[发明专利]用于具有高容量、微米级、体积变化的负极颗粒的金属离子电池单元的电解质

权利要求书

1.一种金属离子电池单元，包括：

负极电极和正极电极，其中所述负极电极的容量负载在约2mAh/cm²至约10mAh/cm²的范围内，并且包含负极颗粒，所述负极颗粒(i)平均粒度在约0.2微米至约20微米的范围内，(ii)在所述电池单元的一次或多次充电-放电循环期间表现出在约8体积％至约180体积％的范围内的体积膨胀，并且(iii)表现出在约550mAh/g至约2200mAh/g的范围内的比容量；

隔膜，所述隔膜将所述负极电极与所述正极电极电性地分隔；以及

电解质，所述电解质将所述负极电极与所述正极电极进行离子耦合，其中所述电解质包含一种或多种金属离子盐和溶剂组合物，所述溶剂组合物包含：

一种或多种低熔点溶剂，所述一种或多种低熔点溶剂的熔点均在约-140℃至约-60℃的范围内，并且所述一种或多种低熔点溶剂在所述溶剂组合物的约10体积％至约80体积％的范围内，以及

一种或多种常规熔点溶剂，所述一种或多种常规熔点溶剂的熔点均在约-60℃至约+30℃的范围内，并且所述一种或多种常规熔点溶剂在所述溶剂组合物的约20体积％至约90体积％的范围内。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述一种或多种低熔点溶剂包括一种或多种含磷溶剂，或者一种或多种环状或直链酯，或者一种或多种环状或直链醚，或者一种或多种氟化溶剂，或者一种或多种酸酐，或以上的任意组合。

3.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述一种或多种常规熔点溶剂选自：碳酸酯、砜、内酯、含磷溶剂、含硅溶剂、含硫溶剂、酯或以上的组合。

4.根据权利要求1所述的电池单元，其中，在所述电解质中，所述一种或多种低熔点溶剂在所述溶剂组合物的约20体积％至约60体积％的范围内。

5.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述溶剂组合物进一步包含一种或多种功能性添加剂。

6.根据权利要求5所述的电池单元，其中，所述一种或多种功能性添加剂包括一种或多种供电子材料或者一种或多种吸电子材料。

7.根据权利要求6所述的电池单元，

其中，所述一种或多种功能性添加剂包括所述一种或多种吸电子材料，并且

其中，所述一种或多种低熔点溶剂和/或所述一种或多种常规熔点溶剂至少部分地被氟化。

8.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述溶剂组合物进一步包含添加剂溶剂或溶剂混合物。

9.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述添加剂溶剂或溶剂混合物在所述溶剂组合物的约0体积％至约5体积％的范围内。

10.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述一种或多种低熔点溶剂和/或所述一种或多种常规熔点溶剂包括具有一个或多个双键的一种或多种溶剂分子。

11.根据权利要求10所述的电池单元，其中，所述一种或多种溶剂分子至少部分地被氟化，并且每个分子包含一个或多个氟原子。

12.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述一种或多种低熔点溶剂和/或所述一种或多种常规熔点溶剂包括进行开环聚合的一种或多种溶剂分子。

13.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述一种或多种低熔点溶剂和/或所述一种或多种常规熔点溶剂包括：(i)与所述一种或多种金属离子盐组合的具有第一电化学稳定性窗口的第一溶剂，以及(ii)与所述一种或多种金属离子盐组合的具有第一电化学稳定性窗口的第二溶剂，其中所述第一电化学稳定性窗口高于所述第二电化学稳定性窗口。