DE22160731T1 - Sekundärbatterie mit wasserfreiem elektrolyt - Google Patents

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Abstract

Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, enthaltend eine positive Elektrode mit einem positiven Elektrodenaktivmaterial, das in der Lage ist, ein Metallion zu absorbieren und freizusetzen; eine negative Elektrode mit einem negativen Elektrodenaktivmaterial, das in der Lage ist, ein Metallion zu absorbieren und freizusetzen; und eine nicht-wässrige Elektrolytlösung; wobei das positive Elektrodenaktivmaterial eine Lithium-Übergangsmetallverbindung enthält, und das positive Elektrodenaktivmaterial mindestens Ni, Mn und Co enthält, wobei das molare Verhältnis von Mn/(Ni+Mn+Co) größer als 0 und nicht größer als 0,32 beträgt, das molare Verhältnis von Ni/(Ni+Mn+Co) 0,45 oder mehr beträgt, die Plattendichte der positiven Elektrode 3,0 g/cm3oder mehr beträgt; und die nicht-wässrige Elektrolytlösung ein Monofluorphosphat und/oder ein Difluorphosphat enthält.

Claims (20)

  1. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie, enthaltend eine positive Elektrode mit einem positiven Elektrodenaktivmaterial, das in der Lage ist, ein Metallion zu absorbieren und freizusetzen; eine negative Elektrode mit einem negativen Elektrodenaktivmaterial, das in der Lage ist, ein Metallion zu absorbieren und freizusetzen; und eine nicht-wässrige Elektrolytlösung; wobei das positive Elektrodenaktivmaterial eine Lithium-Übergangsmetallverbindung enthält, und das positive Elektrodenaktivmaterial mindestens Ni, Mn und Co enthält, wobei das molare Verhältnis von Mn/(Ni+Mn+Co) größer als 0 und nicht größer als 0,32 beträgt, das molare Verhältnis von Ni/(Ni+Mn+Co) 0,45 oder mehr beträgt, die Plattendichte der positiven Elektrode 3,0 g/cm3 oder mehr beträgt; und die nicht-wässrige Elektrolytlösung ein Monofluorphosphat und/oder ein Difluorphosphat enthält.
  2. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei das positive Elektrodenaktivmaterial eine Lithium-Übergangsmetallverbindung der folgenden Formel (I) umfasst: Li1+xMO2 (I) (in der obigen Formel (I) beträgt x von 0,20 bis 0,50, vorzugsweise 0,05 bis 0,06, und M umfasst mindestens Ni, Mn und Co).
  3. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach Anspruch 2, wobei x 0,028 oder weniger beträgt.
  4. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das molare Verhältnis von Mn/(Ni+Mn+Co) 0,28 oder weniger, bevorzugter 0,23 oder weniger, beträgt.
  5. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das molare Verhältnis von Ni/(Ni+Mn+Co) 0,55 oder mehr beträgt.
  6. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Plattendichte der positiven Elektrode 3,2 g/cm3 oder mehr beträgt.
  7. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das positive Elektrodenaktivmaterial ferner ein Sulfatsalz enthält, wobei die Menge des Sulfatsalzes, das in dem positiven Elektrodenaktivmaterial enthalten ist, vorzugsweise 15 µmol/g oder mehr beträgt.
  8. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das molare Verhältnis von Co/(Ni+Mn+Co) 0,24 oder weniger beträgt.
  9. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine durchschnittliche Ni-Valenz der Lithium-Übergangsmetallverbindung in einem ungeladenen Zustand 2,1 oder mehr beträgt.
  10. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der pH-Wert einer wässrigen Lösung der Lithium-Übergangsmetallverbindung 11 oder höher ist, bezogen auf eine Flüssigkeitstemperatur von 25°C.
  11. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das positive Elektrodenaktivmaterial ein Carbonatsalz in 10 µmol/g oder mehr enthält.
  12. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Klopfdichte der Lithium-Übergangsmetallverbindung 1,8 g/cm3 oder mehr beträgt.
  13. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend einen Separator aus Polyolefin, wobei der Separator eine Dicke von 5 µm oder mehr und 30 µm oder weniger aufweist.
  14. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach Anspruch 13, wobei der Separator eine Dicke im Bereich von 10 µm oder mehr und 30 µm oder weniger und eine Porengröße von 0,01 bis 1 µm aufweist.
  15. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die nicht-wässrige Elektrolytlösung LiPF6 enthält.
  16. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Konzentration des Elektrolyten, vorzugsweise LiPF6, in der nicht-wässrigen Elektrolytlösung 0,8 mol/L oder mehr und 1,6 mol/L oder weniger beträgt.
  17. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Gehalt an LiBF4 bezogen auf die nicht-wässrige Elektrolytlösung 3 Gew.-% oder weniger beträgt.
  18. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die nicht-wässrige Elektrolytlösung Difluorphosphat enthält und die Gesamtmenge an Difluorphosphat 0,01 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Konzentration in der nicht-wässrigen Elektrolytlösung, und 8 Gew.-% oder weniger beträgt.
  19. Nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die nicht-wässrige Elektrolytlösung Ethylencarbonat und ein offenkettiges Carbonat enthält, wobei vorzugsweise der Gehalt des offenkettigen Carbonats in dem nicht-wässrigen Lösungsmittel 40 Vol.-% oder mehr beträgt und der Gehalt des zyklischen Carbonats in dem nicht-wässrigen Lösungsmittel 60 Vol.-% oder weniger beträgt.
  20. Verwendung der nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 19 in einem Automobil.
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