[发明专利]用于电化学电池的凝胶聚合物电解质

说明书

本发明公开了用于电化学电池的凝胶聚合物电解质。用于循环锂离子的电化学电池的凝胶聚合物电解质包含渗透有液体电解质溶液的聚合物基质。聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯‑共聚‑六氟丙烯)。液体电解质溶液包含非水性有机溶剂、在非水性有机溶剂中的第一锂盐、和在非水性有机溶剂中的第二锂盐。第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂，且第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

技术领域

本发明涉及用于循环锂离子的电化学电池的凝胶聚合物电解质和循环锂离子的电化学电池。

背景技术

本章节提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

本公开涉及用于循环锂离子的电化学电池的电解质，更特别涉及包括液体电解质溶液和充当液体电解质溶液的宿主的聚合物基质的凝胶聚合物电解质。

二次锂电池组的电化学电池通常包括负极、与负极间隔开的正极，和提供用于在电化学电池放电与再充电过程中在负极与正极之间传导锂离子的介质的离子传导电解质。该离子传导电解质可为固体、液体或固体与液体的混合的形式。凝胶聚合物电解质是混合物，并包括渗透有液体电解质溶液的聚合物基质，所述液体电解质溶液通常包含溶解或分散在一种或多种非水性非质子有机溶剂中的锂盐。液体电解质溶液充当穿过聚合物基质的锂离子通路，同时聚合物基质为凝胶聚合物电解质提供机械稳定性。二次锂电池组的电解质可配制为在宽运行温度范围内表现出某些合意的性质。此类合意的性质可包括高离子传导率、高介电常数（与溶解盐的高能力相关）、良好的热稳定性、宽的电化学稳定性窗口、能够在负极表面上形成稳定的离子传导固体电解质界面（SEI）、能够保持与电极表面牢固的界面接触、能够抑制在负极表面上形成苔藓锂或枝晶锂、以及与电化学电池的其它组件的化学相容性。

发明内容

本章节提供本公开的一般概述并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

公开了用于循环锂离子的电化学电池的凝胶聚合物电解质。该凝胶聚合物电解质包含渗透有非水性有机溶剂、在该非水性有机溶剂中的第一锂盐、和在该非水性有机溶剂中的第二锂盐的聚合物基质。该聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)。第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂，且该第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

凝胶聚合物电解质可以是自熄性的。

非水性有机溶剂可包含环状碳酸酯、内酯、腈、砜、醚、磷酸酯或其组合。

在某些方面，非水性有机溶剂可包含第一溶剂与第二溶剂的混合物。第一溶剂可包含碳酸亚丙酯，且第二溶剂可包含氟代碳酸乙烯酯。在此类情况下，非水性有机溶剂中第一溶剂对第二溶剂的体积比可为大于或等于大约0.5:9.5至小于或等于大约9.5:0.5。

第一锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可为大于或等于大约0.05摩尔/升至小于或等于大约2.0摩尔/升。第二锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可为大于或等于大约0.05摩尔/升至小于或等于大约2.0摩尔/升。第一锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可大于第二锂盐在非水性有机溶剂中的浓度。

第一锂盐与第二锂盐在非水性有机溶剂中的总浓度可为大于或等于大约1.5摩尔/升至小于或等于大约4.0摩尔/升。

凝胶聚合物电解质可基本上由聚合物基质、非水性有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐组成，第一锂盐可基本上由二氟(草酸根合)硼酸锂组成，且第二锂盐可基本上由双(三氟甲磺酰)亚胺锂组成。

在组合时，非水性有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐按重量计可构成凝胶聚合物电解质的大于或等于大约60%至小于或等于大约99.5%。聚合物基质按重量计可构成凝胶聚合物电解质的大于或等于大约0.5%至小于或等于大约40%。

聚合物基质可进一步包含聚(环氧乙烷)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、羧甲基纤维素、聚丙烯腈、聚(乙烯醇)、聚乙烯基吡咯烷酮或其组合。