung. 3 is a schematic representation of the apparatus for the gassing.

4 zeigt die Gasungskurve einer Pouch-Zelle gemäß Vergleichsbeispiel 1. 4 shows the gassing curve of a pouch cell according to Comparative Example 1.

5 zeigt die Gasungskurve einer Pouch-Zelle gemäß Beispiel 1. 5 shows the gassing curve of a pouch cell according to Example 1.

6 zeigt die Gasungskurve einer Pouch-Zelle gemäß Beispiel 3. 6 shows the gassing curve of a pouch cell according to Example 3.

7 zeigt einen Vergleich der im Vergleichsbeispiel 1, Beispiel 1, Beispiel 2 und Beispiel 3 gemessenen Zellausdehnungen. 7 shows a comparison of the cell dimensions measured in Comparative Example 1, Example 1, Example 2 and Example 3.

Beispiele und Vergleichsbeispiel Examples and Comparative Example

Vergleichsbeispiel 1 Comparative Example 1

Es wurde eine Pouch-Zelle mit folgenden Komponenten hergestellt:
Anode: Lithium-Titan-Spinell (LTO)
Kathode: Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)
Elektrolyt: 1 M LiPF6 in Ethylencarbonat (EC):Dimethylcarbonat (DMC) (1:1)(wt) als
Vergleichs-Elektrolyt
Separator: keramisch A pouch cell was made with the following components:
Anode: lithium titanium spinel (LTO)
Cathode: Lithium Iron Phosphate (LFP)
Electrolyte: 1 M LiPF 6 in ethylene carbonate (EC): dimethyl carbonate (DMC) (1: 1) (wt) as
Comparative electrolytic
Separator: ceramic

Der schematische Aufbau des Zellstapels für die Pouch-Zelle ist in 1 gezeigt. Der Zellstapel besteht aus drei Elektroden, nämlich zwei Kathoden K und einer Anode A, welche jeweils durch eine keramische Separatorlage S voneinander getrennt sind. Als Stromableiter wird kathodenseitig Aluminium und anodenseitig Kupfer (oder alternativ Aluminium) verwendet. Die Elektroden werden aus dem jeweiligen Elektrodenband ausgestanzt. Die Abmessungen der Kathode betragen 38 mm × 63 mm und die Abmessungen der Anode 65 mm × 40 mm. Insgesamt sind in der Pouch-Zelle 47,88 cm2 aktive Kathodenflächen und 52 cm2 aktive Anodenfläche verbaut. Desweiteren enthalten die Zellen 1500 µL des jeweils zu vermessenden Elektrolyts, der einpipettiert wird. The schematic structure of the cell stack for the pouch cell is in 1 shown. The cell stack consists of three electrodes, namely two cathodes K and one anode A, which are separated from each other by a ceramic separator layer S. As a current collector, aluminum is used on the cathode side, and copper (or alternatively aluminum) on the anode side. The electrodes are punched out of the respective electrode band. The dimensions of the cathode are 38 mm × 63 mm and the dimensions of the anode 65 mm × 40 mm. A total of 47.88 cm 2 active cathode surfaces 52 cm and 2 are installed active anode surface in the pouch cell. Furthermore, the cells contain 1500 μL of the respective electrolyte to be measured, which is pipetted.

Beispiel 1 example 1

Es wurde eine Pouch-Zelle mit folgenden Komponenten hergestellt:
Anode: Lithium-Titan-Spinell (LTO)
Kathode: Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)
Elektrolyt: 1 M LiPF6 in Sulfolan (Tetramethylensulfon, TMS)
Separator: keramisch A pouch cell was made with the following components:
Anode: lithium titanium spinel (LTO)
Cathode: Lithium Iron Phosphate (LFP)
Electrolyte: 1 M LiPF 6 in sulfolane (tetramethylene sulfone, TMS)
Separator: ceramic

Der Aufbau des Zellstapels entspricht demjenigen des Vergleichsbeispiels 1. The structure of the cell stack corresponds to that of Comparative Example 1.

Beispiel 2 Example 2

Es wurde eine Pouch-Zelle mit folgenden Komponenten hergestellt:
Anode: Lithium-Titan-Spinell (LTO)
Kathode: Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)
Elektrolyt: 1 M Lithium-bis-(trifluormethylsulfonyl)imid (LiTFSI) in Sulfolan (Tetramethylensulfon, TMS)
Separator: keramisch A pouch cell was made with the following components:
Anode: lithium titanium spinel (LTO)
Cathode: Lithium Iron Phosphate (LFP)
Electrolyte: 1 M lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiTFSI) in sulfolane (tetramethylene sulfone, TMS)
Separator: ceramic

Der Aufbau des Zellstapels entspricht demjenigen des Vergleichsbeispiels 1. The structure of the cell stack corresponds to that of Comparative Example 1.

