DE112022000328T5 - Schwer entflammbare oder nicht brennbare elektrolytlösung und diese enthaltende lithium-sekundärbatterie - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung und eine diese enthaltende Lithium-Sekundärbatterie, dass, da sie schwer entflammbar oder nicht brennbar ist, Unfälle wie Entzünden oder Explodieren von Lithium-Sekundärbatterien verhindert werden können und die Sicherheit der Batterie erheblich verbessert werden kann, wobei, da eine Hochspannungsaufladung möglich ist, eine höhere Energiedichte der Batterie erreicht werden kann, schnelles Laden möglich sein kann und eine hervorragende Batterieleistung über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann.

Description

• [Technischer Bereich der Erfindung]
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung und eine diese enthaltende Lithium-Sekundärbatterie.
• [Technischer Hintergrund der Erfindung]
• Eine Lithium-Sekundärbatterie besteht aus einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode, einem Separator und einer Elektrolytlösung, wobei die Elektrolytlösung eine nichtwässrige organische Elektrolytlösung mit Lithiumionenleitfähigkeit verwendet und es ein Problem gibt, dass, da sie leicht entflammbar ist, anfällig für Feuer und Explosion ist. Im Falle eines Brandes oder einer Explosion einer Lithium-Sekundärbatterie stellt dies eine große Gefahr für die Sicherheit der Benutzer und dessen Umgebung dar.
• Da die Brand- und Explosionsgefahr insbesondere bei mittelgroßen und großen Lithium-Sekundärbatterien, die in Elektrofahrzeug (EV) und Energiespeichersystem (ESS) verwendet werden, erhöht ist, laufen derzeit verschiedene Studien zur Bewältigung dieses Problems.
• Als ein Beispiel wird ein Verfahren unter Verwendung von Zusatzstoffen mit schwerer Entflammbarkeit wie Phosphazen, Phosphat, Phosphit, ionischer Flüssigkeit und wässriger Elektrolytlösung zwar vorgeschlagen, aber wegen deren hohen Preise gibt es Probleme hinsichtlich der Kostensteigerung und der Verschlechterung der Batterieleistung.
• Es werden auch Untersuchungen zu Festkörperbatterien auf Basis von Festelektrolyten durchgeführt, bei denen es die folgenden Probleme gibt: ein Problem des großen Grenzflächenwiderstands zwischen Festelektrolyt und Elektroden; ein Problem, das wegen des Grenzflächenwiderstands die Lade- und Entladeleistung für lange Zeit unmöglich macht und schwierig macht, die Energiedichte zu verbessern, und ein Problem der hohen Herstellungskosten von Elektroden, Elektrolyte und Festkörperbatterien, da deren Kosten des Herstellungsverfahrens im Vergleich zu den Kosten des bestehenden Herstellungsverfahrens von Batterien teuer sind.
• Das heißt, obwohl die Sicherheit bei all diesen Untersuchungen verbessert wird, besteht das Problem einer Verschlechterung der Batterieleistung und eines Anstiegs der Batteriepreise. Daher ist es immer noch notwendig, eine Elektrolytlösung zu entwickeln, die die Sicherheit von Lithium-Sekundärbatterien verbessern und eine Verschlechterung der Batterieleistung verhindern kann.
• [Stand des technischen Dokuments]
• [Patentschrift]
• (Patentschrift 1) KR 10-2016-0011548 A1
• [Inhalt der Erfindung]
• [Technische Aufgabe]
• Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung als Flüssigelektrolyt für Lithium-Sekundärbatterie bereitzustellen, wobei sie aufgrund geringer oder keiner Brand- und Explosionsgefahr eine ausgezeichnete Stabilität aufweist.
• Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lithium-Sekundärbatterie bereitzustellen, die eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung enthält, wobei sie eine hervorragende Stabilität, schnelles Laden, hohe Leistung und hohe Energiedichte erreichen kann.
• [Technische Lösung]
• Um die oben genannten Zwecke zu erreichen, kann in der vorliegenden Erfindung eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung die folgenden Teile umfassen: ein Lithiumsalz; ein erstes Lösungsmittel, das eine Verbindung der nachstehenden chemischen Formel 1 enthält; und ein zweites Lösungsmittel, das eine Verbindung der nachstehenden chemischen Formel 2 enthält:

  

  
• Hierbei sind n und m gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 5;
  R₁ und R₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig voneinander einen Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  X₁ und X₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie können jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus einem Wasserstoff, einer Halogengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
• Das Lithiumsalz kann ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus LiPF₆, LiClO₄, LiAsF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAlO₄, LiAlCl₄, LiCF₃SO₃, LiC₄F₉SO₃, LiC₆H₅SO₃, LiN (C₂F₅SO₃) ₂, LiN (C₂F₅SO₂) ₂, LiN (CF₃SO₂) ₂. LiN (FSO₂) ₂, LiN (C_xF_2x+1SO₂) (C_yF_2y+1SO₂) (x, y sind allerdings 0 oder natürliche Zahlen), LiCl, LiI, LiSCN, LiB(C₂O₄)₂, LiF₂BC₂O₄, LiPF₄ (C₂O₄), LiPF₂ (C₂O₄)₂, LiPO₂F₂, LiP (C₂O₄)₃ und Mischungen davon.
• Das Volumenverhältnis des ersten Lösungsmittels und des zweiten Lösungsmittels beträgt 99:1 bis 1:99, und das Volumenverhältnis des ersten Lösungsmittels und des zweiten Lösungsmittels kann 90:10 bis 10:90 betragen.
• Die schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung kann eine Selbstverlöschungszeit (SET: self-extinguishing time) aufweisen, die weniger als 20 Sekunden/g beträgt.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Lithium-Sekundärbatterie die folgenden Teile umfassen: eine Kathode, die ein Kathodenaktivmaterial enthält; eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung; eine Kathode, und einen Separator.
• Bei der Lithium-Sekundärbatterie kann es sich um eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, eine Lithium-Metall-Sekundärbatterie oder eine Festkörper-Lithium-Sekundärbatterie handeln.
• In der vorliegenden Erfindung bedeutet ein „Wasserstoff“ also Wasserstoff, leichter Wasserstoff, Deuterium oder Tritium.
• In der vorliegenden Erfindung bedeutet eine „Halogengruppe“ also Fluor, Chlor, Brom oder Jod.
• In der vorliegenden Erfindung bedeutet „Alkyl“ einen einwertigen Substituenten, der von einem gesättigten Kohlenwasserstoff der geraden Kette oder Seitenkette mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen abgeleitet ist. Als Beispiele dafür können Methyl, Ethyl, Propyl, Isobutyl, sec-Butyl, Pentyl, Isoamyl, Hexyl und dergleichen genannt werden, worauf es jedoch nicht beschränkt ist.
• In dieser Beschreibung bedeutet „Substitution“, dass ein Wasserstoffatom, das an ein Kohlenstoffatom einer Verbindung gebunden ist, durch einen anderen Substituenten ersetzt wird, und eine zu substituierende Position ist nicht beschränkt, solange es sich um eine Position handelt, an der ein Wasserstoffatom substituiert ist, d. h. eine Position, an der ein Substituent substituiert werden kann, und wenn zwei oder mehr Substituenten substituiert sind, können zwei oder mehr Substituenten gleich oder voneinander verschieden sein. Der Substituent kann mit einem oder mehreren Substituenten substituiert werden, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus einem Wasserstoff, einer Cyanogruppe, einer Nitrogruppe, einer Halogengruppe, einer Hydroxygruppe, einer Carboxygruppe, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einer Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Alkenylgruppe mit 2 bis 30 Kohlenstoffatome, einer Alkinylgruppe mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, einer Heteroalkylgruppe mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Aralkylgruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Arylgruppe mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Heteroarylgruppe mit 2 bis 30 Kohlenstoffatome, einer Heteroarylalkylgruppe mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Alkylaminogruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Arylaminogruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, einer Aralkylaminogruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen und einer Heteroarylaminogruppe mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, und wenn sie mit einem Substituenten substituiert sind, sind sie gleich oder verschieden voneinander und sind nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt.
• [Technischer Effekt]
• In der vorliegenden Erfindung wird eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung als Flüssigelektrolyt für Lithium-Sekundärbatterie bereitgestellt, wobei sie aufgrund geringer oder keiner Brand- und Explosionsgefahr eine ausgezeichnete Stabilität aufweist, und die Lithium-Sekundärbatterie umfasst eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung, die eine ausgezeichnete Stabilität, schnelles Laden, hohe Leistung und hohe Energiedichte erreichen kann.
• [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
• Es zeigen:
• 1 ist ein Nyquist-Diagramm des internen Grenzflächenwiderstands einer Lithium-Ionen-Batterie, der unter Verwendung von elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS: electrochemical impedance spectroscopy) gemessen wird.
• 2 ist ein Nyquist-Diagramm des internen Grenzflächenwiderstands einer Lithium-Ionen-Batterie, der nach der Durchführung von 500 Lade- und Entladezyklen unter Verwendung von elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS: electrochemical impedance spectroscopy) gemessen wird.
• [Ausführungsform der Erfindung]
• Bei der vorliegenden Erfindung geht es um eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung, die die folgenden Teile umfasst: ein Lithiumsalz; ein erstes Lösungsmittel, das eine Verbindung der nachstehenden chemischen Formel 1 enthält; und ein zweites Lösungsmittel, das eine Verbindung der nachstehenden chemischen Formel 2 enthält:

  

  
• Hierbei sind n und m gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 5;
  R₁ und R₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig voneinander einen Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  X₁ und X₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie können jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus einem Wasserstoff, einer Halogengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
• [Ausführungsformen der Erfindung]
• Nachfolgend werden gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lithium-Sekundärbatterie und deren Herstellungsverfahren im Detail beschrieben. Die nachstehend vorgestellten Zeichnungen werden als Beispiele bereitgestellt, damit der Geist der vorliegenden Erfindung dem Fachmann ausreichend vermittelt werden kann. Daher kann die vorliegende Erfindung in anderen Formen verkörpert werden, ohne auf die unten dargestellten Zeichnungen beschränkt zu sein, wobei die unten dargestellten Zeichnungen übertreibend dargestellt werden können, um den Geist der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen. Sofern es keine andere Definition in den verwendeten technischen Begriffen und wissenschaftlichen Begriffen gibt, haben sie zum jetzigen Zeitpunkt Bedeutungen, die von einem durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden wird, und in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen werden die Beschreibungen von bekannten Funktionen und Konstruktionen weggelassen, die den Kern der vorliegenden Erfindung möglicherweise unnötig unklar machen können.
• Da kommerzielle Elektrolytlösungen von Lithium-Sekundärbatterien aufgrund der brennbaren Eigenschaft anfällig für Feuer und Explosion sind, stellen sie eine große Gefahr für die Sicherheit des Benutzers und dessen Umgebung dar.
• Um dieses Problem zu bewältigen, wird ein Verfahren der Verwendung von schwer entflammbaren Zusatzstoffen wie Phosphazen, Phosphat, Phosphit und ionischer Flüssigkeit vorgeschlagen, und eine Verwendung von Festkörperbatterie wird auf Basis von Festelektrolyt wie Polymeren, Sulfiden und Oxiden vorgeschlagen, wobei mit all diesen Vorschlägen die Sicherheit zwar verbessert wird, jedoch Probleme der Verschlechterung der Batterieleistung und des Anstiegs des Batteriepreises auftreten.
• Daher besteht die vorliegende Erfindung darin, eine Lithium-Sekundärbatterie zu entwickeln, deren Sicherheit verbessert werden und eine Verschlechterung der Batterieleistung verhindert werden kann, und im Falle, dass eine Mischung aus zwei verschiedenen Lösungsmitteln verwendet wird und ein Ni-reiches NCM (Nickel-Kobalt-Mangan) als Kathodenaktivmaterial verwendet wird, kann eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung mit ausgezeichneter Stabilität, wie beschrieben oben, bereitgestellt werden und eine Lithium-Sekundärbatterie, die eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung enthält, kann ausgezeichnete Stabilität, schnelles Laden, hohe Leistung und hohe Energiedichte erreichen.
• Konkret kann eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung die folgenden Teile umfassen: ein Lithiumsalz; ein erstes Lösungsmittel, das eine Verbindung der nachstehenden chemischen Formel 1 enthält; und ein zweites Lösungsmittel, das eine Verbindung der nachstehenden chemischen Formel 2 enthält:

  

  
• Hierbei sind n und m gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 5;
  R₁ und R₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig voneinander einen Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  X₁ und X₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie können jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus einem Wasserstoff, einer Halogengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
• Durch Anwendung eines gemischten Lösungsmittels aus dem ersten Lösungsmittel, das die durch chemische Formel 1 dargestellte Verbindung enthält, und dem zweiten Lösungsmittel, das die durch chemische Formel 2 dargestellte Verbindung enthält, auf eine Elektrolytlösung kann die nichtwässrige Elektrolytlösung schwer entflammbare oder nicht brennbare und nicht entzündbare Eigenschaften aufweisen, wodurch die Sicherheit deutlich verbessert werden kann, da im Katastrophenfall, beispielsweise einem Brandfall, Unfälle wie Entzünden oder Explodieren von Lithium-Sekundärbatterien verhindert werden können.
• Konkret können gemäß der Selbstverlöschungszeit (SET, Einheit: s/g) die Zündeigenschaften der Elektrolytlösungen als nicht brennbar eingestuft werden, wenn SET < 6; als nicht entflammbar, wenn 6 < SET < 20, und als brennbar, wenn SET ≥ 20, wobei gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung eine Selbstverlöschungszeit von weniger als 20 Sekunden/g aufweisen kann, vorzugsweise weniger als 6 Sekunden und noch vorzugsweise weniger als 3 Sekunden/g. Zugleich kann die untere Grenze der Selbstverlöschungszeit 0 Sekunden/g betragen. Durch die oben beschriebenen Eigenschaften der Selbstverlöschungszeit kann die Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung schwer entflammbare oder nicht brennbare Zündeigenschaften zeigen.
• Darüber hinaus können im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen, wenn die Sicherheit verbessert wird, die Batterieleistung verringert wird, durch eine Kombination von einer schwer entflammbaren oder nicht brennbaren Elektrolytlösung, die ein gemischtes Lösungsmittel aus dem ersten Lösungsmittel und dem zweiten Lösungsmittel verwendet, und einem Ni-reichen NCM (Nickel-Kobalt-Mangan) als Kathodenaktivmaterial, das durch chemische Formel 3 dargestellt wird, eine nicht entzündbare Eigenschaft gewährleistet werden und gleichzeitig eine Verschlechterung der Batterieleistung verhindert werden.
• In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient die schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung zur Verbesserung der Sicherheit einer Lithium-Sekundärbatterie, wobei sie als eine nichtwässrige Elektrolytlösung schwer entflammbar oder nicht entflammbar sein kann, indem ein gemischtes Lösungsmittel aus zwei Lösungsmitteln auf die Elektrolytlösung angewendet wird: ein erstes Lösungsmittel, das die durch chemische Formel 1 dargestellte Verbindung enthält, und ein zweites Lösungsmittel, das die durch chemische Formel 2 dargestellte Verbindung enthält, und dadurch kann die Sicherheit erheblich verbessert werden, da im Katastrophenfall, beispielsweise einem Brandfall, Unfälle wie das Entzünden oder Explodieren von Lithium-Sekundärbatterien verhindert werden können.
• Noch konkreter kann das erste Lösungsmittel eine lineare Verbindung auf Esterbasis umfassen, die durch die chemische Formel 1 dargestellt wird:

  
• Hierbei sind n und m gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 5;
  R₁ und R₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie können jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen sein.
• Als konkretes Beispiel kann eine durch chemische Formel 1 dargestellte Verbindung ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus Fluormethylacetat, Difluormethylacetat, Trifluormethylacetat, 2-Fluorethylacetat, 2,2-Difluorethylacetat, 2,2,2-Trifluorethylacetat, Fluormethylpropionat, Difluormethylpropionat, Trifluormethylpropionat 2-Fluorethylpropionat, 2,2-Difluorethylpropionat und 2,2,2-Trifluorethylpropionat, 2-Fluorethylbutyrat, 2,2-Difluorethylbutyrat, 2,2,2-Trifluorethylbutyrat (TFEB) und Mischungen davon, und vorzugsweise besteht sie zwar aus 2,2,2-Trifluorethylacetat (TFEA) oder 2,2,2-Trifluorethylpropionat (TFEP), aber ohne Beschränkung auf die Beispiele der oben genannten Verbindungen ist es möglich, jede lineare Verbindung auf Esterbasis, die schwer entflammbar oder nicht brennbar ist und eine ausgezeichnete Batterieleistung aufrechterhalten kann, ohne Einschränkung zu verwenden.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das zweite Lösungsmittel eine zyklische Verbindung auf Carbonatbasis umfassen, die durch die folgende chemische Formel 2 dargestellt wird:

  
• Hierbei sind X₁ und X₂ gleich oder verschieden voneinander, und sie können jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus einem Wasserstoff, einer Halogengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
• Als konkretes Beispiel kann eine durch chemische Formel 2 dargestellte Verbindung ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Fluorethylencarbonat (FEC), 4,4-Difluorethylencarbonat, 4,5-Difluorethylencarbonat, 4-Methyl-5-Fluorethylencarbonat, 4-Methyl-5,5-difluorethylencarbonat, 4-(Fluormethyl)ethylencarbonat, 4-(Difluormethyl)ethylencarbonat, 4-(Trifluormethyl)ethylencarbonat, 4-(2-Fluorethyl)ethylencarbonat, 4-(2,2-Difluorethyl)ethylencarbonat, 4-(2,2,2-Trifluorethyl), Ethylencarbonat, 4,5-Dimethylethylencarbonat und Mischungen davon, und vorzugsweise wird Propylencarbonat (PC) zwar ausgewählt, jedoch ist es möglich, jede zyklische Verbindung auf Carbonatbasis, die schwer entflammbar oder nicht brennbar ist und eine ausgezeichnete Batterieleistung beibehalten kann, ohne Einschränkung zu verwenden.
• Darüber hinaus werden schwer entflammbare oder nicht brennbare und nicht entzündbare Eigenschaften der Elektrolytlösung sichergestellt, indem ein Volumenprozentsatz jedes Lösungsmittels angemessen eingestellt ist, und gleichzeitig kann eine Verschlechterung der Leistung der Lithium-Sekundärbatterie wirksamer verhindert werden.
• Als konkretes Beispiel beträgt das Volumenverhältnis des ersten Lösungsmittels zum zweiten Lösungsmittel 99:1 bis 1:99, 90:10 bis 10:90, 90:10 bis 55:45 und 90:10 bis 60:40, und es kann 80:20 bis 60:40 sein. Da die oben genannten Volumenverhältnisse gemischt und verwendet werden, kann eine Lithium-Sekundärbatterie bereitgestellt werden, die eine nicht entzündbare Eigenschaft von weniger als 20 Sekunden/g sicherstellt, und gleichzeitig beträgt bei einer Anwendung von dem Ni-reichen NCM (Nickel-Kobalt-Mangan) als Kathodenaktivmaterial die Entladekapazität nach 100 Lade-/Entladezyklen 180 mAh/g oder mehr und die Kapazitätserhaltungsrate beträgt nach 100 Lade-/Entladezyklen 75% oder mehr, und der anfängliche Coulomb-Wirkungsgrad nach 100 Lade-/Entladezyklen 80% oder mehr. Zugleich ist eine Obergrenze der Entladekapazität nicht besonders begrenzt, jedoch kann beispielsweise 250 mAh/g betragen.
• Darüber hinaus umfasst die schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung ein Lithiumsalz und das Lithiumsalz kann zwar ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend LiPF₆, LiClO₄, LiAsF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAlO₄, LiAlCl₄, LiCF₃SO₃, LiC₄F₉SO₃, LiC₆H₅SO₃, LiN (C₂F₅SO₃)₂, LiN (C₂F₅SO₂) ₂, LiN(CF₃SO₂)₂. LiN(FSO₂)₂, LiN (C_xF_2x+1SO₂) (C_yF_2y+1SO₂) (x, y sind allerdings 0 oder natürliche Zahlen), LiCl, LiI, LiSCN, LiB (C₂O₄)₂, LiF₂BC₂O₄, LiPF₄ (C₂O₄), LiPF₂ (C₂O₄)₂, LiPO₂F₂, LiP (C₂O₄)₃ und Mischungen davon, aber es kann ohne besondere Einschränkung verwendet werden, solange es in der Technik üblicherweise verwendet wird.
• In der schwer entflammbaren oder nicht brennbaren Elektrolytlösung kann eine Konzentration des Lithiumsalzes 0,1 bis 60 M, bevorzugter 0,5 bis 10 M und am meisten bevorzugt 0,9 bis 1,5 M betragen, wobei sie jedoch nicht auf die oben genannten Bereiche beschränkt ist und all die Konzentrationsbereiche des Lithiumsalzes verwendet werden, in denen die Elektrolytlösung schwer entflammbar und nicht brennbar ist und eine ausgezeichnete Stabilität gezeigt wird.
• Die schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung kann noch einen Zusatzstoff umfassen, und der Zusatzstoff kann ohne besondere Einschränkung verwendet werden, solange er in der Technik üblicherweise verwendet wird.
• Konkret kann er beispielsweise zwar ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus Vinylencarbonat (VC), Vinylenethylencarbonat (VEC), Propansulton (PS), Fluorethylencarbonat (FEC), Ethylensulfat (ES), Lithiumfluorphosphat (LiPO₂F₂), Lithiumoxalyldifluorborat (LiODFB), Lithiumbis(oxalato)borat (LiBOB) und Mischungen davon, aber er ist nicht unbedingt darauf beschränkt.
• Eine Zugabemenge des Zusatzstoffs in der Elektrolytlösung kann auch auf einen üblicherweise in der Technik verwendeten Wert eingestellt werden und konkret beträgt die Zugabemenge des Zusatzstoffs beispielsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugter 0,2 bis 5 Gew.-%, am meisten bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Elektrolytlösung.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Lithium-Sekundärbatterie die folgenden Teile umfassen: eine Kathode, die ein Kathodenaktivmaterial enthält; eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung; eine Anode, und einen Separator.
• Als das Kathodenaktivmaterial kann eine in der nachstehenden chemischen Formel 3 dargestellte Verbindung verwendet werden, die LiMn_2-cM_cO₄, LiFePO₄, LiMnPO₄, LiCoPO₄, LiFe_1-cM_cPO₄, Li_1.2Mn_(0.8-d)M_dO₂, Li₂N_1-cM_cO₃ (N und M sind Metalle oder Übergangsmetalle) , Li_1+eN_y-cM_cO₂ (N ist Ti oder Nb, M ist V, Ti, Mo oder W), Li₄Mn_2-cM_cO₅ (M ist ein Metall oder Übergangsmetall) , Li_cM_2-cO₂, Li₂O/Li₂Ru_1-cM_cO₃ usw. ist, wobei dies nur ein Beispiel ist und worauf es nicht beschränkt ist, solange es sich um ein bekanntes Kathodenaktivmaterial handelt: Li_aNi_xCo_yMn_zO₂ [Chemische Formel 3]
• Hierbei ist $$\mathrm{0,8}\le \text{a}\le \text{1}\text{,2 und}$$

  

  $$\mathrm{0,3}\le \text{x}\le \text{1}\text{, und}$$

  

  $$0\le \text{y}<\mathrm{0,}\text{5 und}$$

  

  $$0\le \text{z}<\mathrm{0,}\text{6 und}$$

  

  $$\text{x}+\text{y}+\text{z}=\text{1}\text{.}$$

  

