HUP0303850A2 - Nemvizes elektrolit oldat és lítium akkumulátor - Google Patents
Nemvizes elektrolit oldat és lítium akkumulátor Download PDFInfo
- Publication number
- HUP0303850A2 HUP0303850A2 HU0303850A HUP0303850A HUP0303850A2 HU P0303850 A2 HUP0303850 A2 HU P0303850A2 HU 0303850 A HU0303850 A HU 0303850A HU P0303850 A HUP0303850 A HU P0303850A HU P0303850 A2 HUP0303850 A2 HU P0303850A2
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- electrolyte solution
- battery
- compound
- tert
- lithium
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 title claims description 57
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 98
- -1 alkylbenzene compound Chemical group 0.000 claims abstract description 93
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims abstract description 59
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 36
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 15
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 10
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- QHTJSSMHBLGUHV-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-ylbenzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=CC=C1 QHTJSSMHBLGUHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 13
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 11
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- ZZLCFHIKESPLTH-UHFFFAOYSA-N 4-Methylbiphenyl Chemical group C1=CC(C)=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZZLCFHIKESPLTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- OIAQMFOKAXHPNH-UHFFFAOYSA-N 1,2-diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 OIAQMFOKAXHPNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SRQOBNUBCLPPPH-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-4-phenylbenzene Chemical group C1=CC(CC)=CC=C1C1=CC=CC=C1 SRQOBNUBCLPPPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 claims description 4
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 1,4-diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=C(C=2C=CC=CC=2)C=C1 XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 1-(2-butoxyethoxy)butane Chemical compound CCCCOCCOCCCC GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CDOYZTOFTGTGBC-UHFFFAOYSA-N 1-tert-butyl-4-phenylbenzene Chemical group C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1C1=CC=CC=C1 CDOYZTOFTGTGBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 2,2-dimethylbutanoate Chemical compound CCC(C)(C)C([O-])=O VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 claims description 3
- CHJKOAVUGHSNBP-UHFFFAOYSA-N octyl 2,2-dimethylpropanoate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)C(C)(C)C CHJKOAVUGHSNBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229930184652 p-Terphenyl Natural products 0.000 claims description 3
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 37
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 34
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 18
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 17
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- DEZVNUYTOWZWHN-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-3-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=CC(F)=C1 DEZVNUYTOWZWHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 13
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 11
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N methyl phenyl ether Natural products COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- OCKPCBLVNKHBMX-UHFFFAOYSA-N butylbenzene Chemical compound CCCCC1=CC=CC=C1 OCKPCBLVNKHBMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 8
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 5
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- QUBJDMPBDURTJT-UHFFFAOYSA-N 3-chlorothiophene Chemical compound ClC=1C=CSC=1 QUBJDMPBDURTJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WLVNEALRNQEPMS-UHFFFAOYSA-N 3-ethylpentan-3-ylbenzene Chemical compound CCC(CC)(CC)C1=CC=CC=C1 WLVNEALRNQEPMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- WRWPPGUCZBJXKX-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-4-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=C(F)C=C1 WRWPPGUCZBJXKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HTICYVWLHLMMPF-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-4-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=C(C)C=C1 HTICYVWLHLMMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MILSYCKGLDDVLM-UHFFFAOYSA-N 2-phenylpropan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)C1=CC=CC=C1 MILSYCKGLDDVLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QZWXOKIWCLVMBY-UHFFFAOYSA-N C1(=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1.C(C)(C)(C)C1=CC=CC=C1 Chemical group C1(=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1.C(C)(C)(C)C1=CC=CC=C1 QZWXOKIWCLVMBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BGZDZGMOHRGBRJ-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-tris(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)CC)=CC(C(C)(C)CC)=C1 BGZDZGMOHRGBRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ILNDSSCEZZFNGE-UHFFFAOYSA-N 1,3-Di-tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC(C(C)(C)C)=C1 ILNDSSCEZZFNGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VMFPJVIZINYTRD-UHFFFAOYSA-N 1,3-bis(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=CC(C(C)(C)CC)=C1 VMFPJVIZINYTRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XOCAIRDNISGXOS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethyl-5-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical group CCC(C)(C)C1=CC(C)=CC(C)=C1 XOCAIRDNISGXOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KNLFZJBLNQRLEL-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=C(C(C)(C)CC)C=C1 KNLFZJBLNQRLEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZTDESRVPFKCBH-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-4-(4-methylphenyl)benzene Chemical group C1=CC(C)=CC=C1C1=CC=C(C)C=C1 RZTDESRVPFKCBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KOZDEDRKEDUXDC-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylbutan-2-ylbenzene Chemical compound CC(C)C(C)(C)C1=CC=CC=C1 KOZDEDRKEDUXDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIUUDKDOAUICQP-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentan-2-ylbenzene Chemical compound CCCC(C)(C)C1=CC=CC=C1 PIUUDKDOAUICQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIQCNGHVCWTJSM-UHFFFAOYSA-N Dimethyl phthalate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OC NIQCNGHVCWTJSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 2
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- GUFMBISUSZUUCB-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-tritert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC(C(C)(C)C)=C1 GUFMBISUSZUUCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WIXDSJRJFDWTNY-UHFFFAOYSA-N 1,3-ditert-butyl-5-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=CC(C(C)(C)C)=C1 WIXDSJRJFDWTNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OOWNNCMFKFBNOF-UHFFFAOYSA-N 1,4-ditert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1 OOWNNCMFKFBNOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BGBRUWVXNLSXGF-UHFFFAOYSA-N 1-bromo-3-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=CC(Br)=C1 BGBRUWVXNLSXGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCXZAZLODXDXSZ-UHFFFAOYSA-N 1-bromo-4-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=C(Br)C=C1 YCXZAZLODXDXSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCAGOVGSDHHNP-UHFFFAOYSA-N 1-bromo-4-tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(Br)C=C1 XHCAGOVGSDHHNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NERLWPWKSIGBOV-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-3-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=CC(Cl)=C1 NERLWPWKSIGBOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCKHARGIJHQPEH-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-4-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=C(Cl)C=C1 ZCKHARGIJHQPEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLQWTYGCWRQULZ-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-4-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=C(F)C=C1 WLQWTYGCWRQULZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQSAFEQSBITLFW-UHFFFAOYSA-N 1-iodo-3-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound IC1=CC(=CC=C1)C(C)(C)CC HQSAFEQSBITLFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUOQEVVQYOEKOB-UHFFFAOYSA-N 1-iodo-4-(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=C(I)C=C1 MUOQEVVQYOEKOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQXKNURSSUCLFP-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-3,5-bis(2-methylbutan-2-yl)benzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC(C)=CC(C(C)(C)CC)=C1 NQXKNURSSUCLFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FZSPYHREEHYLCB-UHFFFAOYSA-N 1-tert-butyl-3,5-dimethylbenzene Chemical group CC1=CC(C)=CC(C(C)(C)C)=C1 FZSPYHREEHYLCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XRTANKYQJQXSFP-UHFFFAOYSA-N 1-tert-butyl-4-chlorobenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(Cl)C=C1 XRTANKYQJQXSFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISXPXFQBHNIYCU-UHFFFAOYSA-N 1-tert-butyl-4-fluorobenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(F)C=C1 ISXPXFQBHNIYCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQVIVQDHNKQWTM-UHFFFAOYSA-N 1-tert-butyl-4-iodobenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(I)C=C1 WQVIVQDHNKQWTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQUZXHOQPNGXTM-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethylbutylbenzene Chemical compound CCC(C)(C)CC1=CC=CC=C1 IQUZXHOQPNGXTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGBBRIOWGVZNKE-UHFFFAOYSA-N 3-ethylhexan-3-ylbenzene Chemical compound CCCC(CC)(CC)C1=CC=CC=C1 NGBBRIOWGVZNKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GIMKIOCRQZVNND-UHFFFAOYSA-N 3-methylhexan-3-ylbenzene Chemical compound CCCC(C)(CC)C1=CC=CC=C1 GIMKIOCRQZVNND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZZKTLLPQSFICU-UHFFFAOYSA-N 3-methylpentan-3-ylbenzene Chemical compound CCC(C)(CC)C1=CC=CC=C1 HZZKTLLPQSFICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWATWSYOIIXYMA-UHFFFAOYSA-N Pentylbenzene Chemical group CCCCCC1=CC=CC=C1 PWATWSYOIIXYMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRADHMIOFJQKEZ-UHFFFAOYSA-N Tri-2-ethylhexyl trimellitate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=C(C(=O)OCC(CC)CCCC)C(C(=O)OCC(CC)CCCC)=C1 KRADHMIOFJQKEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical group 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- ARCGXLSVLAOJQL-UHFFFAOYSA-N anhydrous trimellitic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1 ARCGXLSVLAOJQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Substances C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical group 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N cyclohexylbenzene Chemical compound [CH]1CCCC[C@@H]1C1=CC=CC=C1 HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229960002380 dibutyl phthalate Drugs 0.000 description 1
- FBSAITBEAPNWJG-UHFFFAOYSA-N dimethyl phthalate Natural products CC(=O)OC1=CC=CC=C1OC(C)=O FBSAITBEAPNWJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001826 dimethylphthalate Drugs 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- KXUHSQYYJYAXGZ-UHFFFAOYSA-N isobutylbenzene Chemical compound CC(C)CC1=CC=CC=C1 KXUHSQYYJYAXGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- DSNHSQKRULAAEI-UHFFFAOYSA-N para-diethylbenzene Natural products CCC1=CC=C(CC)C=C1 DSNHSQKRULAAEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001973 tert-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical class [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
- H01M2300/004—Three solvents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
A találmány lítium akkumulátorokhoz használható, nemvizes oldószert éselektrolitot tartalmazó nemvizes elektrolitoldatra vonatkozik, ami afelsorolt komponensek mellett (a) 0,1-10 tömeg% tercier alkil-benzol-vegyületet és 0,1-1,5 tömeg% bifenilvegyületet, vagy (b) 0,1-20 tömeg%5-13 szénatomos tercier alkilcsoportot hordozó tercier alkil-benzol-vegyületet is tartalmaz. A találmány továbbá a fenti nemvizeselektrolitoldatot tartalmazó lítium akkumulátorokra vonatkozik. Ó
Description
A találmány lítium akkumulátorra vonatkozik. A találmány tárgyát képezi egy olyan nemvizes elektrolit oldat is, ami előnyösen használható a lítium akkumulátorokban. Közelebbről a találmány a túltöltés körülményeit nagy biztonsággal elviselő, kitűnő telepjellemzőkkel, így kedvező ciklusteljesítménnyel, elektromos kapacitással és tárolásállósággal rendelkező lítium akkumulátorra, valamint a lítium akkumulátor gyártásához előnyösen hasznosítható nemvizes elektrolit oldatra vonatkozik.
