[发明专利]非水电解质组合物

说明书

本发明描述了包含氟化无环羧酸酯、氟化无环碳酸酯、和/或氟化无环醚；共溶剂；以及某些成膜化合物的电解质组合物。所述电解质组合物可用于电化学电池诸如锂离子电池，其中电解质组合物提供改善的高容量与高循环寿命的组合性能。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2013年4月4日的美国临时申请61/808335；提交于2013年10月2日的美国临时申请61/885585；提交于2013年12月20日的美国临时申请61/919160、和提交于2014年3月14日的美国临时申请61/952967的优先权。

技术领域

本公开涉及包含氟化溶剂、共溶剂、和某些成膜化合物的电解质组合物，该电解质组合物可用于电化学电池诸如锂离子电池。

背景技术

碳酸酯化合物当前用作用于非水电池的电解质溶剂，非水电池例如锂离子电池包含由碱金属、碱土金属、或包含这些金属的化合物制成的电极。当前的锂离子电池电解质溶剂通常包含一种或多种直链碳酸酯，诸如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯；以及环状碳酸酯诸如碳酸亚乙酯。然而，在高于4.4V的阴极电势下，这些电解质溶剂可能分解，这可导致电池性能的损耗。另外，对使用这些电解质溶剂有安全方面的顾虑，这是因为它们的低沸点和高度易燃性。

已经对多种方法进行了研究以克服常用的非水电解质溶剂的限制。例如，已经将添加剂诸如环状羧酸酐与目前使用的电解质溶剂结合使用(参见例如Jeon等人，美国专利申请公布2010/0273064 A1)。另外，已经研究了多种氟化羧酸酯电解质溶剂用于锂离子电池中(参见例如Nakamura等人，JP 4/328,915-B2、JP 3/444,607-B2、和美国专利8,097,368)。虽然这些电解质溶剂可用于具有高电势阴极诸如4V尖晶石LiMn₂O₄阴极的锂离子电池，但是其循环性能可能是有限的，尤其是在高温下更是如此。

尽管本领域作出了如上所述的努力，仍需要当用于锂离子电池、特别是以高电势阴极运行的这种电池(即，至多约5V)时，在高温下具有改善的循环性能的电解质溶剂及其组合物。

发明内容

在一个实施例中，本文提供了一种电解质组合物，其包含：

a)至少一种氟化溶剂，其选自由以下项组成的组：

(i)氟化无环羧酸酯，其由下式表示：

R¹-COO-R²，

(ii)氟化无环碳酸酯，其由下式表示：

R³-OCOO-R⁴，和

(iii)氟化无环醚，其由下式表示：

R⁵-O-R⁶，

其中R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、和R⁶独立地表示直链或支链的烷基基团；R¹与R²、R³与R⁴、以及R⁵与R⁶中任一对的碳原子总数为2至7；R¹和/或R²、R³和/或R⁴、以及R⁵和/或R⁶中的至少两个氢被氟替代；并且R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、和R⁶均不含FCH₂和FCH基团；