Beispiel 3 Example 3

Es wurde eine Pouch-Zelle mit folgenden Komponenten hergestellt:
Anode: Lithium-Titan-Spinell (LTO)
Kathode: Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)
Elektrolyt: 1 M LiPF6 in gamma-Butyrolacton (GBL)
Separator: keramisch A pouch cell was made with the following components:
Anode: lithium titanium spinel (LTO)
Cathode: Lithium Iron Phosphate (LFP)
Electrolyte: 1 M LiPF 6 in gamma-butyrolactone (GBL)
Separator: ceramic

Der Aufbau des Zellstapels entspricht demjenigen des Vergleichsbeispiels 1. The structure of the cell stack corresponds to that of Comparative Example 1.

Messung der Gasungs-Kurven Measurement of gassing curves

Von den LTO-LFP-Vollzellen der obigen Beispiele und des Vergleichsbeispiels wurden die Gasungskurven für fünf Zyklen gemessen. Die Elektrolyte in den erfindungsgemäßen Beispielen zeigten hierbei eine deutlich reduzierte Gasentwicklung im Vergleich zu dem Carbonat-basierten Elektrolyten des Vergleichsbeispiels 1. From the LTO-LFP full cells of the above examples and the comparative example, the gassing curves were measured for five cycles. The electrolytes in the examples according to the invention in this case showed a significantly reduced gas evolution in comparison to the carbonate-based electrolyte of Comparative Example 1.

2 zeigt die schematische Darstellung einer Pouch-Zelle für die Gasungsmessung. Die Pouch-Zelle besteht aus einem Gassack A, welcher über einen Kanal B von 2 mm Breite mit der eigentlichen Zelle um den Zellstapel C verbunden ist. D ist die Ableiterfahne für die Kathode und E ist die Ableiterfahne für die Anode. Die gesamte Zellhülle besteht aus einer kunststoffbeschichteten Aluminiumfolie, welche mittels Hitze und Druck versiegelt ist. Die Form erhält die Zelle durch die Siegelnähte F. Die Abmessungen (in mm) der einzelnen Bestandteile sind für diese Ausführungsform ebenfalls in 2 gezeigt. 2 shows the schematic representation of a pouch cell for gassing. The pouch cell consists of a gas bag A, which is connected via a channel B of 2 mm width to the actual cell around the cell stack C. D is the drain tab for the cathode and E is the tab for the anode. The entire cell envelope consists of a plastic-coated aluminum foil, which is sealed by heat and pressure. The shape of the cell is given by the sealing seams F. The dimensions (in mm) of the individual components are also in this embodiment 2 shown.

Für die Gasungsmessung wird die in 2 dargestellte Pouch-Zelle in die in 3 dargestellte Messapparatur eingelegt. For gassing, the in 2 represented pouch cell in the in 3 presented measuring apparatus inserted.

Hierbei wird die Pouch-Zelle so ausgerichtet, dass sich der Teil mit dem Elektrodenstapel unter der Kraftmessdose befindet. Auf den Elektrodenstapel wird ein definierter Druck ausgeübt, welcher über die Kraftmessdose gemessen wird, so dass sich das entstehende Gas im Gassack sammelt. Die Höhenänderung des Gassacks wird mittels einer Messuhr aufgenommen (Auflösung 1 µm). Die Ausdehnung des Gassacks erfolgt bist zu einer Höhenänderung von max. 3mm linear mit der Volumenzunahme. Here, the pouch cell is aligned so that the part with the electrode stack is under the load cell. On the electrode stack, a defined pressure is exerted, which is measured via the load cell, so that the resulting gas collects in the gas bag. The height change of the gas bag is recorded by means of a dial indicator (resolution 1 μm). The expansion of the gas bag takes place to a height change of max. 3mm linear with the volume increase.

Die Werte der Messuhr und der Kraftmessdose werden in einem festen Zeitintervall aufgenommen und können so über die Zeit mit der elektrochemischen Messung korreliert werden. The values of the dial gauge and the load cell are recorded in a fixed time interval and can thus be correlated over time with the electrochemical measurement.

In den Diagrammen der 4–6 sind die Gasungskurven der einzelnen Pouch-Zellen dargestellt. In the diagrams of 4 - 6 the gassing curves of the individual pouch cells are shown.