  M und N, die eine als das Kathodenaktivmaterial dargestellte Verbindung sind, bedeuten ein Metall oder ein Übergangsmetall, und das Metall oder Übergangsmetall kann Al, Mg, B, Co, Fe, Cr, Ni, Ti, Nb, V, Mo oder W sein, jedoch ohne Beschränkung auf die oben genannten Bereiche ist es möglich, all diese zu verwenden. Darüber hinaus kann c zwar 0, 0,2, 0,5 usw. sein, aber ohne Beschränkung auf die oben genannten Beispiele ist es möglich, alle Verbindungen zu verwenden, die als ein Kathodenaktivmaterial verwendet werden können.
• Die durch chemische Formel 3 dargestellte Verbindung kann eine durch die folgende chemische Formel 4 dargestellte Verbindung sein: Li_aNi_xCo_yMn_zO₂ [Chemische Formel 4]
• Hierbei ist $$\mathrm{0,9}\le \text{a}\le \text{1}\text{,1 und}$$

  

  $$\mathrm{0,6}\le \text{x}\le \mathrm{0,}\text{95 und}$$

  

  $$0\le \text{y}\le \mathrm{0,}\text{3 und}$$

  

  $$\mathrm{0,01}\le \text{z}\le \mathrm{0,}\text{3 und}$$

  

  $$\text{x}+\text{y}+\text{z}=\text{1}\text{.}$$

  
• In chemischer Formel 4 können a, x, y und z vorzugsweise 0,95 ≤ a ≤ 1, 05; 0,7 ≤ x ≤ 0, 9; 0 ≤ y ≤ 0, 15, 0, 05 ≤ z ≤ 0, 15, und x + y + z = 1 sein.
• Da, wie oben beschrieben, das durch die chemische Formel 3 dargestellte Material auf Ni-reiche NCM (Nickel-Kobalt-Mangan)-Basis als Kathodenaktivmaterial verwendet wird, kann eine Verschlechterung der Batterieleistung trotz der Verwendung einer schwer entflammbaren oder nicht brennbaren Elektrolytlösung verhindert werden.
• Konkret kann sie im Falle, dass das durch die chemische Formel 3 dargestellte Material auf Ni-reiche NCM (Nickel-Kobalt-Mangan)-Basis als Kathodenaktivmaterial verwendet wird, aufgrund geringer oder keiner Brand- und Explosionsgefahr eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen und gleichzeitig schnelles Laden, hohe Leistung und hohe Energiedichte erreichen.
• Als konkreteres Beispiel kann in der Lithium-Sekundärbatterie, die das durch die chemische Formel 3 dargestellte Kathodenaktivmaterial, das erste Lösungsmittel und das zweite Lösungsmittel umfasst, die Entladekapazität nach 100 Lade-/Entladezyklen 180 mAh/g oder mehr betragen und die Kapazitätserhaltungsrate kann nach 100 Lade-/Entladezyklen 75% oder mehr betragen, und der anfängliche Coulomb-Wirkungsgrad kann nach 100 Lade-/Entladezyklen 80% oder mehr betragen. Zugleich ist eine Obergrenze der Entladekapazität nicht besonders begrenzt, jedoch kann beispielsweise 250 mAh/g betragen.
• Die negative Elektrode kann ohne besondere Einschränkung verwendet werden, solange sie üblicherweise in der Technik verwendet wird. Als ein konkretes Beispiel wird für die negative Elektrode ein Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung oder ein Anodenaktivmaterial verwendet, das Lithiumionen interkalieren/deinterkalieren kann. Das Anodenaktivmaterial kann ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus Koks, künstlicher Graphit, natürlicher Graphit, Weichkohlenstoff, Hartkohlenstoff, Verbrennungskörper aus organischen hochmolekularen Verbindungen, Kohlefaser, Kohlenstoffnanoröhre, Graphen, Silizium, Siliziumoxid, Zinn, Zinnoxid, Germanium und einem Graphitverbundwerkstoff, der Silizium, Siliziumoxid, Zinn, Zinnoxid oder Germanium enthält, und Li₄Ti₅O₁₂, TiO₂, Phosphor (phosphorus) und Mischungen davon, aber ohne Beschränkung auf die oben genannten Bereiche ist es möglich, all diese zu verwenden, solange es sich um ein bekanntes Anodenaktivmaterial handelt.
• Als der Separator kann Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylidenfluorid oder eine mehrschichtige Folie aus zwei oder mehr Schichten davon verwendet werden, und eine gemischte mehrschichtige Folie wie ein zweischichtiger Polyethylen/Polypropylen-Separator, ein dreischichtiger Polyethylen/Polypropylen/Polyethylen-Separator und ein Polypropylen/Polyethylen/Polypropylen-Separator kann als ein auf einer Seite oder auf beiden Seiten dieser Separatoren keramikbeschichteter Separator usw. verwendet werden, aber dies ist nur ein Beispiel und jeder bekannte Separator kann ohne Einschränkung verwendet werden.
• Bei der Lithium-Sekundärbatterie kann es sich um eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, eine Lithium-Metall-Sekundärbatterie oder eine Festkörper-Lithium-Sekundärbatterie handeln, wobei sie in den folgenden Bereichen verwendet werden kann: in einem von Hand tragbaren elektronischen Geräte wie Smartphones; am Körper tragbare elektronische Geräte; Elektrowerkzeuge; Drohnen; Elektrofahrzeuge (EVs); Energiespeichersysteme (ESS); elektrische Zweiräder, die Elektrofahrräder und Elektroroller umfasst; elektrische Golfwagen; elektrische Rollstühle; elektrische Fliegen; elektrische Flugzeuge; elektrische Schiffe, und Elektro-U-Boote usw.
• Außerdem kann eine Lithium-Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen und Größen einschließlich in Münzform, beispielsweise in einer prismatischen Form, einer zylindrischen Form oder einem Beuteltyp (Pouchtyp) einschließlich in Münzform.
• *107 Ferner kann als eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren einer Lithium-Sekundärbatterie dadurch gekennzeichnet sein, dass es die folgenden Schritte umfasst: a) einen Herstellungsschritt, in dem ein auf dem Stromkollektor durch die nachstehende chemische Formel 3 dargestelltes Kathodenaktivmaterial, ein Polymerbindemittel und eine Kathode, die ein leitfähiges Material enthält, hergestellt werden; b) einen Herstellungsschritt, in dem eine Elektrodenanordnung hergestellt wird, bei der die Kathode, der Separator und die Anode nacheinander angeordnet sind; und c) einen Herstellungsschritt, in dem eine Lithium-Sekundärbatterie hergestellt wird, indem die Elektrodenanordnung in ein Batteriegehäuse eingeschoben wird und eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung eingespritzt wird, die die folgenden Teile umfasst: ein Lithiumsalz; ein erstes Lösungsmittel, das eine durch chemische Formel 1 dargestellte Verbindung enthält; und ein zweites Lösungsmittel, das eine durch chemische Formel 2 dargestellte Verbindung enthält.

  

  
• [Chemische Formel 3]
• In Li_aNi_xCo_yMn_zO₂ sind hierbei n und m gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 5;
  R₁ und R₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig voneinander einen Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  X₁ und X₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie können jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus einem Wasserstoff, einer Halogengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; $$\mathrm{0,8}\le \text{a}\le \text{1}\text{,2 und}$$

  

  $$\mathrm{0,3}<\text{x}\le \text{1}\text{, und}$$

  

  $$0<\text{y}<\mathrm{0,5}\text{ und}$$

  

  $$0<\text{z}<\mathrm{0,6}\text{ und}$$

  