Jelenleg széles körben használnak kisméretű elektronikus készülékek működtetéséhez áramforrásként lítium akkumulátorokat. Lítium akkumulátorokat nemcsak hordozható elektronikus és távközlési eszközökben, például kisméretű videokamerákban, mobiltelefonokban és hordozható személyi számítógépekben használnak, hanem használatuk várhatóan gépkocsik áramforrásaként is el fog terjedni. A lítium akkumulátor lényegében egy pozitív elektródából, egy nemvizes elektrolit oldatból, és egy negatív elektródából áll. Előnyösen olyan lítium akkumulátorokat használnak, amelyek pozitív elektródája komplex lítium-oxidból, például LiCoO2-ból, negatív elektródája pedig szénalapú anyagból vagy fém lítiumból készült. Az elektrolit oldatban nemvizes oldószerként előnyösen egy karbonátot, például etilén-karbonátot (EC) vagy propilén-karbonátot (PC) használnak.
Ha a lítium akkumulátort túltöltik, azaz szokásos üzemi feszültségénél nagyobb feszültségre töltik fel, fölös mennyiségű lítium szabadul fel a pozitív elektródáról, és ugyanakkor fölös mennyiségű lítium rakódik le a negatív elektródán, és dendrit képződik. Következésképpen mind a pozitív, mind a negatív elektróda instabillá válik. Ha mind a pozitív, mind a negatív elektróda instabil állapotba jut, az instabil elektródákkal érintkező elektrolitban lévő karbonát elbomlik, és hirtelen fellép egy exoterm reakció. A lítium akkumulátorban tehát abnormális mértékű hő fejlődik, ami rontja az akkumulátor biztonságát. Ezek a problémák a lítium akkumulátor által termelt áram energiasűrűségének növekedésével egyre fokozottabban lépnek fel.
- 3 A túltöltött akkumulátorok biztonságos használatának elérésére a korábbi megoldások kis mennyiségű aromás vegyület hozzáadását javasolják az elektrolit oldathoz.
A 7-302614 sz. japán közzétételi iraierre a célra olyan 500-at meg nem haladó móltömegű, π-elektronpályával rendelkező szerves vegyületek használatát ismerteti, amelyek az akkumulátor teljesen feltöltött állapotában mérhető pozitív elektródpotenciálnál nemesebb reverzibilis oxidációs-redukciós potenciállal rendelkeznek. Az idézett közlemény példaként egy anizol-vegyület használatát írja le.
A 2000-156243 sz. japán közzétételi irat szerint az elektrolit oldathoz olyan π elektronpályával rendelkező szerves vegyületet (a példaként bemutatott esetekben egy anizol-származékot, bifenilt és 4,4'-dimetil-bifenilt) adnak, ami az akkumulátor teljesen feltöltött állapotában mérhető pozitív elektródpotenciálnál nemesebb reverzibilis oxidációs-redukciós potenciállal rendelkezik. Az ott közöltek szerint ezek a szerves vegyületek - így a fent említett anizol- vagy biofenil-származékok - az akkumulátorban redox zsilipként hatnak, és ezáltal biztosítják az akkumulátor biztonságos használatát.
A 9-106835 sz. japán közzétételi iratban (és az ennek megfelelő 5 879 834 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban) ismertetett megoldás szerint úgy alakítanak ki túltöltés esetén is biztonságosan használható akkumulátort, hogy az akkumulátorban növekvő belső ellenállást fejlesztenek. Ennek érdekében az elektrolit oldathoz körülbelül 1-4 % monomert, például bifenilt, 3-R-tiofént, 3-klór-tiofént vagy furánt adnak, amelyekből az akkumulátor maximális működési feszültségét meghaladó feszültségen polimer alakul ki.
A 9-171840 sz. japán közzétételi irat (és az annak amegfelelő 5 776 627 és 6 033 797 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) szerint túltöltésálló akkumulátorok kialakításához belső árammegszakítót működtetnek az akkumulátorban. Erre a célra monomert, például bifenilt, 3-R-tiofént, 3-klór-tiofént vagy furánt használnak mintegy 1-4 % mennyiségben. Ezekből az anyagokból polimerizáció ré
- 4 vén gáz fejlődik, ha az akkumulátor feszültsége túllépi a maximális működési feszültséget.
A 10-321258 sz. japán közzétételi irat szerint túltöltésálló akkumulátorok kialakítása céljából az akkumulátorban elektromosan vezető polimert képeznek. Erre a célra monomert, így bifenilt, 3-R-tiofént, 3-klór-tiofént vagy furánt használnak mintegy 1-4 % mennyiségben. Ezekből az anyagokból elektromosan vezető polimer képződik, ha az akkumulátor feszültsége túllépi a maximális működési feszültséget.
A 10-275632 sz. japán közzétételi irat szerint az akkumulátorban lévő, fő oldószerként lineáris észtert tartalmazó szerves elektrolit oldathoz alkilcsoportot hordozó nemionos aromás vegyületet adnak. Az alkilcsoportot hordozó nemionos aromás vegyületek közül egy trimellitsav-észtert, azaz tri-(2-etil-hexil)-trimellitátot, dimetil-ftalátot, dibutil-ftalátot, η-, tere- vagy izobutil-benzlt, ciklohexil-benzolt és toluolt említik meg.
A 11-162512 sz. japán közzétételi irat (és az annak megfelelő 6 074 777 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) rámutat arra, hogy a fentiekben felsorolt adalékanyagok (például bifenil és hasonlók) jelenlétében romlanak az akkumulátor jellemzői (például a ciklusjellemzők), ha a töltési - kisütési ciklusokat 4,1 V-ot meghaladó feszültségen ismétlik, vagy ha az akkumulátort hosszú időn át magas (például 40°C vagy azt meghaladó) hőmérsékleten sütik ki. Ez a probléma annál fokozottabban jelentkezik, minél nagyobb az adalékanyag mennyisége. Az idézett közlemény szerint úgy alakítanak ki túltöltésálló akkumulátort, hogy az elektrolit oldathoz 2,2-difenil-propánt vagy azzal analóg adalékanyagot adnak, ami polimerizáció révén a belső árammegszakítót működésbe hozó gázt fejleszt, vagy amiből belső rövidzárlatot előidéző elektromosan vezető polimer képződik.
Noha a 7-302614 és a 2000-156243 sz. japán közzétételi iratban ismertetett anizol- és bifenil-származékok túltöltés esetén kedvező redox zsilipelő hatást fejtenek ki, ugyanakkor kedvezőtlenül befolyásolják az akkumulátor ciklusjellemzőit és tárolási
- 5 stabilitását. Közelebbről, az idézett közleményben ismertetett anizol- és bifenil-származékok fokozatosan lebomlanak a töltési - kisütési ciklusok során, ha a 40°C vagy azt meghaladó)hőmérsékleten használt vagy a szokásos működési feszültségen használt akkumulátorban viszonylag nagy helyi feszültség alakul ki. Minthogy a szokásos töltési - kisütési műveletek során fokozatosan csökken a jelenlévő anizol- vagy bifenil-származék mennyisége, 300-nál több töltési - kisütési ciklus után az akkumulátor biztonságos használata már nem garantálható.
A 9-106835, 9-171840 és 10-321258 sz. japán közzétételi iratban ismertetett bifenil, 3-R-tiofén, 3-klór-tiofén és furán túltöltés esetén szintén kedvező hatást fejtenek ki. A fent idézett 11-162512 sz. japán közzétételi irat azonban arra is rámutat, hogy ezek az adalékanyagok kedvezőtlenül befolyásolják az akkumulátor ciklusjellemzőit és tárolási stabilitását. A bifenil és hasonló adalékok mennyiségének növekedésével fokozódnak a kedvezőtlen jelenségek. Közelebbről, a bifenil és a hasonló adalékok 4,5 V vagy annál kisebb feszültségen oxidálódnak és bomlanak. Ezért a bifenil és a hasonló adalékok mennyisége fokozatosan csökken, ha a 40°C-on vagy azt meghaladó hőmérsékleten használt vagy a szokásos működési feszültségen használt akkumulátorban viszonylag nagy helyi feszültség alakul ki. Ez a bomlás az akkumulátor ciklus-élettartamának csökkenéséhez vezet. Minthogy a szokásos töltési - kisütési műveletek során fokozatosan csökken a jelenlévő bifenil vagy hasonló adalékanyag mennyisége, 300-nál több töltési - kisütési ciklus után az akkumulátor biztonságos használata esetenként már nem garantálható.
