[发明专利]用于锂离子电池的电解质制剂

说明书

本发明提供了包含高介电和低粘度溶剂的组合的电解质溶液。这些溶剂组合在锂离子电池组电池中提供低温性能和高温稳定性。

发明背景

本发明属于电池技术领域，并且更具体地涉及能够同时实现锂离子电池组(也称作锂离子电池)的低温和高温运行的电解质制剂。

锂离子电池的某些应用需要宽的运行温度范围。通常，锂离子电池组的功率容量由于以下因素中的一种或多种所致在低温下遭受：1)电解质的粘度增大，导致较慢的锂离子扩散；2)电解质的离子电导率降低；3)阳极(也称作负极(anode))上的固体电解质相界面(SEI)的离子电导率降低；和4)锂离子通过电极材料，尤其是阳极材料的扩散速率降低。

在过去，对于与在低温运行锂离子电池组相关的问题的解决方案包括将具有极低熔点和/或低粘度的溶剂添加至电解质制剂。这样的额外溶剂可以有助于防止电解质溶液免于冻结或在低温具有显著增加的粘度。然而，这样的额外溶剂趋于对锂离子电池组的高温性能有损害，并且特别是对高温循环寿命有损害。

已知电解质制剂的缺点中的某一些通过本文公开的发明的实施方案得到解决，例如通过在没有显著降低高温循环寿命的情况下改善在低温的动力性能解决。

发明简述

本发明的实施方案包括锂离子电池组电池，其具有第一电极、由钛酸锂形成的第二电极和电解质溶液。电解质溶液包含环丁砜和低粘度溶剂，如碳酸二乙酯、丁酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙酸异丁酯、三甲基乙酸甲酯、异戊酸甲酯及其组合。在一些实施方案中，电解质溶液不含有碳酸乙二酯或碳酸丙二酯。在一些实施方案中，电解质溶液含有环丁砜和碳酸丙二酯的掺混物。

本发明的实施方案包括锂离子电池组电池，其具有第一电极、包含钛酸锂的第二电极和电解质溶液。电解质溶液包含高介电溶剂以及诸如碳酸二乙酯、丁酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙酸异丁酯、三甲基乙酸甲酯、异戊酸甲酯，及其组合的溶剂。在一些实施方案中，高介电溶剂包括环丁砜。在一些实施方案中，电解质溶液不含有碳酸乙二酯或碳酸丙二酯。在一些实施方案中，电解质溶液含有环丁砜和碳酸丙二酯的掺混物。

附图的多个视图的简述

图1A和1B示出了组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池的电化学性能表征。

图2A和2B示出了组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池的低温电化学性能表征。

图3A和3B示出了对于组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池在高温储存前后的电化学性能表征。

图4示出了组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池的低温和高温电化学性能表征。

图5示出了组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池的低温电化学性能表征，其中所述溶液还包含低粘度溶剂。

图6A和6B示出了组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池的低温和高温电化学性能表征。

图7A和7B示出了组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池的低温和高温电化学性能表征。

图8A和8B示出了组装成容纳有由本发明某些实施方案的制剂制成的电解质溶液和对照电解质溶液的电池组电池的低温和高温电化学性能表征。

发明详述

以下定义适用于根据本发明的一些实施方案描述的一些方面。这些定义同样可以扩大到本文中。每个术语都在整个说明书、附图和实施例中进一步解释和举例说明。在本说明书中的术语的任何解释应该考虑在本文中提出的全部描述、附图和实施例。