  $$\mathrm{0,8}\le \text{a}\le \text{1}\text{,2 und}$$

  
• Zunächst kann a) ein Herstellungsschritt einer Kathode (positiver Elektrode) durchgeführt werden, indem ein auf dem Stromkollektor durch die nachstehende chemische Formel 3 dargestelltes Kathodenaktivmaterial, ein Polymerbindemittel und eine Kathodenaufschlämmung, die ein leitfähiges Material gemischt ist, beschichtet werden.
• Da der Typ des Kathodenktivmaterials gleich wie oben beschrieben ist, wird zu diesem Zeitpunkt auf eine überflüssige Beschreibung verzichtet und eine Zugabemenge des Kathodenaktivmaterials, bei der der Gehaltsbereich nicht wesentlich eingeschränkt ist, kann zwar konkret in 40 bis 99 Gew.-%, bevorzugter 50 bis 98 Gew.-%, noch bevorzugter 65 bis 96 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Kathodenaufschlämmung enthalten sein, aber dies ist nur ein nicht einschränkendes Beispiel und ist nicht auf die oben genannten Zahlenbereich beschränkt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient das Polymerbindemittel dazu, die Haftung zwischen den Partikeln des Kathodenaktivmaterials oder die Haftung zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Stromkollektor zu verbessern. Als konkrete Beispiele können Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyimid (PI), Fluorpolyimid (FPI), Polyacrylsäure (PAA), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC), Stärke, Hydrogel, Roxypropylcellulose, regenerierte Cellulose, Polyvinylpyrrolidon (PVP), Tetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Dien-Polymer (EPDM), sulfoniertes EPDM, Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Polytetrafluorethylen (PTFE), Fluorkautschuk oder deren verschiedene Copolymere genannt werden, wobei eins allein davon verwendet wird oder eine Mischung aus zwei oder mehreren verwendet werden können, aber dies ist nur ein Beispiel und unterliegt keiner Einschränkung, solange es sich um ein bereits bekanntes Bindemittel handelt.
• Das Polymerbindemittel, dessen Gehaltsbereich nicht wesentlich eingeschränkt ist, kann zwar in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugter 2 bis 20 Gew.-% und noch bevorzugter 3 bis 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Kathodenaufschlämmung enthalten sein, aber dies ist jedoch nur ein nicht einschränkendes Beispiel und ist nicht auf den Zahlenbereich beschränkt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das leitfähige Material dafür verwendet, um einer Elektrode Leitfähigkeit zu verleihen, und jedes Material, das keine chemische Veränderung verursacht und elektronische Leitfähigkeit aufweist, kann ohne besondere Einschränkung verwendet werden. Als konkrete Beispiele können Graphit; kohlenstoffbasierte Materialien wie Ruß, Acetylenruß, Ketjen-Ruß, Kanalruß, Ofenruß, Lampenruß, Sommerruß, Kohlenstofffasern, Kohlenstoff-Nanoröhren, Kohlenstoff-Nanodrähte und Graphen; Metallpulver oder Metallfasern wie Kupfer, Nickel, Aluminium und Silber; leitfähige Whiskys wie Zinkoxid und Kaliumtitanat; leitfähige Metalloxide wie Titanoxid; oder leitfähige Polymere wie Polyphenylenderivate genannt werden, wobei eins allein davon verwendet wird oder eine Mischung aus zwei oder mehreren verwendet werden können, aber dies ist nur ein Beispiel und unterliegt keiner Einschränkung, solange es sich um ein bereits bekanntes leitfähiges Material handelt.
• Das leitfähige Material, dessen Gehaltsbereich nicht wesentlich eingeschränkt ist, kann zwar in einer Menge von 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugter 1 bis 30 Gew.-% und noch bevorzugter 3 bis 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Kathodenaufschlämmung enthalten sein, aber dies ist nur ein nicht einschränkendes Beispiel und nicht auf den Zahlenbereich beschränkt.
• Außerdem kann die Kathodenaufschlämmung noch die folgenden Teile umfassen: ein Polymerbindemittel; ein Kathodenaktivmaterial, und ein Lösungsmittel zum Mischen und Dispergieren des leitfähiges Materials. Als Beispiele kann das Lösungsmittel ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus Aminlösungsmittel wie N,N-Dimethylaminopropylamin, Diethylentriamin und N,N-Dimethylformamid (DMF); Etherlösungsmittel wie Tetrahydrofuran; Ketonlösungsmittel wie Methylethylketon; Esterlösungsmittel wie Methylacetat; Amidlösungsmittel wie Dimethylacetamid und 1-Methyl-2-pyrrolidon (NMP); Dimethylsulfoxid (DMSO) und Mischungen davon, aber es ist nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Beschichtungsdicke der Kathodenaufschlämmung 10 bis 300 um, bevorzugter 10 bis 100 um und noch bevorzugter 10 bis 50 um betragen, worauf sie jedoch nicht beschränkt ist. Wenn die Kathodenaufschlämmung mit der oben genannten Beschichtungsdicke aufgetragen wird, kann die Batterieleistung weiter verbessert werden, da der Widerstand während der Lithiumionenübertragung verringert wird.
• Unterdessen kann für den Stromkollektor gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Material ohne besondere Einschränkung verwendet werden, das elektrische Leitfähigkeit aufweist und die Elektrizität zum Kathodenmaterial leiten kann. Beispielsweise können eines oder mehrere der Materialien verwendet werden, die ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus C, Ti, Cr, Mo, Ru, Rh, Ta, W, Os, Ir, Pt, Au und Al. Konkret als Stromkollektor kann C, Al, rostfreier Stahl usw. genannt werden, und noch konkreter ist Al im Hinblick auf Kosten und Effizienz vorzuziehen. Es kann ein Stromkollektor verwendet werden, auf dessen Oberfläche eine Kohlenstoffschicht aufgetragen ist. Eine Form des Stromkollektors ist zwar nicht besonders eingeschränkt ist, jedoch kann ein dreidimensionales Substrat wie Dünnfilmsubstrat oder poröses Metall, Netz, gewebter Stoff, Vliesstoff oder Schaum verwendet werden, wobei, da die Kathodenaufschlämmung ausreichend am Stromkollektor haftet, selbst wenn der Gehalt des Polymerbindemittels niedrig ist, es möglich ist, eine Elektrode mit einer hohen Kapazitätsdichte zu erhalten, was hinsichtlich hoher Geschwindigkeit und Lade-/Entladeeigenschaften effektiv ist.
• Als nächstes kann b) ein Herstellungsschritt einer Elektrodenanordnung durchgeführt werden, in der die Kathode, der Separator und die Anode nacheinander angeordnet sind, was nach einem herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden kann.
• Als nächstes kann c) ein Herstellungsschritt einer Lithium-Sekundärbatterie durchgeführt werden, indem die Elektrodenanordnung in ein Batteriegehäuse eingeschoben wird und eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung eingespritzt wird, die die folgenden Teile umfasst: ein Lithiumsalz; ein erstes Lösungsmittel, das eine durch chemische Formel 1 dargestellte Verbindung enthält; und ein zweites Lösungsmittel, das eine durch chemische Formel 2 dargestellte Verbindung enthält.
• Da die schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung gleich wie oben beschrieben ist, wird zu diesem Zeitpunkt auf eine überflüssige Beschreibung verzichtet und ein Einspritzverfahren der Elektrolytlösung kann gemäß einem herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden.
• Nachfolgend werden eine Lithium-Sekundärbatterie und deren Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung noch detaillierter anhand von Ausführungsformen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen dienen jedoch nur als Referenz zur detaillierten Erläuterung der vorliegenden Erfindung, worauf die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist, und sie kann in verschiedenen Formen umgesetzt werden.
• Sofern nicht anders definiert, haben außerdem alle technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden werden. Die in der Patentschrift verwendete Terminologie dient lediglich der effektiven Beschreibung konkreter Ausführungsformen, worauf die vorliegende Erfindung jedoch nicht einschränken soll. Darüber hinaus kann die Einheit von Zusatzstoffen, die in der Patentschrift nicht ausdrücklich beschrieben sind, Gewichtsprozent (Gew.-%) sein.
• Herstellungsbeispiel
• Herstellung einer schwer entflammbaren oder nicht brennbaren Elektrolytlösung
• [Ausführungsbeispiel 1]
• Ein gemischtes organisches Lösungsmittel wird durch Mischen von 2,2,2-Trifluorethylacetat (TFEA):Propylencarbonat (PC) in einem Volumenverhältnis von 7:3 bereitgestellt.
• Eine 1,0 M LiPF₆/TFEA:PC-Elektrolytlösung wird dadurch hergestellt, dass LiPF₆ dem gemischten organischen Lösungsmittel in einer Konzentration von 1,0 M zugesetzt wird.
• [Ausführungsbeispiel 2]
• Außer dass 2,2,2-Trifluorethylpropionat (TFEP) anstelle von TFEA verwendet wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Ausführungsbeispiel 3]
• Außer dass 2,2,2-Trifluorethylbutyrat (TFEB) anstelle von TFEA verwendet wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Ausführungsbeispiel 4]
• Außer dass TFEA:PC in einem Volumenverhältnis von 7:3 gemischt wird und ein Fluorethylencarbonat-Zusatzstoff (FEC) mit 2 Gew.-% des Gesamtgewichts der Elektrolytlösung zugesetzt wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Ausführungsbeispiel 5]
• Außer dass TFEA:PC in einem Volumenverhältnis von 7:3 gemischt wird und ein Vinylencarbonat (VC)-Zusatzstoff mit 2 Gew.-% des Gesamtgewichts der Elektrolytlösung zugesetzt wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt, zugesetzt wird.
• [Ausführungsbeispiel 6]
• Außer dass TFEA:Ethylencarbonat (EC) in einem Volumenverhältnis von 7:3 gemischt wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Ausführungsbeispiel 7]
• Außer dass TFEA:PC in einem Volumenverhältnis von 9:1 gemischt wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Ausführungsbeispiel 8]
• Außer dass TFEA:PC in einem Volumenverhältnis von 8:2 gemischt wird, werden alle Verfahren werden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Ausführungsbeispiel 9]
• Außer dass TFEA:PC in einem Volumenverhältnis von 6:4 gemischt wird, werden alle Verfahren werden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
• [Ausführungsbeispiel 10]
• Außer dass TFEA:Fluorethylcarbonat (FEC) in einem Volumenverhältnis von 7:3 gemischt wird, werden alle Verfahren werden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Vergleichsbeispiel 1]
• Ein gemischtes organisches Lösungsmittel wird durch Mischen von Ethylencarbonat (EC): Ethylmethylcarbonat (EMC) in einem Volumenverhältnis von 3:7 bereitgestellt, worin ein Elektrolyt auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 zugesetzt wird, und so wird eine 1,0 M LiPF6/EC:EMC-Elektrolytlösung hergestellt, die eine handelsüblicher Elektrolytlösung ist.
• [Vergleichsbeispiel 2]
• Außer dass EC:EMC in einem Volumenverhältnis von 3:7 gemischt wird und dass 2 Gew.-% des FEC-Zusatzstoffs zugesetzt wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt.
• [Vergleichsbeispiel 3]
• Außer dass 2,2,2-Trifluorethylmethylcarbonat (FEMC) anstelle von TFEA verwendet wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 4 durchgeführt.
• [Vergleichsbeispiel 4]
• Außer dass Di-2,2,2-trifluorethylcarbonat (DFDEC) anstelle von TFEA verwendet wird, werden alle Verfahren auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 4 durchgeführt.
• Konkrete Komponenten für die Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. [Tabelle 1]