A 11-162512 sz. japán közzétételi iratban ismertetett, 2,2-difenil-propánt vagy azzal analóg vegyületet tartalmazó akkumulátorok túltöltésállósága ugyan nem kielégítő, de meghaladja az adalékanyagot egyáltalán nem tartalmazó akkumulátorokét. Ugyanakkor a 2,2-difenil-propánt vagy azzal analóg vegyületet tartalmazó akkumulátorok ciklusjellemzői kedvezőbbek ugyan a bifenilt tartalmazó akkumulátorokéinál, de nem érik el az adalékanyagot egyáltalán nem tartalmazó akkumulátorok ciklusjellem
- 6 zőit. A bifenilt tartalmazó akkumulátorokénál jobb ciklusjellemzőkkel rendelkező akkumulátorok kialakítására tehát a túltöltéskori biztonságot fel kell áldozni.
Célul tűztük ki olyan lítium akkumulátor kialakítását, ami nagy biztonsággal elviseli a túltöltés körülményeit, és egyidejűleg kitűnő telepjellemzőkkel (így kedvező ciklusjellemzőkkel, elektromos kapacitással és tárolásállósággal) rendelkezik. További célunk volt a lítium akkumulátor előállításához előnyösen használható nemvizes elektrolit oldat kialakítása.
A találmány tárgya nemvizes elektrolit oldat lítium akkumulátorokhoz, ami nemvizes oldószert és elektrolitot tartalmaz. A találmány szerinti elektrolit oldat további komponensekként 0,1-10 tömeg % tercier alkil-benzol-vegyületet és 0,1-1,5 tömeg % bifenil-vegyületet is tartalmaz.
A találmány szerinti nemvizes elektrolit oldathoz adandó tercier alkil-benzol-vegyületek előnyös képviselői az (R1)(R2)(R3)C-(p1 általános képletű vegyületek, amelyekben R1, R2 és R3 azonos vagy eltérő 1-4 szénatomos alkilcsoportot jelent, és φ1 a gyűrűn adott esetben 1-5 szubsztituenst hordozó benzolgyűrűt képvisel. Ezek közül különösen előnyösek a szubsztituálatlan benzolgyűrűt tartalmazó származékok. A tercier alkil-benzol-vegyületek kiemelkedően előnyös képviselője a terc-butil-benzol és a terc-pentil-benzol. Előnyösek azonban azok a vegyületek is, amelyekben a benzolgyűrűhöz szubsztituensként 1-5 szénhidrogéncsoport és/vagy halogénatom kapcsolódik.
A találmány szerinti nemvizes elektrolit oldathoz adandó bifenil-vegyületek előnyös képviselői a φ -φ általános képletű származékok, amelyekben φ és φ azonos vagy eltérő, a gyűrűn adott esetben 1-5 szubsztituenst hordozó benzolgyűrűt jelent. A bifenil-vegyületek közül pldaként a bifenilt, o-terfenilt, m-terfenilt, p-terfenilt, 4-metil-bifenilt, 4-etil-bifenilt és 4-terc-butil-bifenilt említjük meg. A találmány szerint felhasználható bifenil-vegyületek előnyös képviselői azok, amelyek oxidációs potenciálja 4,5 V vagy annál kisebb.
- 7 A találmány tárgya továbbá nemvizes elektrolit oldat lítium akkumulátorokhoz, ami nemvizes oldószert és elektrolitot, továbbá 0,1-20 tömeg % tercier alkil-benzol-vegyületet tartalmaz, amelyben a tercier alkilcsoport 5-13 szénatomos. A tercier alkil-benzol-vegyületek közül példaként a terc-pentil-benzolt említjük meg. Másként kifejezve, az 5-13 szénatomos tercier alkilcsoportot hordozó tercier alkil-benzol-vegyületek használatával a találmány célja bifenil-vegyület használata nélkül is elérhető.
A találmány tárgya továbbá lítium akkumulátor, ami lítium és kobalt, nikkel vagy mangán összetett oxidjából kialakított pozitív elektródát, fém lítiumból, lítium ötvözetből vagy lítium beágyazására és kibocsátására képes anyagból kialakított negatív elektródát és a találmány szerinti, fent ismertetett nemvizes elektrolit oldatot tartalmaz.
Miként a fentiekben már ismertettük, a túltöltés káros következményeinek kiküszöbölésére korábban a következő megoldásokat használták:
- redox zsilip képzése körülbelül 4,5 V vagy annál alacsonyabb feszültségen;
- az akkumulátor belső ellenállásának növelése adalékanyag 4,5 V vagy annál kisebb feszültségen való polimerizálása révén;
- rövidzárlat kialakítása belső árammegszakítóként ható gáz fejlesztésével;
- belső rövidzárlatot kialakító polimer képzése.
Ezzel szemben a találmány értelmében a nemvizes elektrolit oldatban adalékként tercier alkil-benzol-vegyületet használunk. Megítélésünk szerint a tercier alkil-benzol-vegyület a következő mechanizmus szerint biztosítja az akkumulátor biztonságos használhatóságát a túltöltés körülményei között: A tercier alkil-benzol-vegyület a lítiuméhoz viszonyított +4,6 V és +5,0 V közötti potenciálon oxidáció révén elbomlik; a pozitív elektródából gyors ütemben kobalt vagy nikkel oldódik ki, és lerakódik a negatív elektródán, megakadályozva ezzel a negatív elektródán lerakodott fémlítium és a nemvizes elektrolit oldatban lévő karbonát között végbemenő reakciót.
- 8 A találmány szerinti esetben továbbá a kobalt vagy nikkel lerakódása révén az akkumulátorban belső rövidzárlat alakulhat ki, ami túltöltésgátló hatású, és biztosítja az akkumulátor biztonságos használatát.
Ezen túlmenően a terc-alkil-benzol-vegyülettel együtt beadagolt csekély menynyiségű (0,1-1,5 tömeg %) bifenil-vegyület fokozza a tercier alkil-benzol-vegyület túltöltésgátló hatását. Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a csekély mennyiségben beadagolt bifenil-vegyület az akkumulátor teljesítményjellemzőit is tovább javítja, amire a szakirodalom adatainak ismeretében nem számíthattunk.
További előny, hogy a nemvizes elektrolit oldatban lévő tercier alkil-benzol-vegyület nagy (a lítium oxidációs potenciáljához viszonyított +4,6 V és +5,0 V közötti) oxidációs potenciálja következtében nagy (például 4,2 V-ot meghaladó) helyi feszültségen nem bomlik el akkor sem, ha az akkumulátort magas (például 40°C vagy azt meghaladó) hőmérsékleten használjuk, és a töltési - kisütési műveletet a szokásos feszültségen ismételjük meg.
Csekély mennyiségű (0,1-1,5 tömeg %) bifenil-vegyület önmagában adagolva nem képes meggátolni az akkumulátor túltöltődését. Azt tapasztaltuk azonban, hogy ilyen mennyiségű bifenil-vegyület hatásosan javítja az akkumulátor teljesítményjellemzőit, ha azt tercier alkil-benzol-vegyülettel együtt használjuk. Megítélésünk szerint ez arra vezethető vissza, hogy a bifenil-vegyület csak kis mértékben bomlik. Továbbá, a tercier alkil-benzol-vegyület túltöltésgátló hatása következtében a találmány szerinti akkumulátor még 300 túltöltési ciklus végrehajtása után is biztonságosan használható. A találmány szerint tehát olyan lítium akkumulátor alakítható ki, ami nemcsak a túltöltés körülményeit viseli el nagy biztonsággal, hanem egyúttal kitűnő teljesítményjellemzőkkel (így kedvező cik-lusjellemzőkkel, elektromos kapacitással és tárolásállósággal) is rendelkezik.
A nemvizes oldószert és elektrolitot tartalmazó elektrolit oldatban feloldandó tercier alkil-benzol-vegyületek közül példaként a következőket soroljuk fel: terc-butil
- 9 -benzol, 1-fluor-4-terc-butil-benzol, 1-klór-4-terc-butil-benzol, 1-bróm-4-terc-butil-benzol, l-jód-4-terc-butil-benzol, 5-terc-butil-m-xilol, 4-terc-butil-tioluol, 3,5-di-terc-butil-toluol, 1,3-di-terc-butil-benzol, 1,4-di-terc-butil-benzol, 1,3,5-tri-terc-butil-benzol, terc-pentil-benzol [(1 -etil-1 -metil-propil)-benzol], (1,1 -dietil-propil)-benzol, (1,1 -dimetil-butil)-benzol, (1,1,2-trimetil-propil)-benzol, 1-fluor-4-terc-pentil-benzol, 1-klór-4-terc-pentil-benzol, 1-bróm-4-terc-pentil-benzol, 1-jód-4-terc-pentil-benzol, 5-terc-pentil-m-xilol, 1-metil-4-terc-pentil-benzol, 3,5-di-terc-pentil-toluol, 1,3-di-terc-pentil-benzol, 1,4-di-terc-pentil-benzol és 1,3,5-tri-terc-pentil-benzol.
A tercier alkil-benzol-vegyületeket egyedi vegyületek vagy két vagy több vegyület keveréke formájában egyaránt használhatjuk.
A találmány szerinti nemvizes elektrolit oldathoz adandó tercier alkil-benzol-vegyületek előnyös képviselői azok az (R1)(R2)(R3)C-p1 általános képletű vegyületek, amelyekben R 2-4 szénatomos alkilcsoportot jelent, R és R azonos vagy eltérő 1-4 szénatomos alkilcsoportot jelent, és φ1 a gyűrűn adott esetben 1-5 szubsztituenst hordozó benzolgyűrűt képvisel. Ilyen vegyületek felhasználásával különösen jól javíthatók a nemvizes elektrolit oldat ciklusjellemzői.
Az (Η1)(Η2)(Η3)Ο-φ1 általános képletben R1 alkilcsoportként előnyösen etil-, propil- vagy butilcsoportot, míg R2 és R3 alkilcsoportként előnyösen egymástól függetlenül metil-, etil-, propil- vagy butilcsoportot jelenthet. Az alkilcsoportok egyenes és elágazó láncú csoportok egyaránt lehetnek.
