[发明专利]锂电池用液体电解质

说明书

本发明涉及一种用于锂电池的新颖液体电解质，所述电解质包含锂盐和(全)氟聚醚(PFPE)聚合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年7月25日提交的欧洲申请号16181016.3的优先权，出于所有目的将该申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于锂电池的新颖液体电解质，所述电解质包含锂盐和(全)氟聚醚(PFPE)聚合物。

背景技术

用于二次电池(特别是锂电池)的非水性电解质典型地包含溶解在碳酸酯基溶剂中的锂盐。然而，碳酸酯基溶剂通常具有低闪点并且易于燃烧，并且因此它们引起关于电池安全性的严重关注。

为了克服这种问题，本领域中已经披露了包含碳酸酯基溶剂与一种或多种不易燃溶剂的溶剂组合。

例如，US 2011/0020700(旭硝子有限公司(ASAHI GLASS COMPANY LIMITED))披露了一种用于二次电池的非水性电解质，其包含锂盐、至少一种氢氟醚和至少一种包含碳酸酯官能团的化合物，该化合物的量是基于该电解质的总量最多10vol.％。

US 2010/0047695(加利福尼亚理工学院(CALIFORNIA INSTITUTE OFTECHNOLOGY)；南加州大学(CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY))披露了一种用于锂离子电化学电池的电解质，该电解质包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、氟化共溶剂、阻燃添加剂和锂盐的混合物。氟化共溶剂选自具有低分子量的氟化液体。

(全)氟聚醚聚合物(PFPE)在本领域中已作为电解质组合物的添加剂披露于例如US 20020127475(蒙特公司(AUSIMONT S.P.A.))中。

最近，WO 2014/062898(在教堂山的北卡罗莱纳大学(THE UNIVERSITY OF NORTHCAROLINAAT CHAPEL HILL))披露了用于电池的液体和固体电解质组合物二者。在一些实施例中，该组合物是包含以下各项的液体电解质组合物：(a)包含全氟聚醚(PFPE)和聚环氧乙烷(PEO)的均相溶剂体系；以及(b)溶解在该溶剂体系中的碱金属离子盐。总体上，据说这些组合物是在附加溶剂不存在下通过组合PFPE、PEO、碱金属盐和任选地光引发剂而制造的。在实例2中，据说通过将10wt.％的锂盐直接加入PFPE、PFPE/PEO和PEO共混物中并在室温下搅拌约12小时来制备PFPE/PEO液体共混物。然而，在该专利申请中没有描述此类共混物的表征数据。

WO 2014/204547(在教堂山的北卡罗莱纳大学；加利福尼亚大学董事会(THEREGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA))披露了液体或固体电解质组合物，其包含：(a)均相溶剂体系，其包含具有与其共价偶联的一个或两个末端碳酸酯基团的氟聚合物；以及(b)溶解在所述溶剂体系中的碱金属盐。氟聚合物碳酸酯包括具有下式(I)或(II)的化合物：

R’O-C(＝O)-O-R_f-O-C(＝O)-OR”  (I)

R’O-C(＝O)-O-R_f(II)

其中R_f是具有从0.2、0.4或0.5至5、10或20Kg/mol的重均分子量的氟聚合物，并且R’和R”各自独立地选自脂肪族、芳香族或混合的脂肪族和芳香族基团。