  	1. Lösungsmittel (linearer Ester)	2. Lösungsmittel (zyklisches Carbonat)	Volumenverh ältnis	Zusatzstoff (Nein/Ja)
  Ausführungs beispiel 1	TFEA	PC	7 : 3	Nein
  Ausführungs beispiel 2	TFEP	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	Nein
  Ausführungs beispiel 3	TFEB	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	Nein
  Ausführungs beispiel 4	TFEA	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	Ja (2 Gew.-% FEC)
  Ausführungs beispiel 5	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	Ja (2 Gew.-% VC))
  Ausführungs beispiel 6	(gleich wie oben)	EC	(gleich wie oben)	Nein
  Ausführungs beispiel 7	(gleich wie oben)	PC	9:1	Nein
  Ausführungs beispiel 8	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	8:2	Nein
  Ausführungs	(gleich wie	(gleich wie	6:4	Nein
  beispiel 9	oben)	oben)
  Ausführungs beispiel 10	(gleich wie oben)	FEC	7 : 3	Nein
  Vergleichsb eispiel 1	EMC	EC	7 : 3	Nein
  Vergleichsb eispiel 2	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	Ja (2 Gew.-% FEC)
  Vergleichsb eispiel 3	FEMC	PC	(gleich wie oben)	Ja (2 Gew.-% FEC)
  Vergleichsb eispiel 4	DFDEC	(gleich wie oben)	(gleich wie oben)	Ja (2 Gew.-% FEC)

• Experimentelles Beispiel
• 1) Selbstverlöschungszeit (SET, s/g)
• Jede der in den Ausführungsbeispielen 1 bis 9, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Elektrolytlösungen wird mit einem Brenner gezündet, und nach dem Entfernen des Brenners wird eine Selbstverlöschungszeit pro Gewicht (g) der Elektrolytlösung (SET: self-extinguishing time, s/g) gemessen. Es können die Folgenden definiert werden: als nicht brennbar, wenn SET < 6; als schwer entflammbar, wenn 6 < SET < 20, und als brennbar, wenn SET ≥ 20.
• 2) Lade-/Entladetest 1
• Es wird eine 2016-Lithium-Metall-Knopfbatterie (Halbzelle) hergestellt, die aus einer Anode aus Lithiummetall, einer Kathode aus LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂, jeweils der in den Ausführungsbeispielen 1 bis 9 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellten Elektrolytlösung und Separatoren besteht.
• Indem 100 Lade-/Entladezyklen einer Lithium-Metall-Batterie im Spannungsbereich von 2,5-4,6 V bei 1C (1 Stunde lang laden) durchgeführt werden, werden eine spezifische gravimetrische Kapazität und ein anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad unter Bedingung zum Anlegen von Spannung bei 0,1 C gemessen, wobei eine Kapazitätserhaltungsrate gemäß der folgenden Formel berechnet wird. $$\begin{array}{l}\text{Kapazit}\ddot{\text{a}}\text{tserhaltungsrate }\left(\%\right)=(\text{Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t}\text{ von }100\\ \text{zyklen/Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t von 1 Zyklus})\times 100\end{array}$$

  
• 3) Interner Grenzflächenwiderstand 1
• Nach Durchführung eines Lade-/Entladezyklus und nach Durchführung von 100 Lade-/Entladezyklen wird ein interner Grenzflächenwiderstand der Lithium-Metall-Batterie unter Verwendung der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS: electrochemical impedance spectroscopy) gemessen, wobei die Ergebnisse in 1 gezeigt ist, indem sie mithilfe eines Nyquist-Diagramms grafisch dargestellt wird.
• Die konkreten Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt. [Tabelle 2]

  	Bewertung der Eigenschaften von Elektrolytlösung		Li//LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Lithium-Metall-Batterie Lade-/Entladetest 1
  	SET (Sekunde(n) /g)	Brennbarkeit oder Unbrennbarkeit	Entladungskapazität (1C) (mAh/g)	Kapazitätserhaltungsrat e (1C) (%)	Anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad (%)
  Ausführungs beispiel 1	2.5	Unbrennbarkeit	189	77	89
  Ausführungs beispiel 2	7.8	schwere Entflammbarkeit	191	85	87
  Ausführungs beispiel 3	10.8	schwere Entflammbarkeit	187	76	81
  Ausführungs beispiel 4	0	Unbrennbarkeit	-	-	-
  Ausführungs beispiel 5	0	Unbrennbarkeit	-	-	-
  Ausführungs beispiel 6	2.3	Unbrennbarkeit	187	65	88
  Ausführungs beispiel 7	0	Unbrennbarkeit	177	17	69
  Ausführungs beispiel 8	0	Unbrennbarkeit	188	42	89
  Ausführungs beispiel 9	4	Unbrennbarkeit	185	69	76
  Ausführungs beispiel 10	0	Unbrennbarkeit	-	-	-
  Vergleichsb eispiel 1	60	Brennbarkeit	180	75	91
  Vergleichsb eispiel 2	47	Brennbarkeit	-	-	-
  Vergleichsb eispiel 3	0	Unbrennbarkeit	-	-	-
  Vergleichsb eispiel 4	0	Unbrennbarkeit	-	-	-

