[发明专利]用于锂离子电池的电解质组合物

说明书

提供用于在锂离子电池中使用电解质组合物的系统和方法。在一个实例中，电解质组合物可包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3‑丙烷磺内酯、亚硫酸乙烯酯以及包括不少于80摩尔％的双(氟磺酰)亚胺锂盐的导电盐。以这种方式，所述锂离子电池的容量保持率诸如在100％荷电状态下在高温存储期间可维持。

相关申请的交叉引用

本申请要求标题为“用于锂离子电池的电解质组合物”并且在2020年1月10日提交的美国临时申请62/959,774号的优先权。上述申请的全部内容以引用方式并入以用于所有目的。

技术领域

本公开大体上涉及用于锂离子电池的电解质组合物。

背景技术和发明内容

锂离子电池或锂二次电池已经变得更普遍地用作电动车辆和混合电动车辆的电源。在锂离子电池中，锂离子通过电解介质(通常是液体电解质)在负极与正极之间来回移动。在此类电解质中，通常包括一种或多种导电盐，例如六氟磷酸锂(LiPF₆)。然而，由于LiPF₆在湿气存在时在高温下的不稳定性，单独使用LiPF₆可能会出现问题，其中可能产生氟化氢(HF)并且使锂离子电池的容量衰减。

发明人已经发现以上问题并且已经确定用于至少部分地解决所述问题的解决方法。在一个实例中，提供包括例如作为主要导电盐的双(氟磺酰)亚胺锂盐(LiFSI，LiN(FSO₂)₂)和至少四种添加剂的非水电解液。在一些实例中，非水电解液还可包括LiPF₆以作为次要导电盐。相对于使用LiPF₆作为主要导电盐，非水电解液可能能够减小锂离子电池在高温存储期间的容量衰减和阻抗增长。

在一个实例中，一种电解质组合物可包括碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺内酯(PS)、亚硫酸乙烯酯(ES)以及包括不少于80摩尔％的LiFSI的导电盐。以这种方式，包括所述电解质组合物的锂离子电池可以在高温存储应用期间保持高容量。

应理解，提供以上概述以用简化形式来介绍对在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。识别所要求的主题的关键或基本特征并非有意的，所述主题的范围仅由跟随具体实施方式的权利要求书限定。此外，所要求的主题不限于解决在上文或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1A示出包括示例性电解质组合物的锂离子电池。

图1B示出按重量描绘例示性电解质组合物的曲线图。

图2A示出描绘例示性锂离子电池在100％荷电状态下在高温存储期间的相对容量的曲线图。

图2B示出描绘例示性锂离子电池在100％荷电状态下在高温存储期间的相对阻抗的曲线图。

图3示出用于形成用于锂离子电池中的示例性电解质组合物的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述涉及用于在锂离子电池中使用电解质组合物的系统和方法，所述电解质组合物包括作为主要导电盐的双(氟磺酰)亚胺锂盐(LiFSI，LiN(FSO₂)₂)和至少四种另外的添加剂组分。包括电解质组合物的一种示例性锂离子电池在图1A中描绘，并且各种示例性电解质组合物的相对组分重量在图1B中用图形描绘。描绘示例性锂离子电池的相对电容和相对阻抗的曲线图分别在图2A和图2B中描绘，指示出在碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺内酯(PS)以及亚硫酸乙烯酯(ES)存在下使用LiFSI作为主要导电盐可以在100％荷电状态(SOC)下在高温(例如，60℃)存储条件下更好地保持容量和阻抗。用于形成随后用于锂离子电池中的电解质组合物的方法在图3中提供。