[发明专利]包含磺内酯和氟化溶剂的非水性电解质组合物

说明书

描述了包含氟化溶剂、有机碳酸酯、磺内酯、以及任选地硼酸盐的电解质组合物。该氟化溶剂可以是氟化的非环状羧酸酯、氟化的非环状碳酸酯、氟化的非环状醚、或其混合物。该有机碳酸酯可以是氟化的或非氟化的。这些电解质组合物在电化学电池如锂离子电池组中是有用的。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年8月14日提交的美国临时申请号62/037246的权益，将该临时申请以其全文通过援引方式并入本申请。

技术领域

本披露在此涉及含有氟化溶剂和磺内酯的电解质组合物，这些电解质组合物在电化学电池如锂离子电池组中是有用的。该电解质组合物可以附加地包含硼酸盐如双(草酸)硼酸锂。

背景

随着在便携式电子设备上的进步以及在插电式混合电动车辆上的强烈兴趣，存在增加锂离子电池组的能量和功率容量的极大需求。在这方面，增加操作电压是可行的策略。当前锂离子电池组电解质溶剂典型地含有一种或多种直链碳酸酯，如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、或碳酸二乙酯；和环状碳酸酯，如碳酸亚乙酯。然而，在高于4.2V的阴极电势下，这些电解质可分解，这可导致电池组性能的损失。电解质分解还可能发生，产生可导致电池组溶胀的气体。需要的是一种电解质配制品，该电解质配制品将一种或多种溶剂与一种或多种添加剂结合并且可以使气体形成最小化而且还提供良好的电池组性能特征。

概述

在一个实施例中，提供了一种电解质组合物，该电解质组合物包含：

a)氟化溶剂；

b)有机碳酸酯；

c)饱和或不饱和的磺内酯，其任选地被一个或多个卤素，芳基，或直链、支链或环状的饱和或不饱和的烷基取代；以及

d)至少一种电解质盐。

在一个实施例中，该氟化溶剂是：

a)由下式表示的氟化的非环状羧酸酯：

R¹-COO-R²，

b)由下式表示的氟化的非环状碳酸酯：

R³-OCOO-R⁴，或

c)由下式表示的氟化的非环状醚：

R⁵-O-R⁶，

或其混合物；

其中

i)R¹是H、烷基、或氟烷基；

ii)R³和R⁵各自独立地是氟烷基并且可以或者是彼此相同或不同的；

iii)R²、R⁴、以及R⁶各自独立地是烷基或氟烷基并且可以或者是彼此相同或不同的；

iv)R¹和R²中的任何一个或两者包括氟；并且

v)各自作为一对的R¹和R²、R³和R⁴、以及R⁵和R⁶包含至少两个碳原子但不超过七个碳原子。

在一个实施例中，该磺内酯由下式表示：