4 zeigt die Gasungskurve (untere Linie) nach fünf Zyklen (obere Linie) der Pouch-Zelle aus Vergleichsbeispiel 1. Nach fünf Zyklen betrug die Zellausdehnung 0,26 mm. 4 shows the gassing curve (bottom line) after five cycles (upper line) of the pouch cell of Comparative Example 1. After five cycles, the cell expansion was 0.26 mm.

5 zeigt die Gasungskurve (untere Linie) nach fünf Zyklen (obere Linie) der Pouch-Zelle aus Beispiel 1. Nach fünf Zyklen betrug die Zellausdehnung lediglich 0,055 mm. 5 shows the gassing curve (lower line) after five cycles (upper line) of the pouch cell of Example 1. After five cycles, the cell extent was only 0.055 mm.

6 zeigt die Gasungskurve (untere Linie) nach fünf Zyklen (obere Linie) der Pouch-Zelle aus Beispiel 3. Nach fünf Zyklen betrug die Zellausdehnung lediglich 0,11 mm. 6 shows the gassing curve (lower line) after five cycles (upper line) of the pouch cell of Example 3. After five cycles, the cell extent was only 0.11 mm.

Die Zellausdehnung der Pouch-Zelle aus Beispiel 2 betrug nach fünf Zyklen lediglich 0,11 mm. The cell expansion of the pouch cell of Example 2 was only 0.11 mm after five cycles.

Vergleicht man die durch die Gasentwicklung hervorgerufenen Zellausdehnungen nach fünf Zyklen ergibt sich das in 7 wiedergegebene Diagramm. Aus dieser Abbildung lässt sich entnehmen, dass der Elektrolyt LiPF6/Sulfolan aus Beispiel 1 eine Reduzierung der Gasung um knapp 79% und der Elektrolyt LiTFSI/Sulfolan (Beispiel 2) eine Gasungs-Reduzierung um knapp 57% jeweils relativ zum Elektrolyten aus Vergleichsbeispiel 1 bewirkt. Der GBL-basierte Elektrolyt aus Beispiel 3 erzielte eine Verminderung der Gasung um knapp 57% nach fünf Zyklen ebenfalls im Vergleich zum Carbonat-basierten Elektrolyten des Vergleichsbeispiels 1. If one compares the cell expansion caused by the gas evolution after five cycles, this results in 7 displayed diagram. From this figure it can be seen that the electrolyte LiPF 6 / sulfolane from Example 1 has a reduction of the gassing by almost 79% and the electrolyte LiTFSI / sulfolane (Example 2) a gassing reduction of almost 57% in each case relative to the electrolyte from Comparative Example 1 causes. The GBL-based electrolyte of Example 3 achieved a reduction of the gassing by almost 57% after five cycles, also compared to the carbonate-based electrolyte of Comparative Example 1.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8133617 B2 [0009] US 8133617 B2 [0009]
  • US 2011/0067230 A1 [0012] US 2011/0067230 Al [0012]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Belharouak et al., Journal of the Electrochemical Society 159 (2012) A1165 [0004] Belharouak et al., Journal of the Electrochemical Society 159 (2012) A1165 [0004]
  • Yi et al., Journal of Power Sources 195 (2010) 285 [0008] Yi et al., Journal of Power Sources 195 (2010) 285 [0008]
  • Ge et al., Electrochemistry Communications 10 (2008) 719 [0008] Ge et al., Electrochemistry Communications 10 (2008) 719 [0008]
  • Venkateswarlu et al., Journal of Power Sources 146 (2005) 204 [0008] Venkateswarlu et al., Journal of Power Sources 146 (2005) 204 [0008]
  • Huang et al., Electrochimica Acta 50 (2005) 4057 [0008] Huang et al., Electrochimica Acta 50 (2005) 4057 [0008]
  • Dedryvère et al., Journal of Power Sources 174 (2007) 462 [0008] Dedryvère et al., Journal of Power Sources 174 (2007) 462 [0008]
  • He et al., Journal of Power Sources 202 (2012) 253 [0010] He et al., Journal of Power Sources 202 (2012) 253 [0010]
  • Wu et al., Journal of Applied Electrochemistry42, (2012) 989 [0011] Wu et al., Journal of Applied Electrochemistry, 42, (2012) 989 [0011]
  • Tobishima et al., Electrochimica Acta 30 (1985) 1715 [0020] Tobishima et al., Electrochimica Acta 30 (1985) 1715 [0020]

Claims (6)