A φ1 helyén álló, adott esetben 1-5 szubsztituenst hordozó benzolgyűrű szubsztituensei előnyösen azonos vagy eltérő egyenesláncő alkilcsoportok (így metil-, etilpropil- vagy butilcsoport) vagy elágazó láncúő alkilcsoportok (így izopropil-, izobutil-, szek-butil-, terc-butil- vagy terc-pentil-csoport) lehetnek. A benzolgyűrűhöz adott esetben kapcsolódó szubsztituensek a következők is lehetnek: 3-6 szénatomos cikloalkilcsoport, így ciklopropil- vagy ciklohexilcsoport; fenilcsoport; benzilcsoport; alkilezett fenil- vagy benzilcsoport, így tolil-, terc-butil-fenil-, terc-butil-benzil- vagy terc-pentil-fe io .:.. ·..· ··;· »Μ· nil-csoport; továbbá halogénatom, így fluor-, klór-, bróm- vagy jódatom. A benzolgyűrűhöz adott esetben kapcsolódó szubsztituensek előnyös képviselői az 1-12 szénatomos szénhidrogéncsoportok és a halogénatomok.
A fenti tercier alkil-benzol-vegyületek közül példaként a következőket soroljuk fel: terc-pentil-benzol, (1-etil-1-metil-propil)-benzol, (1,1-dietil-propil)-benzol, (1,1-dimetil-butil)-benzol, (1-etil-1-metil-butil)-benzol, (1 -etil-1 -etil-butil)-benzol és (1,1,2-trimetil-propil)-benzol. A tercier pentil-benzol-származékok például a következők lehetnek: 1-metil-4-terc-pentil-benzol, 5-terc-pentil-m-xilol, 1,3-di-terc-pentil-benzol, 1,4-di-terc -pentil-benzol, 1,3,5-tri-terc-pentil-benzol, 4-bróm-terc-pentil-benzol, 4-fluor-terc-pentil-benzol, 4-klór-terc-pentil-benzol és 4-jód-terc-pentil-benzol.
A bifenil-vegyületek közül példaként a következőket soroljuk fel: bifenil, o-terfenil, m-terfenil, p-terfenil, 4-metil-bifenil, 4-etil-bifenil és 4-terc-butil-bifenil.
Azt tapasztaltuk, hogy ha a terc-butil-benzol vagy egy hasonló nagy (4,8 V és 5,0 V közötti) oxidációs potenciálú tercier alkil-benzol-vegyület egy részét kis (4,5 V) oxidációs potenciálú bifenil-vegyülettel (például o-terfenillel) helyettesítjük, nő az akkumulátor felhasználhatósának biztonsága a túltöltés körülményei között.
Ha a tercier alkil-benzol-vegyület egy részét bifenil-vegyületre cseréljük, a tercier alkil-benzol-vegyület mennyisége a bifenil-vegyület mennyiségének előnyösen legföljebb tízszerese, célszerűen 0,3-5-szöröse, különösen előnyösen 0,5-3-szorosa lehet.
Miként már közöltük, tercier alkil-benzol-vegyület és attól eltérő oxidációs potenciálú bifenil-vegyület kombinált használatával az akkumulátor túltöltési körülmények között mutatott felhasználási biztonsága és az akkumulátor teljesítményjellemzői igen előnyösen javíthatók.
Ha a tercier alkil-benzol-vegyület mennyisége túl nagy, megváltozhat az elektrolit oldat elektromos vezetőképessége, ami az akkumulátor teljesítményjellemzőinek romlását eredményezheti. Ha a tercier alkil-benzol-vegyület mennyisége túl kevés, a
-11kívánt túltöltésállóság nem érhető el. Ennek megfelelően a tercier alkil-benzol-vegyület mennyisége előnyösen 0,1-10 tömeg %, célszerűen 1-5 tömeg % lehet az elektrolit oldat tömegére vonatkoztatva.
Ha a bifenil-vegyület mennyisége túl nagy, a bifenil-vegyület már a normális működési körülmények között is elbomolhat az akkumulátorban, ami ronthatja az akkumulátor teljesítményjellemzőit. Ha a bifenil-vegyület mennyisége túl kevés, a kívánt túltöltésállóság és a teljesítményjellemzők kívánt javulása esetenként már nem érhető el. Ennek megfelelően a bifenil-vegyület mennyisége előnyösen 0,1-1,5 tömeg %, célszerűen 0,3-0,9 tömeg % lehet az elektrolit oldat tömegére vonatkoztatva.
A találmány szerinti nemvizes elektrolit oldat előállításához felhasználható nemvizes oldószerek például a következők lehetnek: gyűrűs karbonátok, így etilén-karbonát (EC), propilén-karbonát (PC), butilén-karbonát (BC) és vinilén-karbonát (VC); laktonok, így γ-butirolakton; lineáris karbonátok, így dimetil-karbonát (DMC), metil-etil-karbonát (MEC) és dietil-karbonát (DEC); éterek, így tetrahidrofurán, 2-metil-tetrahidrofurán, 1,4-dioxán, 1,2-dimetoxi-etán, 1,2-dietoxi-etán és 1,2-dibutoxi-etán; nitrilek, így acetonitril; észterek, így metil-propionát, metil-pivalát és oktil-pivalát; és amidok, így dimetil-formamid.
A nemvizes oldószerek egyedi vegyületek vagy két vagy több vegyület keverékei egyaránt lehetnek. A lehetséges oldószerkombinációkkal kapcsolatban semmiféle korlátozás nem áll fenn. A lehetséges oldószerkombinációk közül példaként a gyűrűs karbonát és lineáris karbonát kombinációját, a gyűrűs karbonát és lakton kimbinációját, továbbá a három gyűrűs karbonát és egy lineáris karbonát kombinációját említjük meg.
A nemvizes elektrolit oldat kialakítása céljából a nemvizes oldószerben feloldandó elektrolitok közül példaként a következőket említjük meg: LiPF6, LiBF4, LiCIO4, LiN(SO2CF3)2, LíN(SO2C2F5)2, LiC(SO2CF3)2, LíPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3, LíPF3(CF3)3, LíPF3(ízo-C3F7)3 és LiPF5(izo-C3F7). Az elektrolitokat egyedi vegyületek vagy két vagy
-12több vegyület kombinációja formájában egyaránt használhatjuk. Az elektrolitot rendszerint 0,1-3 mólos, előnyösen 0,5-1,5 mólos elektrolit oldat kialakításához szükséges mennyiségben adjuk a nemvizes oldószerhez.
Az elektrolit oldatot például úgy állíthtjuk elő, hogy összekeverjük a nemvizes oldószereket, a keverékben feloldjuk az elektrolitot, és az oldatban legalább egy tercier alkil-benzol-vegyületet és adott esetben legalább egy bifenil-vegyületet oldunk.
A találmány szerinti elektrolit oldat előnyösen használható akkumulátorok, elsősorban lítium akkumulátorok gyártásához. Az akkumulátorok gyártásához felhasználandó, az elektrolit oldattól eltérő komponensek köre nem korlátozott; erre a célra számos ismert anyag és komponens használható.
A pozitív elektróda aktív anyaga előnyösen lítiumot és kobaltot vagy nikkelt tartalmazó összetett fémoxid lehet. Az összetett fémoxidok közül példaként a következőket említjük meg: LiCoO2, LiNiO2, LiCo1.xNixO2 (0,01 <x<1) és LiMn2O4. Erre a célra keverékeket, például LiCoO2 és LiNiO2 keverékét, LiCoO2 és LiMn2O4 keverékét, és LiMn2O4 és LiNiO2 keverékét is használhatjuk.
A pozitív elektródát például úgy állíthatjuk elő, hogy a fenti aktív anyag, egy elektromosan vezető anyag (például acetilénkorom vagy szénkorom) és egy kötőanyag [például poli(tetrafluor-etilén) (PTFE), poli(vinilidén-fluorid) (PVDF), sztirol-butadién kopolimer (SBR), akrilnitril-butadién kopolimer (NBR) vagy karboxi-metil-cellulóz (CMC)] keverékét összegyúrjuk, az így kapott pozitív elektróda-masszával kollektort, például alumínium fóliát, rozsdamentes acélfóliát vagy símítólemezt vonunk be, és a bevont készítményt csökkentett nyomáson körülbelül 2 órán át körülbelül 50-250°C hőmérsékleten tartjuk.
A negatív elektróda aktív anyagaként például fém lítiumot, lítium ötvözeteket, lítium beágyazására és kibocsátására képes szénalapú anyagokat [így hőbontásnak alávetett szénanyagokat, kokszféleségeket, grafitféleségeket (természetes és mesterséges grafitfajtákat), hőkezelt szerves polimereket, szénalapú rostokat] és össze
-13- z <
tett ón-oxidokat használhatunk. Előnyösen olyan szénalapú anyagokat használunk, amelyek grafit kristályszerkezetűek, és a 002 rácsfelület rácstávolsága (azaz a d002 rácstávolság) 0,335 nm és 0,340 nm közötti érték. Ha a negatív elektróda aktív anyaga poralakú anyagként áll rendelkezésre (ilyenek például a különféle szénporok), ezeket előnyösen kötőanyaggal egyesítve használjuk fel. Kötőanyagként például etilén-propilén-dién terpolimert (EPDM), poli(tetrafluor-etilén)-t (PTFE), poli(vinilidén-fluorid)-ot (PVDF), sztirol-butadién kopolimert (SBR), akrilnitril-butadién kopolimert (NBR) vagy karboxi-metil-cellulózt (CMC) használhatunk.
A találmány szerinti nemvizes akkumulátor szerkezetére vonatkozóan nincsenek különösebb korlátozások. A nemvizes akkumulátor például pozitív elektródát, negatív elektródát és szeparátort egy vagy több rétegben tartalmazó gombakkumulátor, vagy pozitív elektródát, negatív elektródát és szeparátor tekercset tartalmazó hengeres vagy prizmás akkumulátor lehet. Szeparátorokként például mikroporózus filmeket, továbbá szövött és nemszövött textíliákat használhatunk.