• Wie in Tabelle 2 gezeigt, sind die Elektrolytlösungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2, bei denen es sich um herkömmliche kommerzielle Elektrolytlösungen handelt, entflammbare Eigenschaften gezeigt, da die Selbstverlöschungszeiten jeweils mit 60 s/g bzw. 47 s/g gemessen werden. Die Elektrolytlösungen der Vergleichsbeispiele 3 und 4 zeigten nicht brennbare Eigenschaften, da die Selbstverlöschungszeiten alle mit 0 s/g gemessen werden.
• Hingegen umfassen die Elektrolytlösungen der Ausführungsbeispiele 1 bis 9 zwar 10 bis 40 Vol.-% von PC, das als brennbares Material bekannt ist, kann es jedoch nicht festgestellt werden, ob sie brennbare und schwer entflammbare Eigenschaften haben oder nicht, da die Selbstverlöschungszeiten mit weniger als 20 s/g gemessen werden.
• Insbesondere werden eine 1C-Entladekapazität von 189 mAh/g oder mehr, eine 1C-Kapazitätserhaltungsrate von 77% oder mehr und ein anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad von 87% in einer Li//LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂-Lithium-Metall-Batterie (Halbzelle) der Ausführungsbeispiele 1 und 2 gemessen, wobei sie trotz ihrer nicht brennbaren Eigenschaften hervorragende Batterieeigenschaften aufweist. Wie in 1 gezeigt, weist die Halbzelle von Ausführungsbeispiel 1 im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 den Effekt, dass eine Erhöhung des Grenzflächenwiderstands während 100 Lade-/Entladezyklen unterdrückt wird.
• Im Fall der Ausführungsbeispiele 7 bis 9, bei denen die Mischungsverhältnisse des ersten Lösungsmittels und des zweiten Lösungsmittels unterschiedlich sind, weist sie zwar eine nicht brennbare Eigenschaft allerdings auf, aber die Batterieeigenschaften verschlechtern im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen 1 und 2.
• 4) Lade-/Entladetest 2
• Es wird eine 2032-Lithiumionen-Knopfbatterie (Vollzelle) hergestellt, die aus einer Graphit-Anode, einer LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂-Kathode, den in den Ausführungsbeispielen 4 bis 5 und Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Elektrolytlösungen und einem Separator besteht.
• Indem 100 Lade-/Entladezyklen einer die Elektrolytlösung enthaltenden Lithiumbatterie im Spannungsbereich von 2,5 bis 4,5 V bei 1 C (1 Stunde lang aufgeladen) durchgeführt wird, werden eine spezifische gravimetrische Kapazität und ein anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad unter Bedingung zum Anlegen von Spannung bei 0,1 C gemessen.
• 5) Lade-/Entladetest 3
• Es wird eine 2032-Lithiumionen-Knopfbatterie (Vollzelle) hergestellt, die aus einer Graphit-Anode, einer LiNi_0.82Co_0.11Mn_0.0702O₂-Kathode, den in den Ausführungsbeispielen 4 bis 5 und Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Elektrolytlösungen und einem Separator besteht.
• Indem 100 Lade-/Entladezyklen einer die Elektrolytlösung enthaltenden Lithiumbatterie im Spannungsbereich von 2,7 bis 4,3 V bei 3 C (20 Minuten lang aufladen) durchgeführt wird, werden eine spezifische gravimetrische Kapazität und ein anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad unter Bedingung zum Anlegen von Spannung bei 0,1 C gemessen.
• Die experimentellen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt. [Tabelle 3]

  	Graphit//LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Lithiumionenbatterie			Graphit/ / LiNi 0.82 Co0.11Mn0.702O2 Lithiumionenbatterie
  	Entladungskapazität (1C) (mAh/g)	Kapazitätserhaltungsrate (1C) (%)	Anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad (%)	Entladungskapazität (3C) (mAh/g)	Kapazitätserhaltungsrate (3C) (%)	Anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad (%)
  Ausführungsbeispiel 4	192	89	88	192	86	83
  Ausführungsbeispiel 5	184	80	87	-	-	-
  Vergleichsbeispiel 1	181	44	84	-	-	-
  Vergleichsbeispiel 2	196	68	86	195	27	78
  Vergleichsbeispiel 3	-	-	-	165	75	81
  Vergleichsbeispiel 4	-	-	-	156	6	64

• Wie in Tabelle 3 beschrieben, werden die Elektrolytlösungen der Ausführungsbeispiele 4 und 5 im Vergleich zu den herkömmlichen kommerziellen Elektrolytlösungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 in Lithium-Ionen-Batterien (Vollzellen) von Graphit//LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ und Graphit//LiNi_0.82Co_0.11Mn_0.0702O₂ mit den Batterieeigenschaften wie Kapazität oder Kapazitätserhaltungsrate unter Bedingungen bei 1C und 3C, und Coulomb-Effizienz verbessert. Insbesondere werden die Batterieeigenschaften des in Tabelle 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels 4 unter der Bedingung bei 3C (20-Minuten-Ladung) erheblich verbessert, wobei Kapazität oder Kapazitätserhaltungsrate und Coulomb-Wirkungsgrad (usw.) im Vergleich zu den herkömmlichen kommerziellen Elektrolytlösungen des Vergleichsbeispiels 2 sowie der Vergleichsbeispiele 3 und 4, bei verbessert werden. Dies weist darauf hin, dass eine Batterie durch Verwendung der Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung schnell aufgeladen werden kann, wobei eine Lebensdauer der Batterie selbst unter der Bedingung einer schnellen Ladegeschwindigkeit verbessert wird.
• 6) Lade-/Entladetest 4
• Es wird eine 2032-Lithiumionen-Knopfbatterie (Vollzelle) hergestellt, die aus einer Graphit-Anode mit hoher Beladung, einer LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂-Kathode (aktives Material pro Fläche: 17,6 mg/cm²), den in Ausführungsbeispielen 4 und Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Elektrolytlösungen und einem Separator besteht.
• Indem 500 Lade-/Entladezyklen einer die Elektrolytlösung enthaltenden Lithiumbatterie im Spannungsbereich von 2,5 bis 4,5 V bei 2 C (30 Minuten lang aufladen) durchgeführt wird, werden eine spezifische gravimetrische Kapazität und ein anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad unter Bedingung zum Anlegen von Spannung bei 0,1 C gemessen, wobei eine Kapazitätserhaltungsrate gemäß der folgenden Formel berechnet wird. $$\begin{array}{l}\text{Kapazit}\ddot{\text{a}}\text{tserhaltungsrate }\left(\%\right)=(\text{500 Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t}\text{/1 }\\ \text{Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t })\times 100\end{array}$$

  
• 7) Interner Grenzflächenwiderstand 2
• Nach Durchführung eines Lade-/Entladezyklus und nach Durchführung von 500 Lade-/Entladezyklen wird ein interner Grenzflächenwiderstand der Lithium-Ionen-Batterie unter Verwendung der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS: electrochemical impedance spectroscopy) gemessen, wobei die Ergebnisse in 2 gezeigt ist, indem sie mithilfe eines Nyquist-Diagramms grafisch dargestellt wird.
• Die konkreten Versuchsergebnisse sind in 2 und in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt. [Tabelle 4]

  	Graphit//LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Lithiumionenbatterie
  	Entladungskapazität (2C) (mAh/g)	Kapazitätserhaltungsr ate (2C) (%)	Anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad (%)
  Ausführungs beispiel 4	142	52	77
  Vergleichsb eispiel 2	130	6	88

