[发明专利]在能量存储装置中使用的二氟磷酸盐添加剂化合物及其方法

说明书

本公开涉及在能量存储装置中使用的二氟磷酸盐添加剂的合成和评价。二氟磷酸盐添加剂可选自由以下项组成的组：二氟磷酸锂(LFO)、二氟磷酸钠(NaFO)、二氟磷酸铵(AFO)、二氟磷酸四甲铵(MAFO)、二氟磷酸钾(KFO)及其组合。在一些情况下，二氟磷酸盐添加剂不是二氟磷酸锂(LFO)。

技术领域

本发明总体上涉及在能量存储装置中使用的电解质添加剂。更具体地，本公开涉及在锂离子电池中使用的二氟磷酸盐化合物。

背景技术

锂离子电池是便携式电子设备、电动工具、电动车辆和电网能量存储中的能量存储系统的重要组件。在一些情况下，在电池中使用的电解质的选择影响电池性能。

一些锂离子电池电解质溶液包括一种或多种化学添加剂。电解质添加剂以仅仅几个重量百分比的量级被引入到电解质溶液中，并且可能影响电池的寿命、安全性和性能。一些类别的电解质添加剂包括环状碳酸酯、有机硫酸酯和磺酸酯、路易斯加合物、烷基取代的亚磷酸酯和磷酸酯、以及不常见的杂环。另一类添加剂是锂盐，包括二氟磷酸锂(LFO)。然而，因为LFO也是相对昂贵的添加剂，所以期望识别较低成本的替代物。因此，开发新的电解质添加剂和添加剂组合可以改进锂离子电池能量电池。

发明内容

为了概述本公开和相对于现有技术实现的优点，本文描述了本公开的某些目的和优点。并非所有这些目的或优点都可以在任何特定实施例中实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点而不必实现如本文所教导或建议的其它目的或优点的方式来实施或执行。

在一个方面，描述了一种能量存储装置。所述能量存储装置包括阳极、阴极、壳体和电解质，所述电解质包括锂盐、溶剂和包括二氟磷酸钠(NaFO)的二氟磷酸盐添加剂，其中所述阳极、阴极和电解质位于所述壳体内。

在一些实施例中，二氟磷酸盐添加剂是二氟磷酸盐。在一些实施例中，二氟磷酸盐添加剂还包括附加的二氟磷酸盐添加剂，该附加的二氟磷酸盐添加剂选自由二氟磷酸锂(LFO)、二氟磷酸铵(AFO)、二氟磷酸四甲铵(MAFO)、二氟磷酸钾(KFO)及其组合所组成的组。在一些实施例中，二氟磷酸盐添加剂还包括附加的二氟磷酸盐添加剂，该附加的二氟磷酸盐添加剂选自由二氟磷酸铵(AFO)、二氟磷酸四甲铵(MAFO)、二氟磷酸钾(KFO)及其组合所组成的组。在一些实施例中，附加的二氟磷酸盐添加剂不包括二氟磷酸锂(LFO)。在一些实施例中，电解质包括约5wt％至约0.1wt％的二氟磷酸盐添加剂。在一些实施例中，电解质包括约1wt％的二氟磷酸盐添加剂。

在一些实施例中，阳极包括阳极活性材料，该阳极活性材料选自由碳材料、硅材料、硅-碳(Si-C)复合材料及其组合所组成的组。在一些实施例中，碳材料选自由以下项组成的组：石墨材料、石墨、含石墨烯的材料、硬碳、软碳、碳纳米管、多孔碳、导电碳、及其组合。在一些实施例中，阴极包括阴极活性材料，该阴极活性材料选自由以下项组成的组：锂镍锰钴氧化物(NMC)、锂锰氧化物(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、锂钴氧化物(LCO)、钛酸锂(LTO)、锂镍锰氧化物(LNMO)、锂镍钴铝氧化物(NCA)、锂镍锰铝氧化物(NMA)、及其组合。

在一些实施例中，锂盐选自由以下项组成的组：LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiN(SO₂CF₃)₂、LiSO₃CF₃、LiB(C₂O₄)₂，LiN(SO₂F)₂、LiC₂BF₂O₄及其组合。在一些实施例中，电解质包括溶剂，该溶剂选自由以下项组成的组：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)、乙酸甲酯(MA)、及其组合。