A találmány szerinti lítium akkumulátorok kitűnő ciklusjellemzőkkel rendelkeznek, amit még nagy munkafeszültségen (például 4,2 V-ot meghaladó, sőt akár 4,3 V maximális munkafeszültségen) is hosszú időn át megtartanak. A letörési feszültség 2,0 V vagy annál nagyobb, sőt akár 2,5 V vagy annál is nagyobb érték lehet. Az árammal kapcsolatban nincsenek kikötések. Az akkumulátor rendszerint 0,1 C és 3 C közötti állandó árammal működik. A találmány szerinti lítium akkumulátor széles (például -40°C és 100°C közötti, előnyösen 0°C és 80°C közötti) hőmérséklet-tartományon belül tölthető és kisüthető.
A találmány további részleteit a következő példákkal és összehasonlító példákkal szemléltetjük.
-14- -,Τ *·»’
1. példa
Az elektrolit oldat előállítása:
A komponensek összekeverésével EC-t, PC-t és DEC-t 30:5:65 térfogatarányban tartalmazó nemvizes elegyet állítottunk elő, amiben LiPF6-ot oldva 1 mólos elektrolit oldatot készítettünk. Az elektrolit oldathoz 2,5 tömeg % terc-butil-benzolt és 0,9 tömeg % bifenilt adtunk.
A lítium akkumulátor előállítása és telepjellemzőinek mérése:
tömeg % LiCoO2-ot (a pozitív elektróda aktív anyaga) 5 tömeg % acetilénkorommal (elektromosan vezető anyag) és 5 tömeg % poli(vinilidén-fluorid)-dal (kötőanyag) kevertünk össze. A keverékhez 1-metil-2-pirrolidont adtunk. A kapott szuszpenziót alumínium fóliára vittük fel, a bevont fóliát megszárítottuk, majd préseltük. így kaptuk a pozitív elektródát.
tömeg % mesterséges grafitot (a negatív elektróda aktív anyaga) 5 tömeg % poli(vinilidén-fluorid)-dal (kötőanyag) kevertünk össze. A keverékhez 1-metil-2-pirrolidont adtunk. A kapott szuszpenziót rézfóliára vittük fel, a bevont fóliát megszárítottuk, majd préseltük. így kaptuk a negatív elektródát.
A pozitív és a negatív elektróda, egy mikroporózus polipropilén film szeparátor és az elektrolit oldat felhasználásával 18650-es méretű (átmérő: 18 mm; vastagság: 65 mm) hengeres akkumulátort készítettünk. Az akkumulátort nyomáscsökkentő nyílással és belső árammegszakítóval szereltük fel.
Az akkumulátort magas hőmérsékleten (45°C-on) állandó feszültségen állandó elektromos árammal (1,45 A, 1 C) 4,2 V eléréséig töltöttük fel. A teljes feltöltési időtartam 3 óra volt. Ezután az akkumulátort 1,45 A (1 C) állandó erősségű áramot leadva 2,5 V végfeszültség eléréséig kisütöttük. Ezt a töltési - kisütési ciklust megismételtük.
Az akkumulátor kezdeti kisütési kapacitása lényegében megegyezett az 1. összehasonlító példa szerinti akkumulátoréval, ami elektrolit oldatként EC, PC és DEC 30:5:65 térfogatarányú elegyével készített 1 mólos LiPF6 oldatot tartalmazott.
-15- .:.. ·..· ··:· ·„’
A töltési - kisütési ciklust 300-szor ismételtük meg. A 300. ismétlés után az akkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték (100 %) 84,4 %-a volt. Az akkumulátor alacsony hőmérsékleten való tárolási stabilitása is jó volt.
A 300 töltési - kisütési ciklusnak alávetett akkumulátort ezután túltöltésnek vetettük alá úgy, hogy a teljesen feltöltött akkumulátort szobahőmérsékleten (20°C-on) állandó erősségű árammal (2,9 A, 2C) tovább töltöttük. Megállapítottuk, hogy az áram 212 perc elteltével megszakadt. Az akkumulátor legmagasabb felületi hőmérséklete az áram megszakadása után 67°C volt.
Az akkumulátor anyagait és az vizsgálatok eredményeit az 1. táblázatban közöljük.
2. példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldatban a bifenil mennyiségét 0,5 tömeg %-ra módosítottuk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
3. példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldatban a bifenil mennyiségét 1,3 tömeg %-ra módosítottuk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
4. példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldatban bifenil helyett 0,9 tömeg % o-terfenilt használtunk.
-16Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
5. példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldatban terc-butil-benzol helyett 2,5 tömeg % terc-pentil-benzolt, bifenil helyett pedig 0,9 tömeg % 4-etil-bifenilt használtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
6. példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldatban terc-alkil-benzol-vegyületként 2 tömeg % terc-butil-benzolt és 2 tömeg % terc-pentil-benzolt, bifenil-vegyületként pedig 0,5 tömeg % 4-metil-bifenilt használtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
1. összehasonlító példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz sem terc-alkil-benzol-vegyületet, sem bifenil-vegyületet nem adtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadá
-17sáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
2. összehasonlító példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz 1,3 tömeg % bifenil-vegyületet adtunk, de terc-alkil-benzol-vegyületet nem adtunk be.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
3. összehasonlító példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz 4 tömeg % bifenil-vegyületet adtunk, de terc-alkil-benzol-vegyületet nem adtunk be.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
7. példa
Az 5. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az akkumulátor előállítása során a pozitív elektróda aktív anyagaként LiNi0 8Co0 2O2-t használtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
4. összehasonlító példa
A 7. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz sem terc-alkil-benzol-vegyületet, sem bifenil-vegyületet nem adtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat és a mért telepjellemzőket az 1. táblázatban közöljük.
8. példa
Az 1. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldatban terc-butil-benzol helyett 3,0 tömeg % 4-fluor-terc-pentil-benzolt használtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
5. összehasonlító példa
Az 1. összehasonlító példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz 3,0 tömeg % toluolt és 0,5 tömeg % bifenilt adtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
6. összehasonlító példa
Az 1. összehasonlító példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz 3,0 tömeg % n-butil-benzolt és 0,5 tömeg % bifenilt adtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
7. összehasonlító példa
Az 1. összehasonlító példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz 3,0 tömeg % di-n-butil-ftalátot és 0,5 tömeg % bifenilt adtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
8. összehasonlító példa
Az 1. összehasonlító példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy az elektrolit oldathoz 3,0 tömeg % 4-fluor-toluolt és 0,5 tömeg % bifenilt adtunk.
Az akkumulátor készítéséhez felhasznált anyagokat, a 300. töltési - kisütési ciklus után észlelt kisütési kapacitást (a kezdeti érték %-ában), az áram megszakadásáig eltelt időt és az áram megszakadása után észlelt legnagyobb felületi hőmérsékletet az 1. táblázatban közöljük.
1. táblázat
| A pél- Az elektródák da sor- anyaga száma pozitív/negatív | Terc-alkil-benzol- és Elektrolit oldat és bifenil-vegyület (és az oldószer öszmennyisége töm. %) szetétele, térf.% | Mért jellemzők Árammegszakadás időpontja, Tmax, megtartott kapacitás | |
| 1. LiCoO2/mesterséges grafit | terc-butil-benzol (2,5) bifenil (0,9) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 22 perc; 67°C; 84,4 % |
| 2. LiCoO2/mesterséges grafit | terc-butil-benzol (2,5) bifenil (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 24 perc; 69°C; 84,0 % |
| 3. LiCoO2/mes terséges grafit | terc-butil-benzol (2,5) bifenil (1,3) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 20 perc; 66°C; 82,7 % |
| 4. LiCoO2/mes terséges grafit | terc-butil-benzol (2,5) o-terfenil (0,9) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 22 perc; 67°C; 84,3 % |
| A pél- Az elektródák da sor- anyaga száma pozitív/negatív | Terc-alkil-benzol- és bifenil-vegyület (és mennyisége töm. %) | Elektrolit oldat és Mért jellemzők | |
| az oldószer öszszetétele, térf.% | Arammegszakadás időpontja, Tmax, megtartott kapacitás | ||
| 5. LiCoO2/mes terséges grafit | terc-pentil-benzol (2,5) 1 M LiPF6 4-etil-bifenil (0,9) EC/PC/DEC 30/5/65 | 21 perc; 66°C; 82,3 % | |
| 6. LiCoO2/mes terséges grafit | terc-pentil-benzol (2) terc-butil-benzol (2) 4-metil-bifenil (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 21 perc; 66°C; 85,1 % |
| 1.öh. LiCoO2/mes terséges grafit | nincs | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 31 perc; hm. 82,8 % |
| 2.öh. LiCoO2/mes terséges grafit | bifenil (1,3) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 31 perc; hm. 78,3 % |
| 3.öh. LiCoO2/mes terséges grafit | bifenil (4) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 18 perc; 83°C 72,1 % |
| 7. komplex/mes terséges grafit | terc-pentil-benzol (2,5) 1 M LiPF6 4-etil-bifenil (0,9) EC/PC/DEC 30/5/65 | 21 perc; 67°C; 82,5 % | |
| 4.öh. komplex/mes terséges grafit | nincs | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 31 perc; hm. 80,4 % |
| 8. LiCoO2/mes terséges grafit | 4-fIuor-terc-pentil- -benzol (3) bifenil (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 23 perc; 68°C; 84,3 % |
| 5.öh. LiCoO2/mes terséges grafit | toluol (3) bifenil (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 31 perc; hm. 81,2 % |
| 6.öh. LiCoO2/mes terséges grafit | n-butil-benzol (3) bifenil (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 31 perc; hm. 80,1 % |
| 7.öh. LiCoO2/mes terséges grafit | di-n-butil-ftalát (3) bifenil (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 31 perc; hm. 78,4 % |
| 8,öh. LiCoO2/mes terséges grafit | 4-fluor-toluol (3) bifenil (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 25 perc; hm. 79,8 % |
-21Megjegyzések az 1. táblázathoz:
komplex = LiNi08.Co02.O2 összetételű oxid
Tmax = legnagyobb hőmérséklet az áram megszakadása után öh = összehasonlító példa hm = hőmérséklet-megfutás megtartott kapacitás = a 300 töltési - kisütési ciklus után mért kisütési kapacitás a kezdeti kisütési kapacitás %-ában.
