[发明专利]用于锂离子电化学电池的电解质组合物

说明书

一种用于锂离子电化学元件的电解质组合物，其包含：‑至少一种锂四氟化物或六氟化物盐，‑双(氟磺酰基)酰亚胺锂LiFSI盐，‑碳酸亚乙烯酯，‑硫酸亚乙酯，‑选自环状或线性碳酸酯、环状或线性酯、环状或线性醚及其混合物中的至少一种有机溶剂。在锂离子电化学元件中使用该组合物增加了元件的使用寿命，特别是在低温和高温循环条件下。

技术领域

本发明的技术领域是用于锂离子可再充电电化学电池的电解质组合物的领域。

背景技术

锂离子可再充电电化学电池在现有技术中是已知的。由于它们的高质量和体积能量密度，它们是有前途的电能来源。它们具有至少一个正电极(其可以为锂化过渡金属氧化物)和至少一个负电极(其可以为基于石墨的)。然而，当在至少80℃的温度下使用时这样的电池具有有限的使用寿命。它们的成分迅速降解，导致电池短路或其内部电阻增加。例如，在85℃下在约100次充电/放电循环之后，这样的电池的容量损失可能达到其初始容量的20％。此外，还发现在低于-10℃的温度下使用时这些电池具有有限的使用寿命。

因此，目的是使得可获得在至少80℃的温度下或在低于-10℃的温度下循环使用时具有改善的使用寿命的新的锂离子电化学电池。当这些电池能够在通过进行至少200次循环(其中放电深度为100％而容量损失不大于其观察到的初始容量的20％)的循环条件下运行时，认为实现了该目的。

优选这些新的电化学电池能够在非常低的温度下，即在低至约-20℃的温度下循环。

发明内容

因此，本发明涉及电解质组合物，其包含：

-至少一种四氟化或六氟化锂盐，

-双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)盐，

-碳酸亚乙烯酯，

-硫酸亚乙酯，

-选自环状或线性碳酸酯、环状或线性酯、环状或线性醚及其混合物中的至少一种有机溶剂。

该电解质可以用于锂离子电化学电池中。其使后者能够在高温(例如至少80℃)下运行。其还使电池能够在低温(例如约-20℃)下运行。

根据一个实施方案，四氟化或六氟化锂盐选自六氟磷酸锂LiPF₆、六氟砷酸锂LiAsF₆、六氟锑酸锂LiSbF₆和四氟硼酸锂LiBF₄。

根据一个实施方案，来自双(氟磺酰基)酰亚胺锂盐的锂离子占电解质组合物中存在的锂离子的总量的至少30mol％。

根据一个实施方案，来自四氟化或六氟化锂盐的锂离子占电解质组合物中存在的锂离子的总量的最高至70mol％。

根据一个实施方案，碳酸亚乙烯酯的质量百分比占由所述至少一种四氟化或六氟化锂盐、双(氟磺酰基)酰亚胺锂盐和所述至少一种有机溶剂组成的组的质量的0.1质量％至5质量％。

根据一个实施方案，硫酸亚乙酯的质量百分比占由所述至少一种四氟化或六氟化锂盐、所述双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)盐和所述至少一种有机溶剂组成的组的质量的0.1质量％至5质量％。

根据一个实施方案，硫酸亚乙酯占由硫酸亚乙酯和碳酸亚乙烯酯组成的组的质量的20质量％至80质量％，以及碳酸亚乙烯酯占由硫酸亚乙酯和碳酸亚乙烯酯组成的组的质量的80质量％至20质量％。

根据一个实施方案，所述至少一种有机溶剂选自环状碳酸酯、线性碳酸酯及其混合物。

根据一个实施方案，环状碳酸酯占至少一种有机溶剂的质量的10质量％至40质量％，以及线性碳酸酯占至少一种有机溶剂的90质量％至60质量％。

根据一个实施方案，环状碳酸酯选自碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)。