[发明专利]包含氟化碳酸盐的电解质组合物以及包含其的电池

说明书

披露了包括含有芳基的某些氟化碳酸酯的电解质组合物以及包含这种电解质组合物的电池，特别是具有高额定电压的电池。

本申请要求2014年12月18日提交的美国临时申请号62/093,768以及2015年2月24日提交的欧洲申请号15156244.4的优先权，出于所有目的这些申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及包括含有芳基的氟碳酸盐的电解质组合物。本发明还涉及包括此种电解质组合物的电池，特别是具有高标称电压的电池。

发明背景

电池，包括锂离子电池、锂空气电池以及锂硫电池，是众所周知的用于储存电能的可充电装置。锂离子电池包括阴极、阳极、插入在阴极与阳极之间的隔膜、以及含有溶剂、导电盐、以及通常一种或多种添加剂的电解质组合物。阴极和阳极通常通过以下方式制备：将包含活性电极材料(例如阴极活性材料和阳极活性材料(取决于电极的最终应用))、粘合剂、溶剂、以及任选一种或多种添加剂的组合物施用于基材上，然后干燥并且压缩模制。

目前用于锂二次电池、特别是锂离子电池的标称电压通常高达3.7V。这通常对应于4.2V的充电截止电压。在高于此点的电压下，电解质体系通常因为该电解质体系的组分(例如初始充电时一个或多个电极的表面上的溶剂、导电盐、和添加剂，特别是被认为形成保护层(通常称为“固体电解质中间相(SEI)”)的添加剂材料)不能耐受这样的高电压而劣化。然而，本领域中期望的是能够在较高电压(通常为3.9V或4.1V，或甚至高达4.7V)下操作的电池，因此适用于高压电池的电解质体系和/或此种电解质体系的组分的开发是本领域所需要的。在充电截止电压方面，此种高压电池具有高于4.2V、特别地至少4.25V的充电截止电压。

另外，本领域一般要求用于电池、特别是用于锂离子电池的在技术上有利的电解质体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于电池、特别是具有高标称电压的电池的电解质组合物或该电解质组合物的组分。本发明的另一个目的是提供一种新的电解质组合物体系，该体系可以在电池、特别是锂离子电池的阴极和阳极的表面上提供有效的保护。本发明的再一个目的是提供一种用于电池的电解质体系，其中将电极(特别是阴极)与电解质组合物之间的界面电阻最小化。本发明的还另一个目的是提供一种适用于电池(尤其是具有大于4.2V、特别地至少4.25V的充电截止电压的二次电池)的电解质组合物或其组分。

因此本发明涉及一种电池，该电池包括阴极、阳极、和电解质组合物，具有大于3.7V且不大于4.7V的标称电压，其中所述电解质组合物包含至少一种溶剂、至少一种导电盐、和具有通式(I)的化合物，

R¹R²CF-O-C(O)-O-R³ (I)

其中R¹和R²独立地为H、F、烷基、环烷基、亚烷基-芳基、或亚烷基-杂芳基；和其中R³为芳基或亚烷基-芳基。

因此本发明的另一方面涉及一种电池，该电池包括阴极、阳极、和电解质组合物，具有大于4.2V的充电截止电压，其中电解质组合物包含至少一种溶剂、至少一种导电盐、和具有通式(I)的化合物，

R¹R²CF-O-C(O)-O-R³ (I)

其中R¹和R²独立地为H、F、烷基、环烷基、亚烷基-芳基、或亚烷基-杂芳基；和其中R³为芳基或亚烷基-芳基。