Lithium-Ionen-Batterie, umfassend a) eine Kathode, b) eine Anode mit einem Lithium-Metalloxid als aktivem Elektrodenmaterial, das in der Lage ist, Lithiumionen bei einem Potential von 1,0 bis 2,5 V vs. Li/Li+ ein- und auszulagern, wobei die Anode auf ihrer Oberfläche keinen Lithiumcarbonat enthaltenden Filmüberzug aufweist, und c) einen nichtwässrigen Elektrolyten, der ein Lithium-Leitsalz und ein nichtwässriges Lösungsmittel enthält, wobei das nichtwässrige Lösungsmittel mindestens aus Lactonen und/oder Sulfonen gewählt ist. A lithium-ion battery comprising a) a cathode, b) an anode having a lithium metal oxide active electrode material capable of carrying lithium ions at a potential of 1.0 to 2.5 V vs. Li / Li + with the anode having on its surface no lithium carbonate-containing film coating, and c) a nonaqueous electrolyte containing a lithium conductive salt and a nonaqueous solvent, wherein the non-aqueous solvent at least from lactones and / or sulfones is selected. Lithium-Ionen-Batterie nach Anspruch 1, wobei der nichtwässrige Elektrolyt ein Lacton mit 4-6 Kohlenstoffatomen enthält, vorzugsweise gewählt aus gamma-Butyrolacton (GBL), gamma-Valerolacton (GVL), delta-Valerolacton (DVL) und Mischungen davon, weiter vorzugsweise gamma-Butyrolacton. The lithium-ion battery of claim 1, wherein the nonaqueous electrolyte contains a lactone of 4-6 carbon atoms, preferably selected from gamma-butyrolactone (GBL), gamma-valerolactone (GVL), delta-valerolactone (DVL), and mixtures thereof preferably gamma-butyrolactone. Lithium-Ionen-Batterie nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei der nichtwässrige Elektrolyt als Sulfon Tetramethylensulfon (Sulfolan, TMS) und/oder Ethylmethylsulfon (EMS) enthält, vorzugsweise Tetramethylensulfon. Lithium-ion battery according to claim 1 and / or 2, wherein the nonaqueous electrolyte contains as sulfone tetramethylene sulfone (sulfolane, TMS) and / or ethyl methyl sulfone (EMS), preferably tetramethylene sulfone. Lithium-Ionen-Batterie nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lithium-Metalloxid der Anode ein Lithium-Titanoxid ist. A lithium ion battery according to any one of the preceding claims, wherein the lithium metal oxide of the anode is a lithium titanium oxide. Lithium-Ionen-Batterie nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lithium-Metalloxid der Anode ein Lithiumtitanat der Formel Li4+xTi5O12, worin 0 ≤ × ≤ 3, ist. The lithium-ion battery according to at least one of the preceding claims, wherein the lithium metal oxide of the anode is a lithium titanate of the formula Li 4 + x Ti 5 O 12 , wherein 0 ≤ x ≤ 3. Lithium-Ionen-Batterie nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lithium-Leitsalz aus der Gruppe gewählt ist, umfassend Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6), Lithium-bis-(trifluormethylsulfonyl)imid [LiN(CF3SO2)2], Lithiumtetrafluoroborat (LiBF4), Lithium-bis(fluorsulfonyl)imid [LiN(FSO2)2], Lithium-trifluormethylsulfonat (Li-Triflat, LiTf, LiSO3CF3), Lithium-bis(oxalato)borat [LiBOB, LiB(C2O4)2], Lithiumdifluoroxalatoborat [LiBF2(C2O4)] und Mischungen davon. A lithium-ion battery according to any one of the preceding claims, wherein the lithium conductive salt is selected from the group comprising lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium bis (fluorosulfonyl) imide [LiN (FSO 2 ) 2 ], lithium trifluoromethylsulfonate (Li-triflate, LiTf, LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (oxalato) borate [LiBOB, LiB (C 2 O 4 ) 2 ], lithium difluorooxalato borate [LiBF 2 (C 2 O 4 )] and mixtures thereof.
DE102014109237.6A 2014-07-02 2014-07-02 Lithium-ion battery with reduced gas evolution Ceased DE102014109237A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014109237.6A DE102014109237A1 (en) 2014-07-02 2014-07-02 Lithium-ion battery with reduced gas evolution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014109237.6A DE102014109237A1 (en) 2014-07-02 2014-07-02 Lithium-ion battery with reduced gas evolution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014109237A1 true DE102014109237A1 (en) 2016-01-07

