TW201817072A - 用於可充電式電池組之電解質溶液 - Google Patents

用於可充電式電池組之電解質溶液 Download PDF

Info

Publication number
TW201817072A
TW201817072A TW106114787A TW106114787A TW201817072A TW 201817072 A TW201817072 A TW 201817072A TW 106114787 A TW106114787 A TW 106114787A TW 106114787 A TW106114787 A TW 106114787A TW 201817072 A TW201817072 A TW 201817072A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrolyte solution
carbonate
total weight
electrolyte
amount
Prior art date
Application number
TW106114787A
Other languages
English (en)
Inventor
瑞米 派地邦
傑佛瑞 瑞蒙德 戴恩
夏建
Original Assignee
３Ｍ新設資產公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ３Ｍ新設資產公司 filed Critical ３Ｍ新設資產公司
Publication of TW201817072A publication Critical patent/TW201817072A/zh

Links

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
    • H01M10/052—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
    • H01M10/056—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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • 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
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

一種電解質溶液，該電解質溶液包括直鏈碳酸烷酯；鈍化劑，其包含碳酸伸乙烯酯、氟代碳酸伸乙酯、二氟碳酸伸乙酯、碳酸亞甲基伸乙酯、琥珀酸酐(SA)、或丙-1-烯-1,3-磺酸酯；及電解質鹽。以電解質溶液的總重量計，碳酸伸乙酯係以不大於5wt.%的量存在於該電解質溶液中。