Az 1-8. példában a túltöltés körülményei között kellő mennyiségű kobalt vagy nikkel rakódott le a negatív elektródán, Ebből és az 1. táblázat adataiból ks megállapítható, hogy a találmány szerinti akkumulátorok ciklusjellemzőik és túltöltésállóságuk szempontjából egyaránt felülmúlják az összehasonlító példák szerinti (a technika állását szemléltető) akkumulátorokat.
11, példa
Az elektrolit oldat előállítása:
A komponensek összekeverésével EC-t, PC-t és DEC-t 30:5:65 térfogatarányban tartalmazó nemvizes elegyet állítottunk elő, amiben LiPF6-ot oldva 1 mólos elektrolit oldatot készítettünk. Az elektrolit oldathoz 2,0 tömeg % terc-pentil-benzolt adtunk.
A lítium akkumulátor előállítása és telepjellemzőinek mérése:
tömeg % LiCoO2-ot (a pozitív elektróda aktív anyaga) 10 tömeg % acetilénkorommal (elektromosan vezető anyag) és 10 tömeg % poli(vinilidén-fluorid)-dal (kötőanyag) kevertünk össze. A keverékhez 1-metil-2-pirrolidont adtunk. A kapott szuszpenziót alumínium fóliára vittük fel, a bevont fóliát megszárítottuk, majd préseltük. így kaptuk a pozitív elektródát.
tömeg % mesterséges grafitot (a negatív elektróda aktív anyaga) 10 tömeg % poli(vinilidén-fluorid)-dal (kötőanyag) kevertünk össze. A keverékhez 1-metil-2-pirrolidont adtunk. A kapott szuszpenziót rézfóliára vittük fel, a bevont fóliát megszárítottuk, majd préseltük. így kaptuk a negatív elektródát.
-22A felsorolt anyagokat és egy mikroporózus polipropilén film szeparátort gombakkumulátor-házba helyezve 20 mm átmérőjű, 3,2 mm vastag gombakkumulátort készítettünk.
Az akkumulátort szobahőmérsékleten (20°C-on) állandó feszültségen állandó elektromos árammal (0,8 mA) 4,2 V eléréséig töltöttük fel. A teljes feltöltési időtartam 5 óra volt. Ezután az akkumulátort 0,8 mA állandó erősségű áramot leadva 2,7 V végfeszültség eléréséig kisütöttük. Ezt a töltési - kisütési ciklust megismételtük.
Az akkumulátor kezdeti kisütési kapacitása lényegében megegyezett a 11. összehasonlító példa szerinti akkumulátoréval, ami elektrolit oldatként EC, PC és DEC 30:5:65 térfogatarányú elegyével készített 1 mólos LiPF6 oldatot tartalmazott.
A töltési - kisütési ciklust 50-szer ismételtük meg. Az 50. ismétlés után az akkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték (100 %) 92,8 %-a volt. Az akkumulátor alacsony hőmérsékleten való tárolási stabilitása is jó volt..
Az akkumulátor anyagait és a vizsgálatok eredményeit a 2. táblázatban közöljük.
12. példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldatban a terc-pentil-benzol mennyiségét 5,0 tömeg %-ra módosítottuk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 91,5 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
13. példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldatban a terc-pentil-benzol mennyiségét 0,5 tömeg %-ra módosítottuk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 90,3 %-.a volt.
-23Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
11. összehasonlító példa
A komponensek összekeverésével EC-t, PC-t és DEC-t 30:5:65 térfogatarányban tartalmazó nemvizes elegyet állítottunk elő, amiben LiPF6-ot oldva 1 mólos elektrolit oldatot készítettünk. Az elektrolit oldathoz nem adtunk tercier alkil-benzol-vegyületet.
A 11. példában leírtak szerint gombakkumulátort készítettünk, azzal a különbséggel, hogy a fenti összetételű nemvizes elektrolit oldatot használtuk. Ezt az akkumulátort vetettük alá a korábban ismertetett vizsgálatnak.
Az 50. töltési - kisütési ciklus Után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 82,6 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
14. példa
A komponensek összekeverésével EC-t, PC-t és DEC-t 30:5:65 térfogatarányban tartalmazó nemvizes elegyet állítottunk elő, amiben LiPF6-ot oldva 1 mólos elektrolit oldatot készítettünk. Az így kapott nemvizes elektrolit oldathoz 2,0 tömeg % terc-pentil-toluolt adtunk.
A 11. példában leírtak szerint gombakkumulátort készítettünk, azzal a különbséggel, hogy a fenti összetételű nemvizes elektrolit oldatot használtuk. Ezt az akkumulátort vetettük alá a korábban ismertetett vizsgálatnak.
A gombakkumulátor kezdeti kisütési kapacitása lényegében megegyezett a 11. összehasonlító példa szerinti akkumulátoréval, amelyben az elektrolit-oldat nem tartalmazott tercier alkil-benzol-vegyületet.
-24- μλ ·::· J ..
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték (100 %) 92,1 %-.a volt. Az akkumulátor alacsony hőmérsékleten jó tárolásállósággal rendelkezett.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
15. példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldathoz 2,0 tömeg % (1,1-dietil-propil)-benzolt adtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 91,9 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
16. példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldat oldószereként EC, P C, DEC és DMC 30/5/30/5 térfogatarányú elegyélt használtuk, a negatív elektróda előállítására pedig mesterséges grafit helyett természetes grafitot használtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 92,8 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
17. példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldat oldószereként EC, PC, MEC és DMC 30/5/50/15 térfogatarányú elegyét használtuk, és a pozitív elektróda aktív anyagaként LiCoO2 helyett
LiNi08Co0 2O2-t használtunk.
-25Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 91,1 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
18. példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldat oldószereként EC, PC, DEC és DMC 30/5/30/35 térfogatarányú elegyét használtuk, és a pozitív elektróda aktív anyagaként LíCoO2 helyett LiMn2O4-t használtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 92,6 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
19. példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldathoz adalékanyagként 3,0 tömeg % 4-fluor-terc-pentil-benzolt adtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 92,7 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
12. összehasonlító példa
A 11. példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldathoz adalékanyagként 3,0 tömeg % toluolt adtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 92,7 %-.a volt.
-26- χ..<
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
13. összehasonlító példa
A 11. összehasonlító példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldathoz adalékanyagként 3,0 tömeg % n-butil-benzolt adtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 79,7 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
14. összehasonlító példa
A 11. összehasonlító példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldathoz adalékanyagként 3,0 tömeg % di-n-butil-ftalátot adtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 78,1 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
15. összehasonlító példa
A 11. összehasonlító példában leírtak szerint jártunk el, azzal a különbséggel, hogy a nemvizes elektrolit oldathoz adalékanyagként 3,0 tömeg % 4-fluor toluolt adtunk.
Az 50. töltési - kisütési ciklus után a gombakkumulátor kisütési kapacitása a kezdeti érték 80,6 %-.a volt.
Az akkumulátor anyagait és az akkumulátor teljesítményjellemzőit a 2. táblázatban közöljük.
2. táblázat
| A pél- Az elektródák da sor- anyaga | Adalékanyag és mennyisége, torn eq %) | Elektrolit oldat és az oldószer öszszetétele, térf.% | Kezdeti kisütési kapacitás (rel.ért.) és megtartott kapacitás, % | |
| számé | i pozitív/neqatív | |||
| 11. | LiCoO2/mesterséges grafit | terc-pentil-benzol (2,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 1,03; 92,8 % |
| 12. | LiCoO2/mesterséges grafit | terc-pentil-benzol (5,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 1,02; 91,5 % |
| 13. | LiCoO2/mesterséges grafit | terc-pentil-benzol (0,5) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 1,01; 90,3 % |
| 11. öh. | LiCoO2/mesterséges grafit | nincs | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 1,00; 82,6 % |
| 14. | LiCoO2/mesterséges grafit | 1-metil-4-terc-pentil-benzol (2,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 1,02; 92,1 % |
| 15. | LiCoO2/mesterséges grafit | (1,1-dietil-propil)- -benzol (2,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 1,02; 91,9 % |
| 16. | LiCoO2/természetes grafit | terc-pentil-benzol (2,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC/DMC 30/5/30/35 | 1,02; 92,8 % |
| 17. | komplex/mesterséges grafit | terc-pentil-benzol (2,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/MEC/DMC 30/5/50/15 | 1,15; 91,1 % |
| 18. | LiMn2O4/mesterséges grafit | terc-pentil-benzol (2,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC/DMC 30/5/30/35 | 0,99; 92,6 % |
| 19. | LiCoO2/mesterséges grafit | 4-fluor-terc-pentil-benzol (3,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 1,02; 92,7 % |
| 12. öh. | LiCoO2/mesterséges grafit | toluol (3,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 0,98; 81,3 % |
| 13. öh. | LiCoO2/mesterséges grafit | n-butil-benzol (3,0) | 1 M LiPF6 EC/PC/DEC 30/5/65 | 0,97; 79,7 % |
-28- ·::·:·?. χ ·.:
| A pél- Az elektródák Adalékanyag és da sor- anyaga mennyisége, tö- száma pozitiv/negatív meg %) | Elektrolit oldat és Kezdeti kisütési kapaaz oldószer ősz- citás (rel.ért.) és megszetétele, térf.% tartott kapacitás, % |
| 14. LiCoO2/mes- di-n-butil-ftalát öh. terséges grafit (3,0) | 1 M LiPF6 0,97; 78,1 % EC/PC/DEC 30/5/65 |
| 15. LiCoO2/mes- 4-fluor-toluol öh. terséges grafit (3,0) | 1 M LiPF6 0,98; 80,6 % EC/PC/DEC 30/5/65 |
Megjegyzések a 2. táblázathoz:
öh = összehasonlító példa rel.ért. = a 11. összehasonlító példához viszonyított adat komplex = LiNi08Co02O2
Miként az adatokból megállapítható, a találmány szerint túltöltési körülmények között is nagy biztonsággal használható, kitűnő telepjellemzőkkel (ezen belül igen jó ciklusjellemzőkkel, elektromos kapacitással és tárolásállósággal) rendelkező lítium akkumulátorok alakíthatók ki.
