專利名稱：可充電鋰電池的電解液及包含它的可充電鋰電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可充電鋰電池的電解液及可充電鋰電池，更具體地，本發(fā)明涉及具有良好安全性的可充電鋰電池的電解液。
背景技術：
用于可充電鋰電池的電解液中的常規(guī)溶劑包括環(huán)狀酯，如碳酸亞乙酯和碳酸異丙烯酯；鏈狀酯，如碳酸二甲酯和丙酸酯；及環(huán)醚，如四氫呋喃。然而，常規(guī)溶劑在電池的氧化和還原反應過程中容易分解，或它們具有較差的循環(huán)壽命特性。
近來，已經(jīng)試圖將有機含氟醚加到電解液的有機溶劑中，其在電池的氧化和還原反應過程中不分解。有機含氟醚具有高的含氟量，這導致分解過程中穩(wěn)定性的提高，但是它們與電解液中使用的其它有機溶劑不是非常兼容的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及一種可充電鋰電池的電解液，該電解液包含5-40體積％至少一種氟取代的醚化合物，其用R1-O-R2表示，式中R1和R2是氟取代的烷基，其具有57-86％的氟取代氫的比例，0.9-2.3cp的粘度，及至少為88℃的沸點；以及60-90體積％非水有機溶劑，其閃點至少為80℃。
在另一個實施方案中，所述電解液包含5-40體積％的氟取代的醚化合物；數(shù)量為20-95體積％的高閃點非水有機溶劑；及低粘度非水有機溶劑，其粘度為0.2-1.8cp，有效量高達40體積％。
所述氟取代的醚化合物與其它溶劑具有高的配伍性，并且在電池的氧化和還原反應過程中不分解。另外，該氟取代的醚化合物增加了鋰離子的低溫導電性。
優(yōu)選氟取代的醚化合物為選自下面式1-8所示化合物中的至少一種(1)CF2(CF2)3CH2OCF2CF2H(2)CF3CF2CH2OCF2CFHCF3(3)HCF2CF2CH2OCF2CF2H(4)HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3(5)HCF2(CF2)3CH2OCF2CFHCF3(6)HCF2CF2OCH2CF3(7)CF3CF2CH2OCF2CF2H及(8)HCF2CF2CH2OCF2H本發(fā)明還涉及一種可充電鋰電池，包括所述電解液；正極，其包含能夠可逆地發(fā)生鋰嵌入的正極活性物質(zhì)；及負極，其包含能夠可逆地發(fā)生鋰嵌入的負極活性物質(zhì)?？沙潆婁囯姵厥前踩?，并且具有優(yōu)良的低溫放電特性。


本發(fā)明的附圖，其與說明書結(jié)合并且構(gòu)成說明書的一部分，與說明書一起闡述了實施方案，進一步解釋本發(fā)明的原理。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的可充電鋰電池。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例9，12，13和15以及對比例12和13的電池在100次充放電循環(huán)之后的容量保持率的曲線圖。
具體實施例方式
在一個典型實施方案中，本發(fā)明的可充電鋰電池包括正極，負極和電解液，并且為鋰離子電池或鋰離子聚合物電池。
舉例來說，正極包含通過混合正極活性物質(zhì)和粘合劑如聚偏二氟乙烯，以及導電劑如碳黑，并使其成形為片狀或環(huán)狀而得到的材料。正極活性物質(zhì)的實例包括至少一種鋰氧化物的夾層化合物，其包含鋰和選自鈷，錳和鎳中的至少一種，如LiMn2O4，LiCoO2，LiNiO2，LiFeO2或V2O5。其進一步包含能夠可逆地嵌入和脫出鋰離子的化合物，例如TiS，MoS，有機二硫化物或有機多硫化物。