Family

ID=54866027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014109237.6A Ceased DE102014109237A1 (en) 2014-07-02 2014-07-02 Lithium-ion battery with reduced gas evolution

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014109237A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11271195B2 (en) 2019-07-08 2022-03-08 Ford Global Technologies, Llc Hybrid electrolyte design for titanium niobium oxide based lithium battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004018929A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-17 Degussa Ag Electrolyte composition and its use as electrolyte material for electrochemical energy storage systems
US20080076030A1 (en) * 2006-09-27 2008-03-27 Hiroki Inagaki Nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle
US20110067230A1 (en) 2006-04-11 2011-03-24 Taison Tan Lithium titanate cell with reduced gassing
US8133617B2 (en) 2005-12-02 2012-03-13 Gs Yuasa International Ltd. Non-aqueous electrolyte battery, method of manufacturing the same and method of using the same
DE102013225596A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-12 Rockwood Lithium GmbH (Hetero) Aromatic iso (thio) cyanates as redox shuttle additives for Galvanic cells

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004018929A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-17 Degussa Ag Electrolyte composition and its use as electrolyte material for electrochemical energy storage systems
US8133617B2 (en) 2005-12-02 2012-03-13 Gs Yuasa International Ltd. Non-aqueous electrolyte battery, method of manufacturing the same and method of using the same
US20110067230A1 (en) 2006-04-11 2011-03-24 Taison Tan Lithium titanate cell with reduced gassing
US20080076030A1 (en) * 2006-09-27 2008-03-27 Hiroki Inagaki Nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle
DE102013225596A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-12 Rockwood Lithium GmbH (Hetero) Aromatic iso (thio) cyanates as redox shuttle additives for Galvanic cells

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Belharouak et al., Journal of the Electrochemical Society 159 (2012) A1165
Dedryvère et al., Journal of Power Sources 174 (2007) 462
Ge et al., Electrochemistry Communications 10 (2008) 719
He et al., Journal of Power Sources 202 (2012) 253
Huang et al., Electrochimica Acta 50 (2005) 4057
Tobishima et al., Electrochimica Acta 30 (1985) 1715
Venkateswarlu et al., Journal of Power Sources 146 (2005) 204
Wu et al., Journal of Applied Electrochemistry42, (2012) 989
Yi et al., Journal of Power Sources 195 (2010) 285

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11271195B2 (en) 2019-07-08 2022-03-08 Ford Global Technologies, Llc Hybrid electrolyte design for titanium niobium oxide based lithium battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1035612B1 (en) Use of additives in electrolytes for electrochemical cells
EP3005449B1 (en) New electrolyte composition for high-energy anodes
DE102014220504A1 (en) Additive for alkali metal-based, especially lithium-based energy storage
DE102014219421A1 (en) Cathode (positive electrode) and this comprehensive lithium ion battery in the state before the first charging, method for forming a lithium-ion battery and lithium ion battery after formation
WO2016071205A1 (en) Electrolyte for lithium based energy accumulators
EP2740178B1 (en) Electrolyte for lithium-based energy stores
DE102016221172A1 (en) Optimized hybrid supercapacitor
DE102013207427A1 (en) 1.5-3 V lithium batteries with overcharge protection
DE102013201030A1 (en) Electrolyte for lithium cell
DE102014109237A1 (en) Lithium-ion battery with reduced gas evolution
DE102006055770A1 (en) 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
EP0848444B1 (en) Process for manufacturing polymer electrolytes
DE19951804A1 (en) Complex salts for use in electrochemical cells
EP3635807B1 (en) Electrolyte for an alkali metal-sulfur-battery, alkali metal-sulfur-battery containing the same, and use of the electrolyte
WO2017118570A1 (en) Electrolyte, and battery cell containing same
DE102019101343A1 (en) Electrolyte additive for lithium-ion batteries
DE102018105613A1 (en) Electrolyte additive for lithium-ion batteries
DE102016217709A1 (en) Hybrid supercapacitor with SEI additives
DE102011084009A1 (en) Lithium-ion cells with improved properties
DE102016104210A1 (en) Use of trialkylsiloxy-based metal complexes as an additive in lithium-ion batteries
DE102017107257A1 (en) Electrolyte additive for lithium-ion batteries
DE102017208794A1 (en) Hybrid supercapacitor for high temperature applications
EP3560023B1 (en) Electrolyte for lithium-ion-batteries
DE102007031477A1 (en) Electrolytes for electrochemical devices
DE102017103334A1 (en) Electrolyte additive for lithium-ion batteries

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final