Claims (15)
- -2 9- .f .7 <’Szabadalmi igénypontok1. Nemvizes elektrolit oldat lítium akkumulátorokhoz, ami nemvizes oldószert és elektrolitot tartalmaz, azzal jellemezve, hogy 0,1-10 tömeg % tercier alkil-benzolvegyületet és 0,1-1,5 tömeg % bifenil-vegyületet is tartalmaz.
- 2. Az 1. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy tercier alkil-benzol-vegyületként (R^R^fR^C-p1 általános képletű vegyületet tartalmaz, amelyben R1, R2 és R3 azonos vagy eltérő 1-4 szénatomos alkilcsoportot jelent, és φ1 a gyűrűn adott esetben 1-5 szubsztituenst hordozó benzolgyűrűt képvisel.
- 3. A 2. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy a benzolgyűrűn további szubsztituenst nem hordozó tercier alkil-benzol-vegyületet tartalmaz.
- 4. A 2. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy tercier alkil-benzol-vegyületként terc-butil-benzolt tartalmaz.
- 5. A 2. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy tercier alkil-benzol-vegyületként terc-pentil-benzolt tartalmaz.
- 6. A 2. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy a benzolgyűrűn 1-5 szénhidrogén-csoporttal és/vagy halogénatommal szubsztituált tercier alkil-benzol-vegyületet tartalmaz.
- 7. Az 1. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy bifenil-vegyületként φ2-φ3 általános képletű vegyületet tartalmaz, amelyben φ2 és φ3 azonos vagy eltérő, a gyűrűn adott esetben 1-5 szubsztituenst hordozó benzolgyűrűt képvisel.
- 8. A 7. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy bifenil-vegyületként bifenilt, o-terfenilt, m-terfenilt, p-terfenilt, 4-metil-bifenilt, 4-etil-bifenilt vagy 4-terc-butil-bifenilt tartalmaz.
- 9. Az 1. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy olyan bifenil-vegyületet tartalmaz, amelynek oxidációs potenciálja 4,5 V vagy annál kisebb.
- 10. Az 1. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy nemvizes oldószerként etilén-karbonátot, propilén-karbonátot, butilén-karbonátot, vinilén-karbo nátot, γ-butirolaktont, dimetil-karbonátot, metil-etil-karbonátot, dietil-karbonátot, tetrahidrofuránt, 2-metil-tetrahidrofuránt, 1,4-dioxánt, 1,2-dimetoxi-etánt, 1,2-dietoxi-etánt, 1,2-dibutoxi-etánt, acetonitrilt, metil-propionátot, metil-pivalátot, oktil-pivalátot vagy dimetil-formamidot vagy ezek tetszőleges összetételű elegyét tartalmazza.
- 11. Nemvizes elektrolit oldat lítium akkumulátorokhoz, ami nemvizes oldószert és elektrolitot tartalmaz, azzal jellemezve, hogy 5-13 szénatomos tercier alkilcsoportot tartalmazó tercier alkil-benzol-vegyületet is tartalmaz 0,1-20 tömeg % mennyiségben.
- 12. A 11. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy tercier alkil-benzol-vegyületként terc-pentil-benzolt tartalmaz.
- 13. A 11. igénypont szerinti elektrolit oldat, azzal jellemezve, hogy nemvizes oldószerként etilén-karbonátot, propilén-karbonátot, butilén-karbonátot, vinilén-karbonátot, γ-butirolaktont, dimetil-karbonátot, metil-etil-karbonátot, dietil-karbonátot, tetrahidrofuránt, 2-metil-tetrahidrofuránt, 1,4-dioxánt, 1,2-dimetoxi-etánt, 1,2-dietoxi-etánt, 1,2-dibutoxi-etánt, acetonitrilt, metil-propionátot, metil-pivalátot, oktil-pivalátot vagy dimetil-formamidot vagy ezek tetszőleges összetételű elegyét tartalmazza.
- 14. Lítium akkumulátor, ami lítium és kobalt, nikkel vagy mangán összetett oxidjából kialakított pozitív elektródát, fém lítiumból, lítium ötvözetből vagy lítium beágyazására és kibocsátására képes anyagból kialakított negatív elektródát, és az 1. igénypont szerinti nemvizes elektrolit oldatot tartalmaz.
- 15. Lítium akkumulátor, ami lítium és kobalt, nikkel vagy mangán összetett oxidjából kialakított pozitív elektródát, fém lítiumból, lítium ötvözetből vagy lítium beágyazására és kibocsátására képes anyagból kialakított negatív elektródát, és a 11. igénypont szerinti nemvizes elektrolit oldatot tartalmaz.A bejelentő helyett
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001015466 | 2001-01-24 | ||
| JP2001015467 | 2001-01-24 | ||
| PCT/JP2002/000518 WO2002059999A1 (en) | 2001-01-24 | 2002-01-24 | Nonaqueous electrolytic solution and lithium secondary batteries |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUP0303850A2 true HUP0303850A2 (hu) | 2004-03-01 |
| HUP0303850A3 HUP0303850A3 (en) | 2004-06-28 |
| HU228326B1 HU228326B1 (en) | 2013-03-28 |
Family
ID=26608193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0303850A HU228326B1 (en) | 2001-01-24 | 2002-01-24 | Nonaqueous electrolytic solution and lithium secondary batteries |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7294436B2 (hu) |
| EP (1) | EP1361622B1 (hu) |
| JP (1) | JP3580305B2 (hu) |
| KR (1) | KR100809892B1 (hu) |
| CN (1) | CN1249840C (hu) |
| AT (1) | ATE397793T1 (hu) |
| CA (1) | CA2435794C (hu) |
| DE (1) | DE60226951D1 (hu) |
| HU (1) | HU228326B1 (hu) |
| WO (1) | WO2002059999A1 (hu) |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3914048B2 (ja) * | 2001-12-21 | 2007-05-16 | 日立マクセル株式会社 | 非水二次電池及びこれを用いた携帯機器 |
| JP2004273153A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Sony Corp | 電池 |
| KR100527827B1 (ko) | 2003-03-13 | 2005-11-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | 비수성 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| KR100471973B1 (ko) * | 2003-04-03 | 2005-03-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 비수성 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| US7968235B2 (en) * | 2003-07-17 | 2011-06-28 | Uchicago Argonne Llc | Long life lithium batteries with stabilized electrodes |
| EP1528616B1 (en) * | 2003-10-31 | 2017-03-08 | Samsung SDI Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery comprising same |
| JP4326323B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2009-09-02 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質電池 |
| EP1728291B1 (en) * | 2004-02-10 | 2018-04-04 | LG Chem, Ltd. | Non-aqueous-electrolyte and lithium secondary battery using the same |
| WO2005091423A1 (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Ube Industries, Ltd. | リチウム二次電池用非水電解液 |
| JP4819795B2 (ja) * | 2004-04-01 | 2011-11-24 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | リチウムイオン電池電解質及びリチウムイオン電池 |
| JP5053834B2 (ja) * | 2004-04-01 | 2012-10-24 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 再充電可能なリチウム−イオンバッテリーの過放電保護のためのレドックスシャトル |
| US9012096B2 (en) * | 2004-05-28 | 2015-04-21 | Uchicago Argonne, Llc | Long life lithium batteries with stabilized electrodes |
| US7611801B2 (en) | 2004-10-13 | 2009-11-03 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte, rechargeable lithium battery, and rechargeable battery system |
| JP5073161B2 (ja) | 2004-10-13 | 2012-11-14 | 三星エスディアイ株式会社 | リチウム二次電池用の非水電解液およびリチウム二次電池および二次電池システム |
| CN100550504C (zh) * | 2004-12-24 | 2009-10-14 | 松下电器产业株式会社 | 用于二次电池的非水电解质和包含该非水电解质的二次电池 |
| KR100703845B1 (ko) * | 2004-12-28 | 2007-04-04 | 제일모직주식회사 | 리튬이차전지용 비수전해액 및 그를 포함하는 리튬이차전지 |
| US7851092B2 (en) * | 2005-03-02 | 2010-12-14 | U Chicago Argonne Llc | Redox shuttles for overcharge protection of lithium batteries |
| WO2006116251A2 (en) * | 2005-04-26 | 2006-11-02 | The University Of Chicago | Processes for making dense, spherical, active materials for lithium-ion cells |
| US7615317B2 (en) * | 2005-05-17 | 2009-11-10 | 3M Innovative Properties Company | N-oxide redox shuttles for rechargeable lithium-ion cell |
| US7615312B2 (en) * | 2005-05-17 | 2009-11-10 | 3M Innovative Properties Company | Substituted phenothiazine redox shuttles for rechargeable lithium-ion cell |
| KR100745732B1 (ko) * | 2005-06-14 | 2007-08-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지 |
| KR100803190B1 (ko) * | 2005-06-14 | 2008-02-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지 |
| CN100449852C (zh) * | 2005-10-18 | 2009-01-07 | 比亚迪股份有限公司 | 一种混合添加剂及其配制的锂离子二次电池电解液 |
| KR100812056B1 (ko) * | 2005-10-24 | 2008-03-07 | 주식회사 엘지화학 | 레독스 셔틀제의 수명 감소 억제제, 이를 포함하는 비수전해액 및 이차전지 |
| CN100517855C (zh) * | 2005-11-24 | 2009-07-22 | 比亚迪股份有限公司 | 电解液、含有该电解液的锂离子电池以及它们的制备方法 |
| US7968231B2 (en) * | 2005-12-23 | 2011-06-28 | U Chicago Argonne, Llc | Electrode materials and lithium battery systems |
| TWI338396B (en) * | 2006-01-17 | 2011-03-01 | Lg Chemical Ltd | Additives for non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same |