舉例來說，負極通過混合負極活性物質(zhì)粉末和粘合劑如聚偏二氟乙烯，以及任選的導電劑如碳黑，并使其成形為圓片而得到的材料。負極活性物質(zhì)的實例包括碳質(zhì)材料如人造石墨，天然石墨，碳纖維石墨，石墨介晶碳微珠，及無定形碳；能夠與鋰形成合金的金屬；以及包含金屬和碳質(zhì)材料的混合物。能夠和鋰形成合金的金屬包括Al，Si，Sn，Pb，Zn，Bi，In，Mg，Ga和Cd。此外，鋰金屬箔也可以用作負極。
本發(fā)明的可充電鋰電池包括正極3和能夠嵌入和脫出鋰離子的負極4和電解液。將該正極3，負極4和電解液與隔板2一起放入容器1中，即制成可充電的鋰電池，如圖1所示。
本發(fā)明的電解液包括5-40體積％至少一種氟取代的醚化合物。該氟取代的醚化合物用R1-O-R2表示，其中R1和R2表示用氟取代烷基，并且其具有R1和R2的取代比例為57-86％。在一個實施方案中，氟取代的醚化合物具有0.9-2.3cp粘度和至少88℃的沸點。
在另一個實施方案中，電解液包括60-95體積％的高閃點有機溶劑，其閃點至少為80℃，或作為一種選擇，其包括20-95體積％的高閃點有機溶劑，以及有效量高達40體積％、粘度為0.2-1.8cp的低粘度非水有機溶劑。
該電解液可以進一步包括一種配伍劑，目的是改進氟取代的醚化合物與非水有機溶劑之間的配伍性。
本發(fā)明的電解液包括至少一種、優(yōu)選至少兩種式R1-O-R2所示的氟取代的醚化合物，式中R1和R2為氟取代的烷基，且在R1和R2中氟取代氫的比例(下文中稱之為含氟比)為57-86％，氟取代的醚化合物具有0.9-2.3cp的粘度和至少為88℃的沸點，沒有閃點。
如果含氟比小于57％，則電解液在電池的氧化和還原過程中容易分解，從而導致在苛刻條件下起火。如果含氟比大于86％，則鋰鹽就不能溶解在溶劑中，且氟取代的醚化合物和非水溶劑之間的配伍性下降。本文所使用的“含氟比”是指R1和R2烷基中氟取代氫的比例。例如，HCF2(CF2)3CH2基團中的含氟比為73％，其中總共11個氫中，有8個被氟取代。
0.9-2.3cp的粘度使得可以增加鋰離子的低溫導電性。如果粘度小于0.9cp，氟取代的醚化合物的分子內(nèi)作用力會減少，所以容易揮發(fā)，因此降低沸點至88℃以下。如果粘度高于2.3cp，則分子內(nèi)作用力會增加，且低溫時的沸點增加，從而難于傳遞鋰離子，且導電性下降。
更優(yōu)選粘度為0.9-2.0cp。如果使用至少兩種氟取代的醚化合物的混合物，則每種化合物的粘度無需限于0.9-2.3cp、優(yōu)選0.9-2.0cp之間，而是使整個混合物的總粘度為0.9-2.3cp，優(yōu)選為0.9-2.0cp就足夠了。
如果氟取代的醚化合物的沸點小于88℃，則化合物蒸發(fā)可能發(fā)生不希望發(fā)生的問題。具有高沸點，則很少出現(xiàn)不希望問題。然而，太高的沸點引起粘度增加至基本上超過2.3cp。
優(yōu)選氟取代的醚化合物沒有根據(jù)日本工業(yè)標準(JIS)-K-2265的閃點試驗的閃點，該標準的公開內(nèi)容引入本文作為參考。如果化合物具有閃點，則在苛刻條件下可能發(fā)生電解液起火。
氟取代的醚化合物的實例如下面的式1-8所示(1)CF2(CF2)3CH2OCF2CF2H(2)CF3CF2CH2OCF2CFHCF3(3)HCF2CF2CH2OCF2CF2H(4)HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3(5)HCF2(CF2)3CH2OCF2CFHCF3(6)HCF2CF2OCH2CF3(7)CF3CF2CH2OCF2CF2H及(8)HCF2CF2CH2OCF2H。
閃點至少為80℃、優(yōu)選80-180℃的高閃點有機溶劑，具有允許鋰鹽容易溶解和解離的高介電常數(shù)，同時增加鋰離子的傳導性。此外，沒有閃點的氟取代的醚化合物能夠阻止電池在苛刻條件下的熱爆炸或爆炸。
