[发明专利]作为电化学电池电解质的添加剂的硅烷化合物

说明书

本发明涉及用硅烷化合物作为电解质的添加剂，以改进电化学电池的性能。

锂离子电池是用于移动通讯中最有前途的电池系统。应用领域从高价值的电子设备(例如移动电话、便携式摄像机)到电动汽车。

这些电池由阴极、阳极、隔板以及非水电解质组成。作为阴极，一般使用Li(MnMe)₂O₄、Li(CoMe_z)O₂、Li(CoNi_XMe_z)O₂或其它的锂嵌入和插入化合物。阳极可以由锂金属、碳、石墨、石墨碳或其它锂嵌入和插入化合物或和合金组成。所用的电解质是锂盐(例如LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂或LiC(CF₃SO₂)₃以及它们的混合物)在非质子溶剂中的溶液。

由于对常用在锂离子电池组的电解质盐LiPF₆对水和其它质子杂质敏感，这些电解质总含可测得量的氢氟酸。除此，这些电解质由于制造方法的不同而含有至少50ppm的HF。此外，加热系统也可以生成HF。生成的氢氟酸极易同电池的各种成分反应。

石墨电极一般涂有碳酸烷基酯、碳酸锂、氢氧化锂以及氧化锂。氢氟酸同这种涂层会发生反应。在包括LiPF₆作为电解质盐的电解质中，电池的电阻会不断地增加。这是由于对碳酸盐涂层的侵蚀并生成LiF膜的缘故。

HF同涂层的反应式如下：。

与最初的涂层不同，含LiF的膜对Li离子(即使可以透过的话)透过性也很差。

在现有的技术中，公开了加入添加剂，这些添加剂常常同HF反应，从而防止了生成HF膜。

在文献中已经讨论过许多用在锂离子电池组的添加剂。例如，三丁胺用作HF捕集剂。这种添加剂非常有效地降低了HF含量，但是，对于电化学氧化它们是不稳定的。在高于3.5伏(相对于Li/Li⁺)时，会不可逆地分解。

在JP03821311中，将各种醋酸盐和草酸盐以及硅烷用作添加剂。在阳极上这些添加剂形成层，据说防止了电解质和阳极之间的反应。

和现有的技术不同，本发明不是寻求从电解质中除去HF或生成新膜。相反，新的出发点是溶解已经生成的氟化锂，并因此稳定电池的电阻。

因此，本发明的目的是提供添加剂，这种添加剂在电解质上不成膜，并具有足够高的电化学稳定性。

通过使用下面通式的化合物作为添加剂，可以达到本发明的目的：

            SiR¹R²R³R⁴

其中，

R¹-R⁴各为氢，

       C_YF_2Y+1-ZH_Z，

       OC_YF_2Y+1-ZH_Z，

       OC(O)C_YF_2Y+1-ZH_Z，

       OSO₂C_YF_2Y+1-ZH_Z，

      1≤x＜6，1≤y≤8，和0≤z≤2y+1以及