[发明专利]用于锂离子电池的电解质制剂

说明书

本发明公开了包含添加剂或添加剂的组合的电解质制剂。所述电解质制剂可用于具有钛酸锂阳极的锂离子电池组电池。所述电解质制剂在这样的锂离子电池组电池中提供低温动力性能和高温稳定性。

发明背景

本发明属于电池技术领域，并且更具体地涉及能够同时实现锂离子电池(也称作锂离子电池组)的低温和高温运行的电解质制剂。

锂离子电池的某些应用需要宽的运行温度范围。通常，锂离子电池的功率容量由于以下因素中的一种或多种所致在低温下遭受：1)电解质的粘度增大，导致较慢的锂离子扩散；2)电解质的离子电导率降低；3)阳极(也称作负极(anode))上的固体电解质相界面(SEI)的离子电导率降低；和4)锂离子通过电极材料，尤其是阳极材料的扩散速率降低。

在过去，对于与在低温运行锂离子电池相关的问题的解决方案包括将具有极低熔点和/或低粘度的溶剂添加至电解质制剂中。这样的额外溶剂可以有助于防止电解质溶液免于冻结或在低温具有显著增加的粘度。然而，这样的额外溶剂趋于对锂离子电池的高温性能有损害，并且特别是对高温循环寿命有损害。

已知电解质制剂的缺点中的某一些通过本文公开的发明的实施方案得到解决，例如通过在没有显著降低高温循环寿命的情况下改善在低温的动力性能解决。本文中的实施方案包括这样的添加剂和添加剂的组合，所述添加剂或添加剂的组合相对于基准电解质制剂改善在低温的动力性能，而且改善或保持高温循环寿命。

发明概述

本发明的实施方案包括一种锂离子电池组电池，所述锂离子电池组电池具有第一电极、由钛酸锂形成的第二电极和电解质溶液。电解质溶液包含这样的添加剂或添加剂的组合，所述添加剂或添加剂的组合相对于基准电解质制剂改善在低温的动力性能，而且改善或保持高温循环寿命。

在以下实施方案中，电解质制剂包含具有选自由以下各项组成的组中的氟化添加剂(也称作含氟添加剂(fluorinated additive))：碳酸酯，硼酸酯，氧杂环戊硼烷，磷酸酯，膦酸酯，磷腈，酯，及其组合。在一些实施方案中，氟化添加剂包含三氟乙基。

附图的多个视图的简述

图1示出了根据本发明一个实施方案实施的锂离子电池的示意图。

发明详述

以下定义适用于根据本发明的一些实施方案描述的一些方面。这些定义同样可以扩大到本文中。每个术语都在整个说明书、附图和实施例中得到了进一步解释和举例说明。在本说明书中的术语的任何解释应该考虑在本文中提出的全部描述、附图和实施例。

除非上下文清楚地另外指出，否则单数术语“一个”、“一种”、和“所述”包括复数。因此，例如，一个对象的提及可以包括多个对象，除非上下文清楚地另外指出。

术语“基本上地”和“基本上的”指的是相当大的程度或范围。当与事件或情况联合使用时，该术语可以指在其中事件或情况准确发生的场合，也可以指在其中事件或情况接近近似发生的场合，如解释在本文中所描述的实施方案的典型的公差水平或可变性。

术语“约”是指近似接近给定值的值的范围以便解释在本文中所描述的实施方案的典型的公差水平、测量精确度或其他可变性。

倍率“C”是指(取决于上下文)作为相对于电池(处于基本上完全充电的状态)将在一小时内基本上完全放电的“1C”电流值的分数或倍数的放电电流，或者作为相对于电池(处于基本上完全放电的状态)将在一小时内基本上完全充电的“1C”电流值的分数或倍数的充电电流。

在一定程度上，某些电池特性可以随着温度变化，这样的特性在室温(约25℃)下规定，除非上下文另有明确指明。

本文中呈现的范围包括它们的端点。因此，例如，范围1至3包括数值1和3以及中间的数值。