高閃點有機溶劑可以包括一種或多種環(huán)酯和/或一種或多種環(huán)狀碳酸酯。其實例包括環(huán)酯，如丁內(nèi)酯，癸內(nèi)酯，戊內(nèi)酯，及甲羥戊內(nèi)酯；以及環(huán)狀碳酸酯，如碳酸亞乙酯和碳酸氟代亞乙酯，碳酸氯代亞乙酯，碳酸異丙烯酯，碳酸氯甲基亞乙酯，及碳酸氟甲基亞乙酯。
如果使用混合有機溶劑，則可以根據(jù)本領域中公知的常識適當?shù)乜刂苹旌媳取?br> 氟取代的醚化合物即高閃點有機溶劑與低粘度有機溶劑的物理性質(zhì)列在表1中。
表1

正如表1所示，氟取代的醚化合物沒有閃點。此外，環(huán)狀碳酸酯如碳酸亞乙酯和碳酸異丙烯酯，及環(huán)酯如γ-丁內(nèi)酯，其與本發(fā)明氟取代的醚化合物一起使用，具有至少80℃閃點。
氟取代的醚化合物的量優(yōu)選地為5-40體積％，更優(yōu)選地為10-30體積％。高閃點有機溶劑的量優(yōu)選地為60-95體積％，更優(yōu)選地為70-90體積％?？蛇x擇地，如果低粘度有機溶劑和高閃點有機溶劑一起混合使用，那么高閃點有機溶劑的量優(yōu)選地為20-95體積％，優(yōu)選低粘度有機溶劑的量可高達40體積％。如果高閃點有機溶劑的量超過此范圍，構(gòu)成的電池就可能顯示不希望的性能。因此，如果不使用高閃點有機溶劑，使用低粘度有機溶劑和氟取代的醚化合物，那么不能產(chǎn)生本發(fā)明的阻止-火焰電解液。
如果氟取代的醚化合物的量小于5體積％，則粘度增加，并降低鋰離子的導電性，且降低抗氧化性。如果氟取代的醚化合物的量大于40體積％，則鋰鹽溶解能力下降，其不能作為電解液使用。如果使用至少兩種氟取代的醚化合物，就可以適當?shù)乜刂苹旌媳取?br> 優(yōu)選電解液進一步包含式9-13所示的配伍劑
(9)HCF2CF2CH2OCH2CH2OCH3(10)HCF2(CF2)3CH2OCH2CH2OCH3(11)CH3COOCH2(CF2)3CF2H(12)CH3COOCH2CF2CF2H及(13)CH3(CH2)4COOCH3。
配伍劑具有能夠與鋰離子相互配合的官能團，及一種或多種烷基；更優(yōu)選具有能夠與鋰離子配合的官能團，及氟取代的烷基。因此，據(jù)信該配伍劑具有和氟取代的醚化合物及與鋰配合的非水溶劑的配伍性。該配伍劑在一個寬的范圍內(nèi)幫助改進氟取代的醚化合物和非水溶劑之間的配伍性，并且?guī)椭鰪婁囯x子低溫導電性。
在電解液中存在的配伍劑的量優(yōu)選范圍為0.01-10重量％，更優(yōu)選地為0.1-3重量％。
如果配伍劑的量小于0.01重量％，氟取代的醚化合物與非水溶劑就將分層。如果配伍劑的量大于10重量％，就增加了可燃性，導致在苛刻條件下起火。
鋰鹽可以包括LiPF6，LiBF4，Li[N(SO2C2F6)2]，Li[B(OCOCF3)4]，或Li[B(OCOC2F5)4]，并且優(yōu)選LiPF6，BETI鹽(Li[N(SO2C2F5)2])或其混合物。更優(yōu)選BETI鹽，其可以非常好地溶解于氟取代的醚化合物中。鋰鹽濃度優(yōu)選為0.5-2.0M/L。
本發(fā)明的電解液用于可充電鋰電池，例如，鋰離子電池或鋰聚合物電池。如果電解液用于鋰離子電池，電解液就以溶液形式存在，而如果電解液用于鋰聚合物電池，其就以凝膠聚合物形式存在。該凝膠聚合物的制備方法是在溶液形式電解液溶液中加入聚合引發(fā)劑，其后通過凝膠聚合將該電解液浸沒在聚合物基質(zhì)中。該方法是公知的，并且本領域的普通技術人員很容易理解。
聚合物基質(zhì)可以包括丙烯酰取代的聚氧化乙烯；丙烯酰取代的聚氧化丙烯或聚丙烯腈；或者丙烯酰取代的聚脲烷，聚丙烯酸酯，或聚乙二醇二丙烯酸酯。作為選擇，聚合物基質(zhì)可以是交聯(lián)的聚合物，其具有乙醚基團作為主鏈或側(cè)鏈。聚合引發(fā)劑可以是偶氮化合物或過氧化物，其實例是過氧化月桂酰和過氧化苯甲酰。
本發(fā)明的電解液具有良好的配伍性，并且在氧化和還原中不分解。該電解液能夠提供安全的可充電鋰電池，其具有好的低溫放電特性。
下文的實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。然而，不應在任何意義上將這些實施例看作是對本發(fā)明的范圍的限制。
實施例1-18和對比例1-14按照表2和表3所示的組成制備實施例1-18和對比例1-14的電解液，使用氟取代的醚化合物及非水有機溶劑作為電解液溶劑；使用LiPF6，BETI(3M制造)或其混合物作為電解質(zhì)鹽；以及使用任選的配伍劑。在表2和表3中，實施例18的電解液是利用單體和聚合引發(fā)劑通過凝膠聚合實施例14的電解液而制備的。使用數(shù)量為實施例14的電解液重量5％的聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量258)作為單體，使用數(shù)量為單體重量1％的過氧化月桂酰作為引發(fā)劑。利用實施例18的電解液，通過在70℃加熱3小時鋰聚合物電池可以通過在進行裝配。
表2給出了電解液的組成，而表3給出了鋰鹽的量。在表2中，EC表示碳酸亞乙酯，PC表示碳酸異丙烯酯，BL表示γ-丁內(nèi)酯。
表2


表3

在-20℃，測量實施例3-18和對比例1-6和9-14的電解液的鋰離子導電性，其結(jié)果列在表4中。
正如表4所示，在實施例3-18中使用的所有的氟取代的醚化合物(無論一種還是兩種)具有總粘度1.2-1.4cp。實施例1中該化合物的粘度為2.2cp。
如果使用混合氟取代的醚化合物，混合物的粘度應該是2.2cp或更小。因此，混合物中所有的化合物的粘度不必為2.3cp或更小，但是粘度基本上大于2.3cp的化合物不能使用，因為混合物的粘度近似于所有化合物的粘度的平均值。
從表4可以看到，在-20℃，實施例3-18和對比例1-6和9-14的電解液具有離子導電性為0.8-1.7mS/cm。實施例1的電解液具有離子導電性為0.0mS/cm。其原因是實施例1的電解液具有高含量的碳酸亞乙酯(80體積％)，使其在-20℃凍結(jié)。
表4

在-20℃到室溫，測量實施例2-18和對比例2-7，9-12和14的電解液的氟取代的醚化合物的含氟比，閃點和溶解能力，其結(jié)果列在表5中。采用JIS-K2265標準閃點實驗測量閃點。溶解能力的測定方法是采用在40℃混合電解液溶劑和鋰鹽8小時，制備電解液，使其靜置，其后進行視覺均勻性評價。表5的第二列給出的兩個含氟比表示使用兩個氟取代的醚化合物。第一個含氟比是表2中顯示的第一化合物，而第二個值是第二個化合物的。表5中“r.t.”表示“室溫”。
正如表5所示，實施例2-18的氟取代的醚化合物的含氟比為57-86％。正如表中數(shù)據(jù)所示，所有的氟取代的醚化合物都沒有閃點。此外，這些化合物在-20℃到室溫，均勻地溶解在溶劑中。然而，對比例7的電解液，則觀察到了相分離。相信發(fā)生這個結(jié)果的原因是100％高含氟比，也就是，100％R1基團導致了極性，從而降低了氟取代的醚化合物和與鋰離子匹配的非水溶劑之間的配伍性。
表5


測量了實施例2-18和對比例2-7，9-12和14的氟取代的醚化合物溶劑的沸點，其結(jié)果列在表6中。在表6中，一個電池中的兩個沸點表示第一和第二化合物的沸點。從表6可以看出，除了對比例7外，氟取代的醚化合物的沸點為88-150℃。
表6

使用實施例3-18和對比例1-14的電解液，構(gòu)成矩形可充電鋰電池。可充電鋰電池是如此裝配的纏繞具有LiCoO2正極活性物質(zhì)的正極和具有碳纖維的負極，制得電極組件，將該組件插入到容器中，然后向其中注入電解液。將所得電池以0.2C的速度在8小時內(nèi)恒流和恒壓充電至4.2V的電壓。所充電的電池具有660mAh的標稱容量，4mm的厚度，30mm的寬度和60mm的高度。
測量電池在-20℃的容量保持率和厚度增加比例。容量保持率的測量方法是用室溫下1個循環(huán)的容量除以-20℃下2個循環(huán)的容量，充電電流為0.2C，放電截止電壓為2.75V，充電電流為0.5C，及以4.2V的電壓放電2.5小時。
厚度變化測量方法是將電池在90℃保持4小時，然后用游標卡尺測量厚度。其結(jié)果列在表7中。
表7

從表7可以看到，對比例2，6和8的電池在-20℃具有容量保持44.3-48.8％，但是實施例3-18的容量保持則是60.5-90.2％。
對比例1的電池具有好的容量保持，為91.3％，但是90％的高的厚度變化使其不能使用。對比例14的電池具有90.2％的好的容量保持，但是15.3％的高的厚度變化使其難于使用。這些結(jié)果產(chǎn)生的原因是在對比例1和14中，過量的碳酸二乙烯酯降低了沸點，引起電池膨脹。對比例7的電池顯示厚度變化超過100％，這是因為氟取代的醚化合物的沸點為60℃，其汽化產(chǎn)生氣體。然而，實施例3和18的電池具有厚度變化分別為2.1％和4.7％。此外，即使兩種電解液具有同樣的組成，實施例18的凝膠聚合電解液能有效地阻止高溫膨脹，而實施例17的溶液電解液則不能阻止高溫膨脹。
對實施例3-18和對比例1-14的電池進行起火試驗和3C過充電試驗，其結(jié)果示于表8中。起火試驗完成方法是在JIS-K2265標準閃點試驗條件下點火電池至少1秒。3C過充電試驗完成方法是以3C的速度將已完全充電的電池恒流和恒壓充電至12V。在3C過充電試驗中，也測量了最高溫度。
表8


表8表明除了對比例1，7，13和14外，所有的電解液沒有閃點，并且具有好的不可燃性。認為產(chǎn)生這些結(jié)果的原因是不可燃性電解液，其包括高閃點溶劑和作為主要組分的沒有閃點的氟取代的醚化合物。但是對比例1，7，13和14則分別在58℃，165℃，130℃和100℃點燃。
實施例3-18和對比例2-8和8-12的電池在過載實驗中沒有擊穿，其最高內(nèi)部溫度是110℃。對比例1，7，13和14的電池則擊穿了，其最高內(nèi)部溫度為600℃。從這些結(jié)果可以推測實施例3-18的電解液沒有加熱到擊穿點，因為其在苛刻條件下具有好的氧化阻力。
此外，實施例18的電池比采用溶液電解液的實施例16的電池具有更大的穩(wěn)定性，因為其采用了凝膠聚合物電解液。
從實施例15-17和對比例14的結(jié)果可以看到，碳酸二乙酯的用量增加，導致電解液起火，同時導致電池擊穿。換言之，碳酸二乙酯的用量應為約10％。如果碳酸二乙酯的用量超過50％，使用20％沒有閃點的氟取代的醚化合物的電池就會起火。
測量初始容量，100個循環(huán)的循環(huán)壽命特性，及在90℃貯存4小時的高溫貯存特性。初始容量的測量條件是0.2C的放電電流和2.75V放電截止電壓。
循環(huán)壽命特性測量方法是在1C電流密度和4.2V的充電截止電壓下重復進行2.5小時的充電，并以1C電流密度和2.7V放電截止電壓進行放電。該值為第100個循環(huán)的放電容量與第1循環(huán)的放電容量比值。
高溫儲藏量特性測量方法是在0.2C電流密度和2.75V放電截止電壓下進行放電，并以0.5C電流密度和4.2V充電截止電壓進行充電，時間為3小時。該值是電池在90℃保持4小時之后的第2循環(huán)的放電容量與在室溫時第1循環(huán)的放電容量的比值。其結(jié)果示于表9中。
表9


從表9可以看到實施例3-18的電池循環(huán)壽命特性具有好的至少75％容量保持率。換句話說，對比例2-6和8-12的電池具有差的循環(huán)壽命特性，因為它們含有大量的具有低的介電常數(shù)的氟取代的醚化合物，其導致了鋰離子溶解性的下降。
所以電池的高溫儲藏量特性顯示了合理的80％容量保持。
為了根據(jù)氟取代的醚化合物的量鑒定電池性能，測定了對比例12和13和實施例9，12，13和15的電池的循環(huán)壽命特性(100周期之后容量保持)，并且表示在圖2中。從圖2可以明顯地看到實施例12，13和15的電池比對比例13的電池顯示了更好的循環(huán)壽命特性。認為該結(jié)果是由于氟取代的醚化合物降低了電解液的表面張力，其導致增加了電解液和具有低表面張力的聚乙烯/聚丙烯隔板之間的親和力。
然而，過量氟取代的醚化合物對電池性能具有不利效應，對比例12(過量使用)和13(沒使用)的結(jié)果表明過多的氟取代的醚化合物使循環(huán)壽命特性惡化。
從表4-9和圖2可以看出本發(fā)明的電解液，其包含60-95體積％碳酸亞乙酯，碳酸異丙烯酯或γ-丁內(nèi)酯，及5-40體積％氟取代的醚化合物，顯示了優(yōu)越的低溫離子導電性，低溫容量保持，高溫溶解，厚度變化，循環(huán)壽命特性和高溫儲藏量特性。
盡管已經(jīng)給出并描述了本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方案，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明的原理和構(gòu)思的情況下，可以對這些實施方案作出更改，本發(fā)明的范圍確定于權利要求書及其等價物中。
權利要求
1.一種可充電鋰電池的電解液，包括5-40體積％至少一種氟取代的醚化合物，其用R1-O-R2表示，式中R1和R2每個均獨立地為氟取代的烷基，該醚化合物具有57-86％的氟取代氫的比例，0.9-2.3cp的總粘度，及至少為88℃的沸點；和60-90體積％非水有機溶劑，其閃點至少為80℃。
2.根據(jù)權利要求的1電解液，其中所述氟取代的醚化合物為選自式1-8所示化合物中的至少一種(1)HCF2(CF2)3CH2OCF2CF2H(2)CF3CF2CH2OCF2CFHCF3(3)HCF2CF2CH2OCF2CF2H(4)HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3(5)HCF2(CF2)3CH2OCF2CFHCF3(6)HCF2CF2OCH2CF3(7)CF3CF2CH2OCF2CF2H及(8)HCF2CF2CH2OCF2H。
3.根據(jù)權利要求1的電解液，其中所述非水有機溶劑包含至少一種選自環(huán)酯和環(huán)狀碳酸酯的溶劑。
4.根據(jù)權利要求1的電解液，其中所述非水有機溶劑為選自γ-丁內(nèi)酯，癸內(nèi)酯，戊內(nèi)酯，甲羥戊內(nèi)酯，碳酸亞乙酯，碳酸氟代亞乙酯，碳酸氯代亞乙酯，碳酸異丙烯酯，碳酸氯甲基亞乙酯，及碳酸氟甲基亞乙酯中的至少一種。
5.根據(jù)權利要求1的電解液，進一步包含選自下列式9-13所示化合物的配伍劑(9)HCF2CF2CH2OCH2CH2OCH3(10)HCF2(CF2)3CH2OCH2CH2OCH3(11)CH3COOCH2(CF2)3CF2H(12)CH3COOCH2CF2CF2H及(13)CH3(CH2)4COOCH3。
6.根據(jù)權利要求5的電解液，其中該配伍劑的含量按電解液總重量計為0.01-10重量％。
7.一種可充電鋰電池的電解液，包括5-40體積％至少一種氟取代的醚化合物，其用R1-O-R2表示，式中R1和R2每個均獨立地為氟取代的烷基，該醚化合物具有57-86％的氟取代氫的比例，0.9-2.3cp的粘度，及至少為88℃的沸點；20-95體積％的高閃點非水有機溶劑，其閃點至少為80℃；及有效量高達40體積％的低粘度非水有機溶劑，其粘度為0.2-1.8cp。
8.根據(jù)權利要求7的電解液，其中所述氟取代的醚化合物為選自式1-8所示化合物中的至少一種(1)HCF2(CF2)3CH2OCF2CF2H(2)CF3CF2CH2OCF2CFHCF3(3)HCF2CF2CH2OCF2CF2H(4)HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3(5)HCF2(CF2)3CH2OCF2CFHCF3(6)HCF2CF2OCH2CF3(7)CF3CF2CH2OCF2CF2H及(8)HCF2CF2CH2OCF2H。
9.根據(jù)權利要求7電解液，其中所述非水有機溶劑為至少一種選自環(huán)酯和環(huán)狀碳酸酯的溶劑。
10.根據(jù)權利要求7的電解液，其中所述非水有機溶劑為選自γ-丁內(nèi)酯，癸內(nèi)酯，戊內(nèi)酯，甲羥戊內(nèi)酯，碳酸亞乙酯，碳酸氟代亞乙酯，碳酸氯代亞乙酯，碳酸異丙烯酯，碳酸氯甲基亞乙酯，及碳酸氟甲基亞乙酯中的至少一種。
11.根據(jù)權利要求7的電解液，其中所述低粘度非水有機溶劑包含一種或多種鏈狀碳酸酯。
12.根據(jù)權利要求7的電解液，其中所述低粘度非水有機溶劑為選自碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯，碳酸二甲酯，碳酸乙丙酯，及碳酸乙丁酯中的至少一種。
13.根據(jù)權利要求7的電解液，進一步包含選自下列式9-13所示化合物的配伍劑(9)HCF2CF2CH2OCH2CH2OCH3(10)HCF2(CF2)3CH2OCH2CH2OCH3(11)CH3COOCH2(CF2)3CF2H(12)CH3COOCH2CF2CF2H及(13)CH3(CH2)4COOCH3。
14.根據(jù)權利要求13的電解液，其中該配伍劑的含量按電解液總重量計為0.01-10重量％。
15.一種可充電鋰電池，包括非水電解液，該電解液包含5-40體積％至少一種氟取代的醚化合物，其用R1-O-R2表示，式中R1和R2每個獨立地為氟取代的烷基，所述醚化合物具有57-86％的氟取代氫的比例，0.9-2.3cp的粘度，及至少為88℃的沸點；以及60-90體積％非水有機溶劑，其閃點至少為80℃；正極，該正極包含能夠可逆地發(fā)生鋰嵌入的正極活性物質(zhì)；及負極，該負極包含能夠可逆地發(fā)生鋰嵌入的負極活性物質(zhì)。
16.根據(jù)權利要求15的可充電鋰電池，其中所述氟取代的醚化合物為選自式1-8所示化合物中的至少一種(1)HCF2(CF2)3CH2OCF2CF2H(2)CF3CF2CH2OCF2CFHCF3(3)HCF2CF2CH2OCF2CF2H(4)HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3(5)HCF2(CF2)3CH2OCF2CFHCF3(6)HCF2CF2OCH2CF3(7)CF3CF2CH2OCF2CF2H及(8)HCF2CF2CH2OCF2H。
17.根據(jù)權利要求15的可充電鋰電池，其中所述非水有機溶劑為至少一種選自環(huán)酯和環(huán)狀碳酸酯的溶劑。
18.根據(jù)權利要求17的可充電鋰電池，其中所述非水有機溶劑為選自γ-丁內(nèi)酯，癸內(nèi)酯，戊內(nèi)酯，甲羥戊內(nèi)酯，碳酸亞乙酯，碳酸氟代亞乙酯，碳酸氯代亞乙酯，碳酸異丙烯酯，碳酸氯甲基亞乙酯，及碳酸氟甲基亞乙酯中的至少一種。
19.根據(jù)權利要求15的可充電鋰電池，進一步包含選自下列式9-13所示化合物的配伍劑(9)HCF2CF2CH2OCH2CH2OCH3(10)HCF2(CF2)3CH2OCH2CH2OCH3(11)CH3COOCH2(CF2)3CF2H(12)CH3COOCH2CF2CF2H及(13)CH3(CH2)4COOCH3
20.根據(jù)權利要求19的可充電鋰電池，其中該配伍劑的含量按電解液總重量計為0.01-10重量％。
21.根據(jù)權利要求15的可充電鋰電池，其中所述電池是鋰離子電池或鋰聚合物電池。
22.一種可充電鋰電池，包括電解液，該電解液包含5-40體積％至少一種氟取代的醚化合物，其用R1-O-R2表示，式中R1和R2每個均獨立地為氟取代的烷基，該醚化合物具有57-86％的氟取代氫的比例，0.9-2.3cp的粘度，及至少為88℃的沸點；20-95體積％的高閃點非水有機溶劑，其閃點至少為80℃；有效量高達40體積％的低粘度非水有機溶劑，其粘度為0.2-1.8cp；正極，該正極包含能夠可逆地發(fā)生鋰嵌入的正極活性物質(zhì)；及負極，該負極包含能夠可逆地發(fā)生鋰嵌入的負極活性物質(zhì)。
23.根據(jù)權利要求22的可充電鋰電池，其中所述氟取代的醚化合物為選自式1-8所示化合物中的至少一種(1)HCF2(CF2)3CH2OCF2CF2H(2)CF3CF2CH2OCF2CFHCF3(3)HCF2CF2CH2OCF2CF2H(4)HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3(5)HCF2(CF2)3CH2OCF2CFHCF3(6)HCF2CF2OCH2CF3(7)CF3CF2CH2OCF2CF2H及(8)HCF2CF2CH2OCF2H
24.根據(jù)權利要求22的可充電鋰電池，其中所述非水有機溶劑為至少一種選自環(huán)酯和環(huán)狀碳酸酯的溶劑。
25.根據(jù)權利要求24的可充電鋰電池，其中所述非水有機溶劑為選自γ-丁內(nèi)酯，癸內(nèi)酯，戊內(nèi)酯，甲羥戊內(nèi)酯，碳酸亞乙酯，碳酸氟代亞乙酯，碳酸氯代亞乙酯，碳酸異丙烯酯，碳酸氯甲基亞乙酯，及碳酸氟甲基亞乙酯中的至少一種。
26.根據(jù)權利要求22的可充電鋰電池，其中所述低粘度非水有機溶劑包含一種或多種鏈狀碳酸酯。
27.根據(jù)權利要求22的可充電鋰電池，其中所述低粘度非水有機溶劑為選自碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯，碳酸二甲酯，碳酸乙丙酯，及碳酸乙丁酯。
28.根據(jù)權利要求22的可充電鋰電池，進一步包含選自下列式9-13所示化合物的配伍劑(9)HCF2CF2CH2OCH2CH2OCH3(10)HCF2(CF2)3CH2OCH2CH2OCH3(11)CH3COOCH2(CF2)3CF2H(12)CH3COOCH2CF2CF2H及(13)CH3(CH2)4COOCH3。
29.根據(jù)權利要求28的可充電鋰電池，其中該配伍劑的含量按電解液總重量計為0.01-10重量％。
30.根據(jù)權利要求22的可充電鋰電池，其中所述電池是鋰離子電池或鋰聚合物電池。
全文摘要
本發(fā)明所公開的是一種可充電鋰電池電解液，包括5－40體積％的至少一種如R
文檔編號H01M10/36GK1477729SQ0313685
公開日2004年2月25日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權日2002年8月22日
發(fā)明者山口滝太郎, 清水竜一, 鄭喆洙, 一, 山口 太郎 申請人:三星Sdi株式會社