Description

用於可充電式電池組之電解質溶液
本揭露係關於可用為可充電式電池組之電解質之組成物以及用於製備與使用該等組成物的方法。
多種電解質溶液已被引入用於二次電池組中。此類組成物描述於例如J.Electrochem.Soc.,2015,162(3),A330-A338；J.Electrochem.Soc.,2015,162(7),A1186-A1195；及J.Electrochem.Soc.,2015,162(7),A1170-A1174中。
在一些實施例中，提供一種電解質溶液。該電解質溶液包括直鏈碳酸烷酯；鈍化劑，其包含碳酸伸乙烯酯、氟代碳酸伸乙酯、二氟碳酸伸乙酯、碳酸亞甲基伸乙酯、琥珀酸酐(succunic anhydride,SA)、或丙-1-烯-1,3-磺酸酯；及電解質鹽。以電解質溶液的總重量計，碳酸伸乙酯係以不大於5wt.%的量存在於該電解質溶液中。
在一些實施例中，提供一電化學電池。該電池包括一正電極；一負電極；及前述之電解質溶液。
在一些實施例中，提供一操作一電化學電池的方法。該方法包括提供前述之電化學電池；及操作該電化學電池，以使該正電極達到至少為4.4V對Li/Li+之電壓。
本揭露之上述發明內容並非意欲說明本揭露之各實施例。本揭露一或多個實施例之細節亦都在底下的說明中提出。本揭露之其他特徵、目的及優點將經由本說明及申請專利範圍而被理解。
圖1係一電化學阻抗光譜(EIS)，以示範如何判斷Rct。
圖2顯示用於頻率響應分析儀(FRA)循環之週期固定之實驗程序。
圖3顯示於智能儲存實驗中，電化學電池電壓之一般曲線圖。
圖4顯示本揭露實施例之離子導電性測量之結果。
圖5顯示本揭露實施例之離子導電性測量之結果。
圖6A至圖6F係於本揭露之各種實施例中dQ/dV依據電壓而變動的圖。
圖7顯示本揭露之含有電解質之電化學電池之VC剩餘量(頂部)及EMC轉酯反應量(底部)依據最初VC含量而變動。
圖8A至圖8D顯示本揭露之比較例與實施例於FRA循環中之電荷轉移阻抗。
圖9A至圖9D顯示本發明之比較例與實施例在經20℃與55℃之長期循環之後，其放電容量保持性與電壓滯後現象。
最廣泛使用之鋰離子電池組(battery)電解質具有受限之熱安定性及高電壓安定性。電解質之熱降解及電化學降解被視為係鋰離子電池組性能隨時間降低的主因。與先進鋰離子電池係組相關聯的許多性能及安全性問題該電解質與該高反應性正電極或負電極之間發生非所欲之反應的直接或間接結果。此類反應導致循環數縮減、容量減退、氣體生成(會造成電池膨脹或排氣)、阻抗增加、及電池速率能力降低。將電極/電解質界面安定化對於控制此等非所欲之反應且使該等反應減至最少、及改善鋰離子電池組之循環數及電壓與溫度性能極限而言，係一項重要因子。
一般而言，將電極驅動至較大電壓極值(例如，4.4V vs.Li/Li+)或將電池暴露於較高溫度(例如，45℃)皆會加速此等非所欲之反應且擴大相關聯的問題。因此，當一般電級材料係用於市面上之鋰離子電池中時，其於電壓大於4.4V時可具有結構穩定性，此些材料係以截止電壓小於4.4V使用。舉例而言，於鋰離子電池中，儘管採用高達4.78V vs.Li/Li+之截止電壓具有結構穩定性，常見之電極材料Li[Ni0.4Mn0.4Co0.2]O2採用4.28V vs.Li/Li+之截止電壓。繼而，此較低之操作電壓，導致電化學電池具有比其他可能者顯著更低之能量密度。因此，電解質添加劑與溶劑摻合物仍係必須的，其能夠進一步改善鋰離子電池之高溫性能及安定性(例如，45℃)，並提供高電壓(例如，4.4V)下之電解質安定性，以增加能量密度。
碳酸伸乙酯係用於幾乎所有目前所生產之鋰離子電化學電池中之主要電解質組分，業界也大多相信碳酸伸乙酯為使電池組性能最佳化之必要組分。
大致而言，於一些實施例中，本揭露係關於電解質配方，其包括基於直鏈碳酸酯之材料作為一主要組分(且可包括少許或無任何碳酸伸乙酯)，因此當電池操作於高電壓下時，可展現改善之循環壽命，並可具有相較於含有習知電解質配方之電池較長之日曆壽命(calendar life)。
如本文中所使用，單數形式「一(a/an)」及「該(the)」皆包括複數個被指稱物(referents)，除非內文明確地另有指示。如本說明書及所附實施例中所使用者，用語「或(or)」通常是用來包括「及/或(and/or)」的意思，除非內文明確地另有指示。
如本文中所使用者，以端點敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4、及5)。
除非另有所指，否則本說明書及實施例中所有表達量或成分的所有數字、屬性之測量及等等，在所有情形中都應予以理解成以用語「約(about)」進行修飾。因此，除非另有相反指示，在前述說明書及隨附實施例清單所提出的數值參數，可依據所屬技術領域中具有通常知識者運用本揭露的教示而欲獲得之理想特性而有所變化。起碼，至少應鑑於有效位數的個數，並且藉由套用普通捨入技術，詮釋各數值參數，但意圖不在於限制所主張實施例範疇均等論之應用。
在一些實施例中，本揭露係關於一種用於一可充電式電化學電池(例如可充電式鋰離子電池組)中使用的電解質溶液。於各種實施例中，該電解質溶液可包括一或多種直鏈碳酸烷酯，及一或多種鈍化劑。
於一些實施例中，該電解質溶液可包括一或多種碳酸烷酯，如直鏈碳酸烷酯。於一些實施例中，該電解質溶液可包括一或多種直鏈碳酸烷酯，其具有式：R1OC(O)OR2，其中R1與R2各自獨立地係烷基、全氟烷基、或具有1至10個、1至6個或1至4個碳原子之氫氟烷基。於一些實施例中，R1與R2可係相同烷基、全氟烷基、或氫氟烷基。
於各種實施例中，該碳酸烷酯可包含一或多種(包括任兩種或更多種材料之組合)碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯，及碳酸甲乙酯。於各種實施例中，碳酸烷酯可為存在於該電解質溶液中之主要組分(或溶劑)。舉例而言，以電解質溶液之總重量計，碳酸烷酯可以至少40wt.%、至少50wt.%、至少60wt.%、至少70wt.%、至少80wt.%、或至少85wt.%之量存在於該電解質溶液中；或以電解質溶液的總重量計，碳酸烷酯可以介於40wt.%與95wt.%之間、介於50wt.%與90wt.%之間、或介於60wt.%與85wt.%之間之量存在於該電解質溶液中。
在一些實施例中，該電解質溶液可包括一或多種鈍化劑。一般而言，本揭露之鈍化劑係用於預防於電極-電解質介面之間的 非所欲反應，該非所欲反應係例如藉由選擇性反應、鍵結、或自組於電極表面，以於電極與電解質之間形成一固體電解質介面(solid electroyle interface,SEI)。目前已發現將相對少量的特定鈍化劑併入至具有直鏈碳酸烷酯為主要組分，且包括些許或無任何碳酸伸乙酯所產生之電解質溶液中，當其應用於電化學電池中時，將可週期運轉於高電壓(例如，4.4V)，且展現低阻抗、低電解質氧化率、良好負電極鈍化、少量氣體之產生，及可接受之離子導電性。於一些實施例中，該鈍化劑可包括一或多種材料(單獨地或任兩種或更多種材料的組合)，其係選自碳酸伸乙烯酯(VC)、氟代碳酸伸乙酯(FEC)、二氟碳酸伸乙酯(di-FEC)、碳酸亞甲基伸乙酯(MEC)、琥珀酸酐(SA)，及丙-1-烯-1,3-磺酸酯(PES)。
