[发明专利]用于电化学装置的电解质配方

说明书

公开了增大盐的溶解度、提高电压限制和降低液化气体电解质的可燃性的化学添加剂。

1.0相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年9月30日提交的美国临时申请62/908515、2019年10月7日提交的美国临时申请62/911505和2019年10月7日提交的美国临时申请62/911508的优先权。这些申请中的每一个通过引用以其整体并入本文。

本申请还涉及2019年10月28日提交的美国申请16/666155、2019年5月15日提交的PCT/US2019/032413、2018年5月18日提交的美国临时申请No.62/673,792、2019年10月28日提交的美国申请16/666131、2019年5月15日提交的PCT/US2019/032414、2019年5月18日提交的美国临时申请No.62/673,752、2018年10月22日提交的美国临时申请No.62/749,046、2014年3月28日提交的美国临时申请No.61/972,101、2013年11月15日提交的美国临时申请No.61/905,057、2014年11月17日提交的PCT/US14/066015、2016年5月13日提交的美国申请No.15/036,763、2020年2月18日提交的美国申请No.16/793190、2017年4月27日提交的PCT/US17/29821、2018年11月28日提交的美国申请No.16/305,034、2016年5月27日提交的美国临时申请No.62/342838、2020年4月1日提交的PCT/US2020/026086和2019年2月4日提交的美国临时申请No.62/800955。这些申请中的每一个通过引用以其整体并入本文。

2.0关于联邦资助研发的声明

本发明是利用政府支持在国家科学基金会(NSF)给予的拨款1831087条件下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本发明的实施方案涉及用于诸如电池和电化学电容器的电化学能量装置中的电解质的组合物和化学配方。还提供了使用该组合物的装置和该组合物的使用方法。

背景技术

电化学储能装置，诸如电池和双层电容器，利用离子导电电解质溶液在阳极和阴极之间传输电荷。通常，这些电解质在+20C的标准室温和标准压力(约1.01325巴)下为液体。电解质溶液使用一定量的溶剂和盐以及用于提高装置的电化学稳定性的附加成分(或添加剂)的混合物。常见的组分添加剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双(草酸)硼酸锂和丙烷磺内酯等。此类添加剂有助于电极的表面改性、安全方面或其他有用的方面。盐的溶解度通常是主要溶剂的函数，而不是添加剂的函数。此外，虽然电池电压通常受限于所有电解质组分，但最为关键的是受限于溶剂以及任何添加剂。最后，电解质易燃性通常是与锂电池工作相关的安全问题。

发明内容

本公开的实施方案涉及化学配方、电解质组合物、使用其的电化学装置及其使用方法。一些公开的实施方案涉及用于包含液化气体溶剂的电解质的新配方。

一个实施方案涉及一种可充电电化学装置，包括：离子导电电解质，其包含一种或更多种液化气体溶剂、一种或更多种盐和一种或更多种添加剂；外壳，其封闭所述离子导电电解质并被构造成提供对于液化气体溶剂的加压条件；和与所述离子导电电解质接触的至少两个导电电极。

在一些实施方案中，液化气体溶剂能够被置于压缩压力下，该压缩压力等于或大于在施加该压缩压力时的温度下的液化气体溶剂的蒸气压，从而将液化气体溶剂保持在液相。在一些实施方案中，液化气体溶剂在293.15K的室温下具有高于100kPa大气压的蒸气压。