[发明专利]包括非水有机溶剂混合物的锂蓄电池用液体电解质

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂蓄电池的液体电解质，其包括溶解于三种非水有机溶剂的混合物中的至少一种锂盐。

背景技术

锂蓄电池正趋于取代镍-镉(Ni-Cd)或镍-金属氢化物(Ni-MH)蓄电池作为自备能源，特别是便携式设备中。实际上，锂电池例如锂离子(Li离子)电池的性能且更特别地比能量密度和体积能量密度比Ni-Cd和Ni-MH电池的那些高。

这些锂蓄电池基于锂在至少正极活性材料中的插入或脱出(或者嵌入/嵌嵌)的原理运行。一般而言，所述正极活性材料为锂和至少一种过渡金属的氧化物，例如LiCoO₂、LiNiO₂和LiMn₂O₄。最近，已经提出使用LiFePO₄化合物作为正极活性材料。

进一步地，负极活性材料可为金属锂或基于锂的合金(Li金属蓄电池)，或者像对于所述正极活性材料那样，为能够嵌入和脱嵌Li⁺离子的材料(Li离子蓄电池)。

对于Li离子蓄电池，负极活性材料通常基于碳材料例如石墨。

也能够想到其它材料来形成负极活性材料。

作为实例的目的且如国际申请WO-A-2006/027449中提到的，还可使用Li₄Ti₅O₁₂型混合的钛和锂氧化物作为Li离子电池的负极活性材料。

最后，电解质可为浸渍布置在正极和负极之间的隔板的液体电解质。这种情况下，所述液体电解质通常包括溶解在一种或多种非水有机溶剂(特别是碳酸酯系列的非水有机溶剂)中的锂盐。

使用的电解质的类型是锂蓄电池性能的重要因素，特别是当将锂蓄电池在非常低或非常高的温度下使用时。

作为实例的目的，专利US6541162描述了锂蓄电池用电解质，其包括溶解在三种非水有机溶剂的混合物中的锂盐。所述混合物更具体地包括：

-20-70体积％的环状碳酸酯例如碳酸乙烯酯(按照英语首字母缩写，称为EC)和碳酸丙烯酯(按照英语首字母缩写缩写，称为PC)，

-20-70体积％的链碳酸酯例如碳酸二甲酯(按照英语首字母缩写，称为DMC)、碳酸二乙酯(按照英语首字母缩写，称为DEC)、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯，

-和40-60体积％的乙酸烷基酯例如乙酸正甲酯(按照英语首字母缩写，称为MA)、乙酸正乙酯(按照英语首字母缩写，称为EA)和乙酸正丙酯(按照英语首字母缩写，称为PA)。

专利US6541162更具体地测试了包括作为正极活性材料的LiCoO₂或其衍生物、用于负极活性材料的基于碳的化合物并且使用以下溶剂混合物：EC/DEC/PA(3∶3∶4)、EC/EMC/PA(3∶3∶4)、EC/DMC/PA(3∶3∶4)、EC/DMC/MA(3∶3∶4)和EC/DMC/EA(3∶3∶4)的锂电池的性能，特别是在0.2C的倍率下和在-20℃下的放电容量。

在专利申请EP0482287中，锂电池包括：作为正极活性材料的具有锂的复合氧化物；用于负极的基于碳的材料；和非水电解质，所述非水电解质由溶解在包括环状酯和另外的溶剂(所述另外的溶剂和所述环状酯之间的体积比为1∶4)的混合物中的无机盐形成。所述环状酯为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯和γ-丁内酯的至少一种环状酯，且所述另外的溶剂为选自碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯和二甲基亚砜的至少一种溶剂。在专利申请EP0482287中所试验的锂电池都含有使用EC/DEC溶剂的混合物形成的液体电解质。

发明内容

本发明一个目的是提出用于锂电池且更特别地，适合于包括LiFePO₄和可为锂化的钛氧化物(例如Li₄Ti₅O₁₂)或其衍生物以形成相应的正极和负极活性材料的锂电池的新型液体电解质。

根据本发明，该目的通过如下的锂电池用液体电解质实现，所述液体电解质包括溶解在三种非水有机溶剂的混合物中的至少一种锂盐，其特征在于所述混合物由如下组成：

-33体积％-49体积％的碳酸丙烯酯，

-33体积％-49体积％的碳酸二乙酯，

-和2体积％-34体积％的乙酸乙酯。