• Wie in Tabelle 4 beschrieben, wird die Elektrolytlösung des Ausführungsbeispiels 4 in Lithium-Ionen-Batterie (Vollzelle) von Graphit// LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ mit hoher Beladung im Vergleich zu der herkömmlichen kommerziellen Elektrolytlösung der Vergleichsbeispiel 2 mit den Batterieeigenschaften wie Kapazität und Kapazitätserhaltungsrate unter der Bedingung bei 3C (20-Minuten-Ladung) verbessert. Dies weist darauf hin, dass durch eine Verwendung der Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung die Ladegeschwindigkeit sogar in einer Batterie verbessert werden kann, die aus einem kommerziell erhältlichen aktiven Material mit hoher Beladung hergestellt wird, wobei eine Lebensdauer der Batterie selbst unter der Bedingung einer schnellen Ladegeschwindigkeit verbessert wird. Darüber hinaus hat die Vollzelle von Ausführungsbeispiel 4, wie in 2 gezeigt, im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 2 den Effekt, dass eine Erhöhung des Grenzflächenwiderstands im Vergleich zur herkömmlichen kommerziellen Elektrolytlösung während 500 Lade-/Entladezyklen unter Bedingung bei 2C unterdrückt wird.
• 8) Lade-/Entladetest 5
• Es wird eine 2032-Lithiumionen-Knopfbatterie (Vollzelle) hergestellt, die aus einer Siliziumoxid (SiO) (5 Gew.-%)-Graphitmischung-Anode mit hoher Beladung, einer LiNi_0.88Co_0.08Mn_0.04O₂-Kathode (aktives Material pro Fläche: 18 mg/cm²) , den in Ausführungsbeispielen 10 und Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Elektrolytlösungen und einem Separator besteht.
• Indem 100 Lade-/Entladezyklen einer die Elektrolytlösung enthaltenden Lithium-Ionen-batterie im Spannungsbereich von 2,5 bis 4,35 V bei 1 C (1 Stunde lang aufgeladen) durchgeführt wird, werden eine spezifische gravimetrische Kapazität und ein anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad unter Bedingung zum Anlegen von Spannung bei 0,1 C gemessen, wobei eine Kapazitätserhaltungsrate gemäß der folgenden Formel berechnet wird. $$\begin{array}{l}\text{Kapazit}\ddot{\text{a}}\text{tserhaltungsrate }\left(\%\right)=(\text{400 Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t}\text{/1 }\\ \text{Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t })\times 100\end{array}$$

  

  [Tabelle 5]

  	SiO-Graphit//LiNi0.88Co0.08Mn0.04O2 Lithiumionenbatterie
  	Entladungskapazität (1C) (mAh/g)	Kapazitätserhaltungsra te (1C) (%)	Anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad (%)
  Ausführungs beispiel 10	192	88	86
  Vergleichsb eispiel 2	188	72	82

• Wie in Tabelle 5 beschrieben, wird die Elektrolytlösung des Ausführungsbeispiels 10 in Lithium-Ionen-Batterie (Vollzelle) von Siliziumoxid (SiO) -Graphitmischung//LiNi_0.88Co_0.08Mn_0.04O₂ mit hoher Beladung im Vergleich zu der herkömmlichen kommerziellen Elektrolytlösung der Vergleichsbeispiel 2 mit den Batterieeigenschaften wie Kapazität und Kapazitätserhaltungsrate unter der Bedingung bei 1C (1 Stunde lang aufgeladen) verbessert. Dies weist darauf hin, dass die Batterieeigenschaften und die Lebensdauer einer Batterie mit hoher Energiedichte, auf die ein Siliziumoxid-Graphit-Komposit-Anodenaktivmaterial mit hoher Beladung angewendet wird, durch eine Verwendung der Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung verbessert werden.
• 9) Lade-/Entladetest 6
• Es wird eine 730mAh-Pouch-Lithium-Ionen-Batterie hergestellt, die aus einer Graphit-Anode, einer LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂-Kathode, den in Ausführungsbeispielen 4 und Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Elektrolytlösungen und einem Separator besteht.
• Indem 400 Lade-/Entladezyklen einer die Elektrolytlösung enthaltenden Pouch-Lithium-Ionen-Batterie im Spannungsbereich von 2,7 bis 4,3 V bei 1 C (1 Stunde lang aufgeladen) durchgeführt wird, werden eine spezifische gravimetrische Kapazität und ein anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad unter Bedingung zum Anlegen von Spannung bei 0,1 C gemessen, wobei eine Kapazitätserhaltungsrate gemäß der folgenden Formel berechnet wird. $$\begin{array}{l}\text{Kapazit}\ddot{\text{a}}\text{tserhaltungsrate }\left(\%\right)=(\text{400 Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t}\text{/1 }\\ \text{Entladekapazit}\ddot{\text{a}}\text{t })\times 100\end{array}$$

  
• 10) Innenwiderstand der Pouch-Batterie
• Nach Durchführung eines Lade-/Entladezyklus und nach Durchführung von 400 Lade-/Entladezyklen wird ein Innenwiderstand der Pouch-Lithium-Ionen-Batterie unter Verwendung des Gleichstrom-Innenwiderstands (DC-IR: direct current-internal resistance) als einer elektrochemischen Methode gemessen.
• Die experimentellen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 6 aufgeführt. [Tabelle 6]

  	Graphit//LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Pouch-Lithiumionenbatterie
  	Entladungskapazität (1C) (mAh/g)	Kapazitätserhaltung srate (1C) (%)	Anfänglicher Coulomb-Wirkungsgrad (%)	DC-IR interner Widerstand (Ω)
  				1 Zyklus	400 Zyklen
  Ausführungs beispiel 4	732	82	86	0.32	0.38
  Vergleichsb eispiel 2	633	56	80	0.21	0.60

• Wie in Tabelle 6 beschrieben, wird die Elektrolytlösung des Ausführungsbeispiels 4 in der 730mAh-Pouch-Lithium-Ionen-Batterie (Vollzelle) von Graphit//LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ im Vergleich zu der herkömmlichen kommerziellen Elektrolytlösung der Vergleichsbeispiel 2 mit den allen Batterieeigenschaften wie anfänglicher Entladekapazität und Kapazitätserhaltungsrate sowie anfänglicher Coulomb-Effizienz verbessert. Es wird dabei bestätigt, dass durch eine Verwendung der Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung eine Kapazität der kommerzialisierbaren Pouch-Batterie erhöht wird und auch die Kapazitätserhaltungsrate und Lebensdauer verbessert wird. Zugleich wird bestätigt, dass eine Widerstandsänderung der Pouch-Batterie unter Verwendung der Elektrolytlösung von Beispiel 4 unterdrückt wird, indem sich der durch DC-IR gemessene Innenwiderstand der Batterie bei Verwendung der Elektrolytlösung von Vergleichsbeispiel 2 um etwa das Dreifache erhöht.
• Obwohl oben die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben werden, ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen, die vom Fachmann unter Verwendung des in den folgenden Ansprüchen definierten Grundkonzepts der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, fallen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
• [Industrielle Anwendungsmöglichkeit]
• Bei der vorliegenden Erfindung geht es um eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung und eine diese enthaltende Lithium-Sekundärbatterie.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• KR 1020160011548 A1 [0007]

Claims (6)

1. Schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung umfassend die folgenden Teile: ein Lithiumsalz; ein erstes Lösungsmittel, das eine durch chemische Formel 1 dargestellte Verbindung enthält; und ein zweites Lösungsmittel, das eine durch chemische Formel 2 dargestellte Verbindung enthält,

   

   

   hierbei n und m gleich oder verschieden voneinander sind, und sie sind jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 5; R₁ und R₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie sind jeweils unabhängig voneinander einen Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; X₁ und X₂ sind gleich oder verschieden voneinander, und sie können jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus einem Wasserstoff, einer Halogengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
2. Schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lithiumsalz ausgewählt wird aus einer Gruppe bestehend aus LiPF₆, LiClO₄, LiAsF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAlO₄, LiAlCl₄, LiCF₃SO₃, LiC₄F₉SO₃, LiC₆H₅SO₃, LiN (C₂F₅SO₃)₂, LiN (C₂F₅SO₂) ₂, LiN (CF₃SO₂) ₂. LiN (FSO₂) ₂, LiN (C_xF_2x+1SO₂) (C_yF_2y+iSO₂) (x, y sind allerdings 0 oder natürliche Zahlen), LiCl, LiI, LiSCN, LiB (C₂O₄)₂, LiF₂BC₂O₄, LiPF₄ (C₂O₄), LiPF₂ (C₂O₄)₂, LiPO₂F₂, LiP (C₂O₄)₃ und Mischungen davon.
3. Schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis des ersten Lösungsmittels und des zweiten Lösungsmittels 99:1 bis 1:99 beträgt.
4. Schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis des ersten Lösungsmittels und des zweiten Lösungsmittels 90:10 bis 10:90 beträgt.
5. Schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Selbstverlöschungszeit (SET: self-extinguishing time) weniger als 20 s/g beträgt.
6. Lithium-Sekundärbatterie umfassend die folgenden Teile: eine Kathode, die ein Kathodenaktivmaterial enthält; eine schwer entflammbare oder nicht brennbare Elektrolytlösung nach Anspruch 1; eine Anode, und einen Separator.