於一些實施例中，鈍化劑之量可經擇選，於一例中，其可使負電極(如，石墨、金屬合金)之活性材料可充分地鈍化，又於另一例中，其可未不存在於電化學電池形成之後，使得電池週轉時，增加阻抗或產生氣體。決定適當鈍化劑量之因素可包括負電極孔隙度、負電極粒子之比表面積、隔板之孔隙度、電解質之填充體積、電極中所負載之活性材料，及電化學電池之設計。於一些實施例中，以電解質溶液的總重量計，鈍化劑可以介於0.3wt.%與10wt.%、0.5wt.%與8wt.%、1.0與5wt.%、或2.0與4.0wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。以電解質溶液的總重量計，VC可以介於0.3wt.%與5wt.%、1wt.%與4wt.%、1.5與3.5wt.%、或2與3.5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。以電解質溶液的總重量計，FEC可 以介於1wt.%與10wt.%、2wt.%與8wt.%、3與7wt.%、或3.5與7wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。以電解質溶液的總重量計，二-FEC可以介於2wt.%與7wt.%、2.5wt.%與6wt.%、3與6wt.%、或3與5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。以電解質溶液的總重量計，MEC可以介於0.5wt.%與10wt.%、0.5wt.%與5wt.%、或1與3wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。以電解質溶液的總重量計，SA可以介於0.5wt.%與4wt.%、或1.0與3wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。以電解質溶液的總重量計，PES可以介於2wt.%與8wt.%、3wt.%與6wt.%、或4與5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
於一些實施例中，該電解質溶液可僅包括少量之碳酸伸乙酯，或其可完全不含有碳酸伸乙酯。舉例而言，以電解質溶液的總重量計，該電解質溶液所包括之碳酸伸乙酯之量可少於5wt.%、少於3wt.%、少於1wt.%、或少於0.1wt.%。
於一些實施例中，除了碳酸烷酯外，該電解質溶液可包括一或多種共溶劑。合適的共溶劑包括一或多種(單獨地或任兩種或更多種共溶劑的組合)環丁碸、碳酸伸丙酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、γ-丁內酯。額外，或可替代地，亦可包括任何所屬技術領域中具有通常知識者所知之電解質溶劑作為共溶劑。於不同實施例中，以電解質溶液的總重量計，共溶劑可以介於0.1與20wt.%、2與10wt.%、或2與5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
於一些實施例中，該電解質溶液可進一步包括一或多種添加劑(單獨地或任兩種或更多種添加劑的組合)，其係選自磷酸三烯丙酯(TAP)、磷酸參(三甲基矽基)酯(TTSP)、亞磷酸參(三甲基矽基)酯(TTSPi)、三氟化硼吡啶(PBF)、甲烷二磺酸亞甲酯(MMDS)、1,3,2-二氧硫雜環戊烷-2,2-二氧化物(DTD)、1,3,2-二氧硫雜環己烷(TMS)、五氟化磷吡啶(PPF)、碳酸二苯酯，及碳酸甲基苯酯。咸信此些添加劑可進一步藉由降低高電壓循環期間的電阻增長，以改善電解質，且有助於改善電化學電池之安全性。舉例而言，此些添加劑可分解於正電極上，進而產生界相膜，並降地電解質於電極表面上之活性。因此，可大幅地抑制電解質降解與電化學電池膨脹。以電解質溶液的總重量計，該些添加劑可以介於0.1wt.%與5wt.%、0.5與3wt.%、0.5與2wt.%、或1與2wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。於一些實施例中，任何所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之一般電解質添加劑亦可包含於本揭露之電解質溶液中。
在一些實施例中，該電解質溶液可進一步包括一或多種電解質鹽。於一些實施例中，該些電解質鹽可包括鋰鹽及可選地少許量之其他鹽，諸如鈉鹽(例如，NaPF6)。合適之鋰鹽可包括一或多種(兩種或以上材料單獨或組合成之材料)LiPF6、LiBF4、LiClO4、雙(草酸)硼酸鋰、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiAsF6、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiN(SO2F)(SO2CF3)、LiN(SO2F)(SO2C4F9)，及二氟草酸硼酸锂。在一些實施例中，該等鋰鹽可包括LiPF6、雙(草酸)硼酸鋰、LiN(SO2CF3)2、或其組合。在一些 實施例中，該等鋰鹽可包括LiPF6及雙(草酸)硼酸鋰與LiN(SO2CF3)2中之任一者或兩者。以電解質溶液的總重量計，該些電解質鹽可以介於1與30wt%、2與25wt%、或5與20wt%之間的量存在於該電解質溶液中。
本揭露係進一步關於包括上述電解質溶液之電化學電池。於一些實施例中，該電化學電池可為一可充電式電化學電池(例如，可充電式鋰離子電化學電池)，其包括有正電極、負電極，及所述電解質溶液。於一些實施例中，該電化學電池可為一可充電式電池，其正電極可於或設計為可於4.4V vs.Li/Li+以上之電壓工作。
在一些實施例中，正電極可包括其上設置有正電極組成物之電流收集器。正電極用電流收集器可由諸如金屬的導電材料形成。根據一些實施例，該電流收集器可包括鋁或鋁合金。根據一些實施例，該電流收集器之厚度可為5μm至75μm。亦應注意雖然正電流收集器可描述為一薄箔材料，但該正電流收集器可具有根據多項例示性實施例之任一種其他不同之組態。例如，正電流收集器可為柵型，諸如網柵、經擴展金屬柵、光化學蝕刻柵、或類似者。該電流收集器可包括塗佈於一側或兩側上之導電劑層，如石墨片或碳黑，以改善介於該電流收集器與活性材料之間的電性接觸。
在一些實施例中，正電極組成物可包括活性材料。該活性材料可包括鋰金屬氧化物。在一例示性實施例中，該活性材料可包括鋰過渡金屬氧化物夾層化合物，諸如LiCoO2、LiCo0.2Ni0.8O2、LiMn2O4、LiFePO4、LiNiO2、或混有任何比例之錳、鎳及鈷之鋰混合 金屬氧化物、或混有任何比例之鎳、鈷及鋁之鋰混合金屬氧化物。這些材料的摻合物也可在正電極組成物中使用。其他例示性的陰極材料係揭露於美國專利第6,680,145號(Obrovac等人)中，並且包括與含鋰微粒組合之過渡金屬微粒。合適的過渡金屬微粒包括例如具有不大於約50奈米之微粒大小的鐵、鈷、鉻、鎳、釩、錳、銅、鋅、鋯、鉬、鈮、或其組合。合適之含鋰微粒可選自鋰氧化物、鋰硫化物、鋰鹵化物(例如，氯化物、溴化物、碘化物、或氟化物)、或其組合。正電極組成物可進一步包括添加劑，諸如黏合劑(例如，聚合黏合劑(如，聚二氟亞乙烯))、導電性稀釋劑(如，碳、碳黑、石墨片、碳奈米管)、填料、黏著促進劑、用於塗層黏度修飾之增稠劑(諸如羧甲基纖維素)、或所屬技術領域中具有通常知識者已知之其他添加劑。於一些實施例中，正電極組成物之活性材料在電壓高達4.4V、4.5V、4.6V,、4.7V、4.8V、4.9V、或5.0V或甚更大對Li/Li+時，其可具有結構穩定性。用於本揭露的目的，所述之結構穩定性，係指正電極組成物在一特定電壓之長時間(例如，>24小時)之暴露下，並不會不可逆地改變其結晶結構。已知之正電極活性材料係於電壓為4.7V以上對Li/Li+上具有結構穩定性的材料，包括，如Li[Ni0.4Mn0.4Co0.2]O2，其係揭露於文獻(Jing Li,Remi Petibon,Stephen Glazier,Neeraj Sharma,Wei Kong Pang,Vanessa K.Peterson and J.R.Dahn,In-situ Neutron Diffraction Study of High Voltage Li(Ni0.42Mn0.42Co0.16)O2/Graphite Pouch Cells,Electrochimica Acta 180,234-240(2015))中。大多數LiNixMnyCo1-x-yO2正電極於電壓至 4.7V對Li/Li+時，具有結構穩定性。LiCoO2在大於4.55V對Li/Li+時顯示結構相變，其係部分可逆的，但此材料在經此相變之許多週期後顯示降解。對於本揭露之目的，LiCoO2並不能視為在大於4.55V對Li/Li+時，具有結構穩定性。
正電極組成物可僅提供於正電流收集器之一側上或其可提供或塗佈於電流收集器之二側上。正電極組成物之厚度可為0.1μm至3mm。根據一些實施例，該正電極組成物之厚度可為10μm至300μm。根據另一實施例，該正電極組成物之厚度可為20μm至90μm。
在多項實施例中，負電極可包括一電流收集器及設置於該電流收集器上之一負電極組成物。負電極用之電流收集器可由諸如金屬的導電材料所形成。根據一些實施例，該電流收集器包括銅或銅合金。根據另一例示性實施例，該電流收集器包括鈦或鈦合金。根據另一實施例，該電流收集器包括鎳或鎳合金。根據另一實施例，該電流收集器包括鋁或鋁合金。根據一些實施例，該電流收集器之厚度可為5μm至75μm。亦應注意雖然負電流收集器已描述為一薄箔材料，但該負電流收集器可具有根據多項例示性實施例之任一種各式其他組態。例如，負電流收集器可為柵型，諸如網柵、經擴展金屬柵、光化學蝕刻柵、或類似者。該電流收集器可包括塗佈於一側或兩側上之導電劑層，如石墨片或碳黑，以改善介於該電流收集器與活性材料之間的電性接觸。
在一些實施例中，負電極組成物可包括一活性材料。活性材料可包括鋰金屬、碳質材料、或金屬合金(例如，矽合金組成物 或鋰合金組成物)。合適的碳質材料可包括合成石墨，諸如中間相碳微球(mesocarbon microbeads,MCMB)(可得自E-One Moli/Energy Canada Ltd.，加拿大卑詩省溫哥華)、SLP30(可得自TimCal Ltd.,Bodio Switzerland)、天然石墨、人工石墨，及硬碳。於一些實施例中，該負電極組成物所包括之石墨，以該負電極組成物的總重量計，可為至少50wt.%、60wt.%、70wt.%、80wt.%、90wt.%、或95wt.%的量。合適之合金可包括電化學活性組分，例如矽、錫、鋁、鎵、銦、鉛、鉍、及鋅，且亦可包括電化學非活性組分，例如鐵、鈷、過渡金屬矽化物、及過渡金屬鋁化物。於一些實施例中，該負電極組成物所包括之活性材料，以該負電極組成物的總重量計，可為至少30wt.%、40wt.%、50wt.%、60wt.%、或70wt.%的量。
在各種實施例中，負電極組成物可進一步包括導電性稀釋劑，以便於從組成物將電子轉移到電流收集器。導電性稀釋劑包括例如碳、粉末金屬、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬矽化物、及金屬硼化物。代表性的導電性碳稀釋劑包括碳黑，諸如Super P及Super S碳黑(均得自MMM Carbon,Belgium)、Shawinigan Black(Chevron Chemical Co.,Houston,Tex.)、乙炔黑、爐黑、燈黑、石墨、碳纖維、碳奈米管(可得自C-Nano Technology)，及其組合。在一些實施例中，以電極組成物的總重量計，導電性稀釋劑在電極組成物中的量可介於0.1wt.%與10wt.%、0.1wt.%與5wt.%、或0.1與3wt.%之間。於負電極組成物之實施例中包括有矽合金之實施例中，該負電 極組成物可進一步包括以負電極組成物的總重量計為大於20wt.%、大於50wt.%、大於70wt.%、或甚至更大量的石墨。
於一些實施例中，該負電極組成物可包括黏合劑。合適的黏合劑包括側氧基酸及其鹽類，如羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、及鋰聚丙烯酸鋰。其他合適的黏合劑包括聚烯烴(如自乙烯、丙烯、或丁烯單體製備者)；氟化聚烯烴(如自偏氟乙烯或二氟亞乙烯單體製備者)；全氟化聚烯烴(如自六氟丙烯單體製備者)；全氟化聚(烷基乙烯基醚)；全氟化聚(烷氧基乙烯基醚)；或其組合。其他合適的黏合劑包括聚醯亞胺，如芳香族、脂族或環脂族聚醯亞胺、及聚丙烯酸酯。進一步合適之黏合劑包括橡膠，諸如合成橡膠(例如，苯乙烯-丁二烯橡膠)。黏合劑可經交聯。黏合劑亦可包括任兩種或更多種前述黏合劑之組合。於一些實施例中，以電極組成物之總重量計，黏合劑於該負電極組成物中的量可介於1wt.%與30wt.%、1wt.%與20wt.%、1wt.%與10wt.%、或1與5wt.%之間。
負電極組成物可僅提供於負電流收集器之一側上或其可提供或塗佈於電流收集器之二側上。負電極組成物之厚度可為0.1μm至3mm。根據一些實施例，該負電極組成物之厚度可為10μm至300μm。根據另一實施例，該負電極組成物之厚度可為20μm至90μm。
在一些實施例中，本揭露之電化學電池可包括一隔板(例如，聚合微孔性隔板)，該隔板係可設於正電極與負電極的中間或兩者之間。該等電極可以相對平坦或平面之板提供，或可捲曲或捲繞 成螺旋或其他組態(例如，橢圓形組態)。例如，該等電極可捲繞一相對矩形之心軸，以形成用於插入一相對稜柱狀之電池組殼中的一橢圓捲繞線圈。根據其他例示性實施例，該電池組可提供為一鈕扣型電池電池組、或其他習知之鋰離子電池組組態。
根據一些實施例，該隔板可為聚合材料，諸如聚丙烯/聚乙烯共聚物、另一聚烯烴多層層壓體、聚酯膜、或聚二氟亞乙烯膜。該聚合材料可包括形成於其中之微孔，以使電解質與鋰離子可由隔板之一側流至另一側。該聚合材料之一側或二側可塗佈有一陶瓷層，該陶瓷層之厚度可為0.2至5μm。所述陶瓷層為Al2O3(氧化鋁)。AlOOH(水鋁石)或其他材料。該隔板亦可包括分布散多孔聚合基質中之陶瓷粒子。根據一例示性實施例，該隔板之厚度可介於大約8微米(μm)與50μm之間。根據另一例示性實施例，該隔板之平均孔徑可介於大約0.02μm與0.1μm之間。
本揭露之併入所述電解質溶液之電化學電池於高電壓下操作，相較於採用習知電解質(例如，基於碳酸伸乙酯之電解質)之電化學電池，展現改善性能(例如，循環壽命、日曆壽命)。進一步，本揭露之併入所述電解質溶液之電化學電池於高電壓下操作，展現低阻抗、低電解質氧化率、高石墨鈍化度、低氣體產生量，及可接受之導電性，與低廉之成本。再者，因本發明於高電壓下能具有較佳的循環壽命與日曆壽命，其可使電池於高電壓下操作，進而使電化學電池具有實質上增加之能量密度。
所揭露的電化學電池可用於各種裝置，包括但不限於可攜式電腦、平板顯示器、個人數位助理、行動電話、動力裝置(如個人或家用電器及載具)、儀器、照明裝置(如手電筒)、電網儲能裝置(grid energy storage devices)，及加熱裝置。本揭露之一或多種電化學電池可經結合以提供一電池組。
本揭露係進一步關於製作一電化學電池之方法。在各種實施例中，該方法可包括提供上述之任何負電極、提供上述之任何正電極、以及將該負電極及該正電極併入至包括上述之任何電解質溶液之一電化學電池中。
本揭露係進一步關於操作一電化學電池之方法。於各種實施例中，該方法可包括提供上述之任何負電極、提供上述之任何正電極、將該負電極及該正電極併入至含有上述之任何電解質溶液之一電化學電池中，及操作該電化學電池，以使該正電極到達至少為4.4V、4.5V、4.6V、4.7V、4.8V、4.9V、或5.0V，對Li/Li+之電壓。
實施例清單
1.一種電解質溶液，其包含：直鏈碳酸烷酯； 鈍化劑，其包含碳酸伸乙烯酯、氟代碳酸伸乙酯、二氟碳酸伸乙酯、碳酸亞甲基伸乙酯、琥珀酸酐(SA)、或丙-1-烯-1,3-磺酸酯；及電解質鹽；其中以電解質溶液的總重量計，碳酸伸乙酯係以不大於5wt.%的量存在於該溶液中。
2.如實施例1之電解質溶液，其中該直鏈碳酸烷酯包含具有下式之碳酸酯：R1OC(O)OR2，其中R1及R2各自獨立地係具有1至10個碳原子之烷基。
3.如實施例1至2中任一者之電解質溶液，其中以電解質溶液之總重量計，該直鏈碳酸烷酯係以介於40wt.%與95wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
4.如實施例1至3中任一者之電解質溶液，其中該直鏈碳酸烷酯包含碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲丙酯、或碳酸二丙酯。
5.如實施例1至4中任一者之電解質溶液，以該電解質溶液之總重量計，其中該鈍化劑係以介於0.3wt.%與10wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
6.如實施例1至5中任一者之電解質溶液，其中：i.以該電解質溶液之總重量計，碳酸伸乙烯酯係以介於0.3與5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；ii.以該電解質溶液之總重量計，氟代碳酸伸乙酯係以介於1與10wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；iii.以該電解質溶液之總重量計，二氟碳酸伸乙酯係以介於2與7wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；iv.以該電解質溶液之總重量計，碳酸亞甲基伸乙酯係以介於0.5與10wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；v.以該電解質溶液之總重量計，琥珀酸酐係以介於0.5與4wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；或vi.以該電解質溶液之總重量計，丙-1-烯-1,3-磺酸酯係以介於2與8wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
7.如實施例1至6中任一者之電解質溶液，其中該電解質鹽包含鋰鹽。
8.如實施例1至7中任一者之電解質溶液，其中該電解質鹽包含LiPF6、LiBF4、LiClO4、雙(草酸)硼酸鋰、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiAsF6、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiN(SO2F)(SO2CF3)、LiN(SO2F)(SO2C4F9)、或二氟(草酸)硼酸鋰。
9.如實施例1至8中任一者之電解質溶液，其中以該電解質溶液之總重量計，該電解質鹽係以5wt.%與40wt.%之間的量存在於該溶液中。
10.如實施例1至9中任一者之電解質溶液，該電解質溶液進一步包含添加劑，該添加劑包含磷酸三烯丙酯、磷酸參(三甲基矽基)酯、亞磷酸參(三甲基矽基)酯、或三氟化硼吡啶、甲烷二磺酸亞甲酯(methylene methanedisulfonate)、1,3,2-二氧硫雜環戊烷-2,2-二氧化物(1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide)、1,3,2-二氧硫雜環己烷-2,2-二氧化物(1,3,2-dioxathiane-2,2-dioxide)、碳酸二苯酯、或碳酸甲基苯酯。
11.如實施例10之電解質溶液，其中以該電解質溶液之總重量計，該添加劑係以介於0.1wt.%與5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
12.一種電化學電池，其包含：一正電極；一負電極；及如實施例1至11中任一者之電解質溶液。
13.如實施例12之電化學電池，其中該正電極包含一活性材料，該活性材料包含鋰金屬氧化物或鋰金屬磷酸鹽。
14.如實施例12至13中任一者之電化學電池，其中該負電極包含一活性材料，該活性材料包含鋰金屬、碳質材料、或金屬合金。
15.一種操作一電化學電池的方法，該方法包含： 提供如實施例12至14之電解質溶液；且操作該電化學電池，以使該正電極達到至少為4.4V對Li/Li+之電壓。
本揭露之作業將以底下詳細之實例予以進一步說明。所提供的這些實例係用於進一步說明多種具體實施例及技術。然而，應理解的是，可進行許多變異及改良而仍在本揭露之範疇內。
實例
以下實例及比較例係提供以幫助理解本揭露，故不應當被解讀為限制其範疇。除非另外指出，否則所有之份數及百分比係基於重量。
材料列表
電化學電池的製備
機械製造之Li[Ni0.4Mn0.4Co0.2]O2(NMC442)/石墨口袋型電池(尺寸402035，220mAh，可於4.7V平衡操作，但僅用於4.2、4.4或4.5V操作)無含電解質，由Li-Fun Technology(Hunan Province,China)所提供。NMC442乃自Umicore(Chonan,Korea)所取得。此些口袋型電池為長40mm×寬20mm×厚3.5mm。該等電池中之電極的組成如下：正電極-96.2%：1.8%：2.0%=活性材料：碳黑：PVDF黏合劑；負電極-95.4%：1.3%：1.1%：2.2%=活性材料：碳黑：CMC：SBR。於填充電解質之前，電池係於80℃溫度之真空烘箱中乾燥14小時。接著立即將該等電池轉移到充填有氬氣之手套箱，以充填並真空密封。
電化學電池形成
1.所有電池中皆充填0.75mL之電解質。再將電池放入至40℃之箱中，並使用Maccor充電器充電至1.5V，並維持於此電壓24小時。隨之，將電池以C/20充電至3.5V。使用阿基米德原理，測量電池體積之變化。然後對電池執行脫氣。此稱為“形成1”。
2.將操作至4.4V之電池放回於40℃之Maccor充電器，並充電至其於C/20之上限截止電壓，且使其放電至3.8V。此些電池係維持於3.8V直到電流下降至C/1000，然後將電池移到10℃之箱中，以測量其阻抗。
3.於形成1後，將操作至4.5V之電池以C/20充電至4.5V，並維持於4.5V1小時。此些電池隨後係放電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。使用阿基米德原理，測量電池體積之變化。對電池執行脫氣。此稱為“形成2”。然後，將電池移至10℃之箱中，以測量其阻抗。
電化學阻抗光譜(EIS)之測量
除非另特別敘明，EIS測量係使用VMP3電化學測試台(Biologic,France)執行。(參見FRA循環之程序。)電池係容置於一10.0℃±0.2℃之箱中，且係連接至VMP3。EIS光譜之測量係利用介於100kHz至20mHz之10mV激發。Rct定義為介於該EIS光譜之負虛阻抗之二最低值之間之實阻抗距離。圖1係顯示如何判斷Rct。
電池體積變化
利用包含軟性包覆體之電池設計(如口袋型電池)測量電池操作期間產生的氣體體積。使用阿基米德原理，測量電池體積之變化。在循環之前和之後測量浸沒在水中時電池的重量。電池重量之測量係將電池懸吊於一水平儀之下，該水平儀底部係配備有使用細線 在其底座的重量感測器。浸沒於之電池之重量將與該線之張力相同，並可由該水平儀所測量。於電池操作前與後所測量之該線張力之差異，係直接與電池之體積變化成比例，如下：F=(m-ρV)g (1)
其中，F指該線之張力、m指電池之質量、g指重力加速度、ρ指水之密度、V指電池之體積，及下標最初(initial)與下標最終(final)係分別指電池之測試前與後。
基本儲存(Dumb Storage)
4.2V基本儲存：於形成1後，將電池移置Maccor充電器，並於2.8V與4.2V之間執行充電與放電兩次。隨之，將電池充電置4.2V，並維持於此電壓24小時。再將電池快速地(10分鐘內)移置儲存系統上，其中開路電壓係於總儲存時間之500小時中每6小時測量一次。電池最終係充電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃之箱中，以測量其阻抗。使用阿基米德原理，測量電池體積之變化。
4.5V基本儲存：於形成2後，將電池移置Maccor充電器，並於2.8V與4.5V之間執行放電與充電兩次。隨之，將電池充電置4.5V，並維持於此電壓24小時。將電池快速地(10分鐘內)移 置儲存系統上，於此儲存系統上，開路電壓係於總儲存時間之500小時中每6小時測量一次。電池最終係充電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃之箱中，以測量其阻抗。如上述，利用阿基米德原理，測量電池體積之變化。
超高精準度充電器(UHPC)“barn”循環
UHPC於4.2V：在形成後，將電池移至UHPC台。電池係置於溫度控制在40±0.1℃度之箱中測試。首先，電池使用對應於C/15之電流充電至4.000V。然後，將充電電流切換至C/40，並充電至4.2V。隨之，將電池以C/40放電至4.000V，並再使用對應於C/15之電流放電至2.800V。然後程序係於該UHPC上重複15次。電池最終係充電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃之箱中，以測量其阻抗。如上述，使用阿基米德原理，測量電池體積之變化。所有之電池係以夾具作循環，以將約0.5atm之壓力施於該電池之最大表面積上。
UHPC於4.4V及4.5V：在形成後，將電池移至UHPC台。首先，電池係使用對應於C/15之電流，以充電至4.200V。然後，將充電電流切換至C/40，並施加至上限截止電位。隨後，電池係以C/40放電至4.200V，且再使用對應於C/15之電流，將其放電至2.800V。然後程序係於該UHPC上重複15次。電池最終係充電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃之箱中，以測量其阻抗。如上述，測量電池體積之變化。所 有之電池係以夾具作循環，以將約0.5atm之壓力施於該電池之最大表面積上。
頻率響應分析儀(FRA)循環
電池係介於2.8V與上限電壓之4.4或4.5V之間循環。所有電池以C/5於2.8V與上限截止電壓之間作二次循環，爾後係以C/5於2.8V與上限截止電壓之間作三次充電循環，及以C/5作放電循環。所有五次之循環包括維持於充電頂部24小時。所述五次循環後，執行一“FRA循環”，其係由以C/20之介於2.8V與上限截止電壓之充電與放電所組成，此充電與放電係當FRA所測量之電池阻抗為由40mHz至100kHz時，介於3.6及4.4或4.5V間之每0.1V之阻抗。於該FRA循環後，該些電池係再循環5次，且其程序亦重複執行。電池循環後係充電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃之箱中，以測量其阻抗。如上述，測量電池體積之變化。圖2顯示FRA循環程序。
4.4.V智能儲存
電池係依前所述之程序形成之。將電池移至一於40℃之智能儲存台。隨之，將電池以C/20放電至2.8V。然後，電池係充電至4.4V，並以C/20放電至2.8V四次。爾後，電池係充電至4.4V，並於開路電壓儲存500小時。於該500小時之儲存後，將電池放電至2.8V，並充電至4.4V，隨之，以C/20作最後之放電至2.8V。 電池最終係充電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃之箱中，以測量其阻抗。使用阿基米德原理，測量電池體積之變化。圖3顯示於智能儲存實驗中，電池電壓依據時間曲線之一般曲線圖。
於智能儲存當中之容量損失，可由以下計算：可逆之容量損失=Q D2-Q D1
不可逆之容量損失=Q D2-Q D0其中，D0、D1，及D2係如圖3所示。
於4.4V及室溫(20℃)或55℃之長期恆定電流恆定電壓(CCCV)循環
電池係依之前所提供之程序形成。將於55℃循環之電池放置入一溫度控制於55.0±0.5℃之箱中，並將於20℃循環之電池存放於一溫度控制於20.0±1℃之室內。電池係連接至Newware電池組測試循環器上。電池係以80mA之電流(等同於C/2.2速率)介於2.8與4.4V之間循環。在充電頂部施加恆定電壓充電，且維持此電壓直至電流下降至C/20。電池循環後係充電至3.8V，並維持於此電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃中，以測量其阻抗。所有之電池係以夾具作循環，以將約0.5atm之壓力施於該電池之最大表面積上。
於4.4V或4.5V及40℃之長期CCCV循環
如前述以4.5V及40℃在UHPC上循環後，將電池移至到溫度為40.0℃(±0.5℃)之箱中，並將其連接至Neware電池組測試循環器上。除了上限截止電壓為4.5V外，使用如前述之循環程序，將一對電池循環至4.4V，而另一對電池循環至4.5V。在循環後，將電池充電至3.8V，並維持於該電壓直到電流下降至C/1000。然後，將電池移至於10℃之箱中，以測量其阻抗。所有之電池係以夾具作循環，以將約0.5atm之壓力施於該電池之最大表面積上。
電解質導電性測量
圖4及圖5顯示導電性測量之結果。
鈍化劑
圖6係比較dQ/dV vs.NMC(422)之Q/含有本揭露之電解質溶液之石墨電池，其包含各種鈍化劑於40℃及以C/20所作之第一次充電。VC、MEC、FEC、DiFEC及SA實證可藉由消除與EMC相關之大削減峰，以鈍化石墨。
鈍化劑濃度
圖7顯示在含有1M LiPF6 EMC：VC之電解質之電池於第一循環後，VC所剩之量及EMC轉酯反應之量依據最初VC負載而變動。圖7(上方)顯示當電池最初含有1.7至3%VC時，於第一循環後，具有非常小之VC。未受限於理論，填充有基於EMC：VC之電解質，且 以低最初VC負載之電池可具有低氣體逸出。圖7(下方)顯示經歷轉酯反應時所產生之碳酸二甲酯(DMC)及碳酸二乙酯(DEC)的EMC之量。此些轉酯反應係藉由直鏈碳酸酯之還原所產生之醇鋰的存在催化。圖7顯示EMC還原/轉酯反應在VC最初負載介於1.8至3%時大多被壓制。
比較實例CE1至CE13及實例1至21
比較性及說明性電解質溶液之配方係如表1所示。此等電解質之配方係用於含有NMC正電極及石墨負電極之鋰離子口袋型電池中。
如前所述，含有NMC422正電極及石墨負電極之鋰離子口袋型電池，及電解質實例係利用UHPC以4.5V於40℃測試。測量庫倫低效率(CIE)、充電終點容量滑移、Rct及氣體逸出之結果，且此些結果係彙整於表2中。庫侖效率係一給定循環之放電對充電容量的比率。CIE係等於1減掉庫倫效率(意即，CIE=1-CE)。充電終點容量滑移定義為每個充電循環之充電終點頂部滑移到較高容量的程度。通常係從先前循環之充電頂部之累積電池容量扣除一給定循環之充電頂部之累積電池容量而測得。較小之CIE、充電滑移、Rct及氣體逸出可作為電化學電池於高電壓與較長循環壽命之較少寄生反應之指標。優質(Figure of Merit，FOM)之定義如下方程式所示，其結合CIE、充電滑移、Rct及氣體逸出之結果，以顯示本揭露之電解質配方之整體效益。
FOM=(CIE×250)+(CECS×1.33)+(MAX×2.0)+(Rct×0.003)(3)
於其中，CECS為充電終點容量滑移，單位為(mAh/循環)；MAX指氣體逸出量，單位為mL；及Rct之單位為Ω．cm2。較小 之FOM係電化學電池之較長循環壽命與較長日曆壽命之指標。Ex1至Ex20之FOM值係小於4，而比較例CE1至CE12則顯示高於4之FOM值。此些結果清楚實證了本揭露之電解質配方在升高溫與高壓下之UHPC循環中，可減少CIE、充電滑移、Rct及氣體釋放。
圖8為於FRA循環中，CE3及CE13與實例1、11、14、17、18、20及21之電荷轉移阻抗比較。顯而易見地，實例1、11、14、17、18、20及21相較於比較例3與13，在4.4V下之循環可減少阻抗之上升。
圖9a及9b顯示CE3及實例1、12、17於20℃之長期循環。圖9a及9b可證明實例1、12及17相較於CE3，於20℃之長期循環測試中，於4.4V具有改善的循環壽命。圖9c及9d顯示CE3及實例1、12、17於55℃之長期循環。圖9c及9d可證明實例12及17相較於CE3於55℃之長期循環測試中，於4.4V具有改善的循環壽命。
雖在本文中為了敘述較佳實施例之目的以具體實施例進行說明及敘述，但所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解可以替代及/或均等實施來替換所示及所描述的具體實施例，而不偏離本揭露的範疇。本申請案意欲涵括本文所討論之較佳實施例的任何調適形式或變化形式。因此，本揭露意圖僅受限於申請專利範圍及其均等者。

Claims (15)

  1. 一種電解質溶液，其包含：直鏈碳酸烷酯；鈍化劑，其包含碳酸伸乙烯酯、氟代碳酸伸乙酯、二氟碳酸伸乙酯、碳酸亞甲基伸乙酯、琥珀酸酐(SA)、或丙-1-烯-1,3-磺酸酯；及電解質鹽；其中以該電解質溶液的總重量計，碳酸伸乙酯係以不大於5wt.%的量存在於該溶液中。
  2. 如請求項1之電解質溶液，其中該直鏈碳酸烷酯包含具下式之碳酸酯：R 1OC(O)OR 2，其中R 1及R 2各自獨立地係具有1至10個碳原子之烷基。
  3. 如請求項2之電解質溶液，其中以該電解質溶液之總重量計，該直鏈碳酸烷酯係以介於40與95wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
  4. 如請求項2之電解質溶液，其中該直鏈碳酸烷酯包含碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲丙酯、或碳酸二丙酯。
  5. 如請求項2之電解質溶液，其中以該電解質溶液之總重量計，該鈍化劑係以介於0.3與10wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
  6. 如請求項2之電解質溶液，其中： i.以該電解質溶液之總重量計，碳酸伸乙烯酯係以介於0.3與5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；ii.以該電解質溶液之總重量計，氟代碳酸伸乙酯係以介於1與10wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；iii.以該電解質溶液之總重量計，二氟碳酸伸乙酯係以介於2與7wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；iv.以該電解質溶液之總重量計，碳酸亞甲基伸乙酯係以介於0.5與10wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；v.以該電解質溶液之總重量計，琥珀酸酐係以介於0.5與4wt.%之間的量存在於該電解質溶液中；或vi.以該電解質溶液之總重量計，丙-1-烯-1,3-磺酸酯係以介於2與8wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
  7. 如請求項2之電解質溶液，其中該電解質鹽包含鋰鹽。
  8. 如請求項7之電解質溶液，其中該鋰鹽包含LiPF 6、LiBF 4、LiClO 4、雙(草酸)硼酸鋰、LiN(SO 2CF 3) 2、LiN(SO 2C 2F 5) 2、LiAsF 6、LiC(SO 2CF 3) 3、LiN(SO 2F) 2、LiN(SO 2F)(SO 2CF 3)、LiN(SO 2F)(SO 2C 4F 9)、或二氟(草酸)硼酸鋰。
  9. 如請求項8之電解質溶液，其中以該電解質溶液之總重量計，該電解質鹽係以介於5與40wt.%之間的量存在於該溶液中。
  10. 如請求項2之電解質溶液，該電解質溶液進一步包含添加劑，該添加劑包含磷酸三烯丙酯、磷酸參(三甲基矽基)酯、亞磷酸參(三甲基矽基)酯、或三氟化硼吡啶、甲烷二磺酸亞甲酯(methylene methanedisulfonate)、1,3,2-二氧硫雜環戊烷-2,2-二氧化物(1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide)、1,3,2-二氧硫雜環己烷-2,2-二氧化物(1,3,2-dioxathiane-2,2-dioxide)、碳酸二苯酯、或碳酸甲基苯酯。
  11. 如請求項10之電解質溶液，其中以該電解質溶液之總重量計，該添加劑係以介於0.1與5wt.%之間的量存在於該電解質溶液中。
  12. 一種電化學電池，其包含：一正電極；一負電極；及如請求項2之電解質溶液。
  13. 如請求項12之電化學電池，其中該正電極包含一活性材料，該活性材料包含鋰金屬氧化物或鋰金屬磷酸鹽。
  14. 如請求項13之電化學電池，其中該負電極包含一活性材料，該活性材料包含鋰金屬、碳質材料、或金屬合金。
  15. 一種操作一電化學電池的方法，該方法包含：提供如請求項12之電化學電池；且操作該電化學電池，以使該正電極達到至少為4.4V對Li/Li +之電壓。
TW106114787A 2016-05-05 2017-05-04 用於可充電式電池組之電解質溶液 TW201817072A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662332023P 2016-05-05 2016-05-05
US62/332,023 2016-05-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201817072A true TW201817072A (zh) 2018-05-01

Family

ID=60203285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106114787A TW201817072A (zh) 2016-05-05 2017-05-04 用於可充電式電池組之電解質溶液

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW201817072A (zh)
WO (1) WO2017192425A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111129589A (zh) * 2019-12-23 2020-05-08 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种三元高电压锂离子电池非水电解液及其锂离子电池
CN112820940A (zh) * 2019-11-15 2021-05-18 华南师范大学 含有2-氟-3-吡啶硼酸的非水电解液，及含有该非水电解液的锂金属电池

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108270033A (zh) * 2017-12-29 2018-07-10 无锡九宇宝新能源科技有限公司 低温锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN110400968B (zh) * 2018-04-25 2021-08-10 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液、含有该非水电解液的动力电池及含有该动力电池的车辆
WO2021077273A1 (zh) * 2019-10-21 2021-04-29 宁德新能源科技有限公司 充电方法、电子装置以及存储介质
CN111007413B (zh) * 2019-11-22 2021-10-26 天津力神电池股份有限公司 一种评估锂离子电池存储过程中容量损失的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5264201A (en) * 1990-07-23 1993-11-23 Her Majesty The Queen In Right Of The Province Of British Columbia Lithiated nickel dioxide and secondary cells prepared therefrom
CN100438198C (zh) * 2004-12-31 2008-11-26 比亚迪股份有限公司 一种混合添加剂以及含该添加剂的电解液和锂离子二次电池
KR101646785B1 (ko) * 2006-12-20 2016-08-08 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 리튬 배터리 전해질에 사용하기 위한 플루오르화 화합물
WO2015026524A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-26 3M Innovative Properties Company Lithium ion battery electrolytes and electrochemical cells
CN106170886A (zh) * 2014-04-03 2016-11-30 3M创新有限公司 用于锂离子电池的电解质添加剂

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112820940A (zh) * 2019-11-15 2021-05-18 华南师范大学 含有2-氟-3-吡啶硼酸的非水电解液，及含有该非水电解液的锂金属电池
CN112820940B (zh) * 2019-11-15 2022-05-10 华南师范大学 含有2-氟-3-吡啶硼酸的非水电解液，及含有该非水电解液的锂金属电池
CN111129589A (zh) * 2019-12-23 2020-05-08 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种三元高电压锂离子电池非水电解液及其锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017192425A1 (en) 2017-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2905831B1 (en) Cathode additive for high-capacity lithium secondary battery
US10608249B2 (en) Conformal coating of lithium anode via vapor deposition for rechargeable lithium ion batteries
JP5070753B2 (ja) 電池
JP4837614B2 (ja) リチウム二次電池
CN106716705A (zh) 用于可再充电电池的电解质溶液
US20100266904A1 (en) Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery
TW201817072A (zh) 用於可充電式電池組之電解質溶液
EP2553753A2 (en) High voltage battery formation protocols and control of charging and discharging for desirable long term cyycling performance
CN110620216A (zh) 锂二次电池及其制造方法
KR20010051629A (ko) 비수 전해질 이차 전지
USRE49407E1 (en) Lithium secondary battery pack, as well as electronic device, charging system, and charging method using said pack
CN104335395A (zh) 锂二次电池用负极活性物质及包含该物质的锂二次电池
TW201823256A (zh) 電解質溶液及含其之電化學電池
KR20160081395A (ko) 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP5528564B2 (ja) 非水電解質二次電池
CN108281645A (zh) 锂二次电池
JP2015198088A (ja) 長寿命の二次電池用非水系電解液およびそれを含む二次電池
JP6119641B2 (ja) 円筒形非水電解液二次電池
KR101586681B1 (ko) 리튬 이차전지 전해액 및 이를 함유하는 리튬 이차전지
JP2015162304A (ja) 非水電解質電池
KR101625848B1 (ko) 이차전지 전해액 및 이를 함유하는 이차전지
KR20220023149A (ko) 고리형 에스테르 디올의 유도체, 이를 포함하는 리튬 이차전지 전해액 및 리튬 이차전지
KR101651142B1 (ko) 사이클 수명이 개선된 리튬 이차전지
JPH1131527A (ja) 非水電解液二次電池
JP2005339886A (ja) 非水電解質二次電池