| US8367253B2 (en) * | 2006-02-02 | 2013-02-05 | U Chicago Argonne Llc | Lithium-ion batteries with intrinsic pulse overcharge protection |
| US20080193852A1 (en) * | 2006-02-03 | 2008-08-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery |
| US7585590B2 (en) * | 2006-02-17 | 2009-09-08 | 3M Innovative Properties Company | Rechargeable lithium-ion cell with triphenylamine redox shuttle |
| US8758945B2 (en) * | 2007-03-06 | 2014-06-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Overcharge protection by coupling redox shuttle chemistry with radical polymerization additives |
| JP5235405B2 (ja) | 2007-12-28 | 2013-07-10 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US8101302B2 (en) | 2008-02-12 | 2012-01-24 | 3M Innovative Properties Company | Redox shuttles for high voltage cathodes |
| US8277683B2 (en) * | 2008-05-30 | 2012-10-02 | Uchicago Argonne, Llc | Nano-sized structured layered positive electrode materials to enable high energy density and high rate capability lithium batteries |
| JP5708491B2 (ja) * | 2009-10-14 | 2015-04-30 | 宇部興産株式会社 | リチウム二次電池及びそれに用いられる非水電解液 |
| JP5154590B2 (ja) * | 2010-02-03 | 2013-02-27 | 株式会社日立製作所 | 過充電抑制剤並びにこれを用いた非水電解液及び二次電池 |
| US8968940B2 (en) | 2010-05-25 | 2015-03-03 | Uchicago Argonne, Llc | Redox shuttles for high voltage cathodes |
| US8877390B2 (en) | 2010-05-25 | 2014-11-04 | Uchicago Argonne, Llc | Redox shuttles for lithium ion batteries |
| US8609287B2 (en) | 2010-05-25 | 2013-12-17 | Uchicago Argonne, Llc | Polyether-functionalized redox shuttle additives for lithium ion batteries |
| KR20120126305A (ko) * | 2011-05-11 | 2012-11-21 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | 이차전지의 과충전 방지용 첨가제, 및 이를 포함하는 이차전지 비수전해액 |
| KR20140039254A (ko) | 2011-06-07 | 2014-04-01 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 플루오로카본 전해질 첨가제를 포함하는 리튬-이온 전기화학 전지 |
| WO2013032593A2 (en) | 2011-08-31 | 2013-03-07 | Uchicago Argonne, Llc | Redox shuttles for overcharge protection of lithium batteries |
| US9005822B2 (en) | 2013-03-06 | 2015-04-14 | Uchicago Argonne, Llc | Functional electrolyte for lithium-ion batteries |
| JP6208238B2 (ja) | 2013-07-01 | 2017-10-04 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| WO2015001717A1 (ja) | 2013-07-01 | 2015-01-08 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| CN105340123B (zh) | 2013-07-01 | 2018-01-05 | 三洋电机株式会社 | 非水电解质二次电池 |
| US10256508B2 (en) | 2013-07-01 | 2019-04-09 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP6088934B2 (ja) * | 2013-07-29 | 2017-03-01 | 富士フイルム株式会社 | 非水電解液および非水二次電池 |
| EP3051618B1 (en) | 2013-09-26 | 2018-11-14 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte battery using same |
| DE102014204497A1 (de) * | 2014-03-12 | 2015-09-17 | Robert Bosch Gmbh | Batteriezelle mit einer Elektrodenanordnung |
| US11735722B2 (en) | 2019-04-10 | 2023-08-22 | Global Graphene Group, Inc. | Method of producing conducting polymer network-enabled particulates of anode active material particles for lithium-ion batteries |
| US11881564B2 (en) | 2019-05-06 | 2024-01-23 | Global Graphene Group, Inc. | Method of improving the cycle stability of lithium metal secondary batteries |
| US11658290B2 (en) * | 2019-05-06 | 2023-05-23 | Global Graphene Group, Inc. | Lithium metal secondary battery containing a conducting polymer network-based anode-protecting layer |
| US11916223B2 (en) | 2019-05-09 | 2024-02-27 | Global Graphene Group, Inc. | Alkali metal-sulfur secondary battery containing conducting polymer network-protected cathode material particulates |
| US11302911B2 (en) | 2019-05-13 | 2022-04-12 | Global Graphene Group, Inc. | Particulates of polymer electrolyte-protected anode active material particles for lithium-ion batteries |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0536439A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-12 | Sony Corp | 非水電解液二次電池 |
| JP3809657B2 (ja) | 1994-03-07 | 2006-08-16 | ソニー株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| CA2156800C (en) | 1995-08-23 | 2003-04-29 | Huanyu Mao | Polymerizable aromatic additives for overcharge protection in non-aqueous rechargeable lithium batteries |
| CA2163187C (en) * | 1995-11-17 | 2003-04-15 | Huanyu Mao | Aromatic monomer gassing agents for protecting non-aqueous lithium batteries against overcharge |
| JP3275998B2 (ja) * | 1997-03-28 | 2002-04-22 | 日立マクセル株式会社 | 有機電解液二次電池 |
| CA2216898C (en) * | 1997-09-26 | 2005-03-22 | Moli Energy (1990) Limited | Improved additives for overcharge protection in non-aqueous rechargeable lithium batteries |
| JP3080609B2 (ja) * | 1998-07-31 | 2000-08-28 | 三洋電機株式会社 | 非水系電池用電解液およびこの電解液を用いた二次電池 |
| JP2939469B1 (ja) | 1998-07-31 | 1999-08-25 | 三洋電機株式会社 | 非水系電池用電解液およびこの電解液を用いた二次電池 |
| JP3558007B2 (ja) * | 1999-09-30 | 2004-08-25 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP2001210364A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液およびこれを用いた二次電池 |
| JP3475911B2 (ja) * | 2000-05-25 | 2003-12-10 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP2001357876A (ja) | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Nippon Steel Chem Co Ltd | リチウム電池 |
| KR20080026223A (ko) * | 2000-10-03 | 2008-03-24 | 우베 고산 가부시키가이샤 | 리튬 이차 전지 및 비수용성 전해 용액 |
| JP3610948B2 (ja) * | 2001-01-24 | 2005-01-19 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP4352622B2 (ja) * | 2001-03-06 | 2009-10-28 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 |
-
2002
- 2002-01-24 CA CA002435794A patent/CA2435794C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-24 DE DE60226951T patent/DE60226951D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-24 AT AT02716365T patent/ATE397793T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-24 US US10/466,913 patent/US7294436B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-24 WO PCT/JP2002/000518 patent/WO2002059999A1/ja not_active Ceased
- 2002-01-24 JP JP2002560224A patent/JP3580305B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-24 HU HU0303850A patent/HU228326B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2002-01-24 KR KR1020037009829A patent/KR100809892B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-24 CN CNB028071697A patent/CN1249840C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-24 EP EP02716365A patent/EP1361622B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2007
- 2007-10-24 US US11/923,261 patent/US7615316B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1498438A (zh) | 2004-05-19 |
| WO2002059999A1 (en) | 2002-08-01 |
| HU228326B1 (en) | 2013-03-28 |
| KR20030078891A (ko) | 2003-10-08 |
| EP1361622A1 (en) | 2003-11-12 |
| US20040121239A1 (en) | 2004-06-24 |
| KR100809892B1 (ko) | 2008-03-06 |
| US7294436B2 (en) | 2007-11-13 |
| JPWO2002059999A1 (ja) | 2004-05-27 |
| EP1361622A4 (en) | 2004-05-12 |
| US20080050658A1 (en) | 2008-02-28 |
| JP3580305B2 (ja) | 2004-10-20 |
| HK1064216A1 (en) | 2005-01-21 |
| US7615316B2 (en) | 2009-11-10 |
| HUP0303850A3 (en) | 2004-06-28 |
| DE60226951D1 (de) | 2008-07-17 |
| CA2435794C (en) | 2009-12-29 |
| CN1249840C (zh) | 2006-04-05 |
| ATE397793T1 (de) | 2008-06-15 |
| CA2435794A1 (en) | 2002-08-01 |
| EP1361622B1 (en) | 2008-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HUP0303850A2 (hu) | Nemvizes elektrolit oldat és lítium akkumulátor | |
| EP1324417B1 (en) | Lithium secondary cell and nonaqueous electrolyte | |
| CN110998959B (zh) | 具有提高的高温存储特性的锂二次电池 | |
| US6482550B1 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
| EP3457485A1 (en) | Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery comprising same | |
| EP1923948A1 (en) | Electrolyte for high voltage lithium rechargeable battery and battery employing the same | |
| JP2002260725A (ja) | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 | |
| US7998623B2 (en) | Electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery including the same | |
| JP4701599B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| JP4056302B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| KR100856370B1 (ko) | 비수성 전해액 및 리튬 2 차 전지 | |
| JP3580287B2 (ja) | リチウム二次電池およびその非水電解液 | |
| KR20060083252A (ko) | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| EP1716616B1 (en) | Non-aqueous electrolyte for battery | |
| JP2004063367A (ja) | リチウム二次電池とその非水電解液およびその安全性を確保する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees |