[发明专利]用于基于锂的蓄能器的电解质

说明书

本发明涉及用于基于锂的蓄能器的电解质。

电解质(即溶解在溶剂或聚合物基质中的导电盐)是所有电化学装置中普遍存在并且不可省略的，并且其基本功能不依赖于化学和所述装置的多样化的应用可能性。电解质在电解槽、电容、燃料电池或电池组中的作用是相同的：其充当介质使得电荷以离子形式在一对电极之间传递。

概念上，电解质在电池组的运行过程中不能出现化学净变化，并且所有法拉第过程应当在电极内完成。因此可以非常简化地将电解质视为电池组中的惰性组分，因此必须相对于阴极表面以及阳极表面显示出稳定性。在实际设备中通常以动力学(钝化)和非热力学方式实现的电解质的电化学稳定性对于可重复充电的电池组系统来说具有重要意义，即使由于阴极和阳极的强氧化还原性质难以满足所述电化学稳定性。

因此用于锂离子电池组的电解质中所使用的成分(尤其是溶剂)的基本前提是，其不含水或几乎为质子惰性的，即溶剂不含可以与锂反应的活性质子。此外溶剂应当在工作温度范围内处于液态。

用于锂-离子电池组的基于碳酸盐中的六氟磷酸锂的常规电解质的缺点特别在于相对于Li/Li⁺的4.5V的低氧化稳定性。只有低于所述电压电解质才稳定，而在所述范围之外造成电解质的氧化分解和与此相关的阴极材料的溶解。即使对于优选使用锂镍锰钴混合氧化物(也被称为“NMC”)或锂镍锰氧化物(LNMO)作为正电极的活性材料的具有高能量密度或高功率密度的锂离子电池组，在相对Li/Li⁺超过4.4V或4.7V的充电电压下仍然造成电解质的分解和阴极材料的溶解。其结果是低的循环稳定性和因此短的电池组寿命。

DE102012101669A1公开了一种用于锂离子电池组的电解质，所述电解质包含导电盐2-五氟乙氧基-1,1,2,2-四氟乙烷磺酸锂。

本发明所基于的目的是提供具有改进稳定性的用于锂离子电池组的电解质。

根据本发明在第一方面通过根据权利要求1所述的电解质，在第二方面通过根据权利要求7所述的锂离子电池组，在第三方面通过根据权利要求10所述的包含锂-离子电池组的机动车实现所述目的。优选的实施方案描述在从属权利要求中。

只要可用，根据本发明的所有方面都适用如下定义。

锂离子电池组

根据本发明，术语或表述“锂离子电池组”、“锂-离子电池组”、“锂-离子-电池组”、“可重复充电的锂离子-电池组”和“锂离子-二次电池组”以同义方式使用。所述术语还包括术语“锂-电池组”、“锂-离子-蓄电池”和“锂-离子-电池”以及所有锂-电池组或合金-电池组，尤其还有锂硫体系或合金体系。因此使用术语“锂离子-电池组”作为现有技术中常见的上述术语的总称。其不仅表示可重复充电的电池组(二次电池组)而且表示不可充电的电池组(一次电池组)。尤其是，在本发明意义上，“电池组”还包括单独或唯一的“电化学电池”。优选地，在“电池组”中，两个或多个所述电化学电池串联(即前后连接)或并联联接。

电极

根据本发明的电化学电池具有至少两个电极，即正电极(阴极)和负电极(阳极)。

在此，两个电极各自具有至少一种活性材料。所述活性材料能够接收或交出锂离子，同时接收或交出电子。术语“正电极”表示当电池组与用电器(例如电动马达)接通时能够接收电子的电极。其在命名法中被称为阴极。

术语“负电极”表示在操作时能够交出电子的电极。其在命名法中被称为阳极。

电极具有无机材料或无机化合物或物质，所述无机材料或无机化合物或物质可以用于电极或用在电极中或用在电极上或用作电极。由于其化学特性，这些化合物或物质可以在锂离子电池组的工作条件下接收(插入)并且重新交出锂离子或金属锂。在本说明书中，这种材料被称为“活性阴极材料”或“活性阳极材料”或统称为“活性材料”。为了用于电化学电池或电池组，优选将所述活性材料施加至载体上，优选施加至金属载体(对于阴极优选为铝，对于阳极优选为铜)上。所述载体也被称为“导体”或“集电极”或集电膜。

阴极(正电极)