[发明专利]基于硼化合物的新型软材料

说明书

本发明涉及基于硼化合物的新型软材料。用于二次电化学电芯的软固态电解质组合物由在软固体基体中分散或掺杂的金属盐组成。该基体包括有机阳离子和硼簇阴离子。该金属盐具有金属阳离子和阴离子。与竞争的固体电解质相比，所公开的电解质组合物是软的，允许较低的模制压力并显示高的离子传导率。

技术领域

本公开内容大体上涉及用于在二次电池(battery)中使用的软固体电解质，并且涉及硼簇化学品。

背景技术

固态电解质在二次电池设计中提供许多优势，包括机械稳定性、没有挥发性和易于构造。表现出高离子传导率的现有的无机固态电解质通常是在电池循环中未能与电极材料维持可观接触的硬质材料。有机固态电解质如聚合物由于它们的硬度降低而克服后一问题；然而，这些遭受差的离子传导率。

具有可观离子传导率的那些固态电解质通常以有机离子液晶(OIPC)为基础。这些材料依赖于固-固相变来实现高传导率。基于OIPC的材料可遇到困难，包括限制它们的可适用性的传导相的低的温度窗口和/或低的熔点。

因此，将期望提供改进的固态电解质，其与基于OIPC的电解质的传导率相当，但没有依赖于相变(其具有伴生限制)。

发明内容

这个部分提供公开内容的一般概述，并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

在一方面，公开了用于在二次电池中使用的固体电解质组合物。该电解质组合物包括具有式G_pA的软固体基体，其中G是来自可能阳离子的列表当中的有机阳离子，p是1或2；并且A是硼簇阴离子。该电解质组合物还包括具有金属阳离子和金属盐阴离子的金属盐。该金属盐阴离子可任选地为硼簇阴离子，其与软固体基体的硼簇阴离子A相同或不同。

在一些实施方式中，软固体基体的硼簇阴离子A是金属盐的硼簇阴离子(如果存在)，或者硼簇阴离子独立地由以下阴离子式中任一限定：[B_yH_(y-z-i)R_zX_i]^2-、[CB(_y-1)H_(y-z-i)R_zX_i]^-、[C₂B_(y-2)H_(y-t-j-1)R_tX_j]^-、[C₂B_(y-3)H_(y-t-j)R_tX_j]^-或[C₂B_(y-3)H_(y-t-j-1)R_tX_j]^2-。在各种实施方式中，y可为在6至12的范围内的整数；(z+i)可为在0至y的范围内的整数；(t+j)可为在0至(y-1)的范围内的整数；和X可为F、Cl、Br、I或它们的组合。R可为有机取代基、氢、或它们的组合。

当结合附图和实施例(其意图是说明性的而不是排他性的)理解时，用于形成软电解质例如OIPC的方法和具有软电解质的电化学电芯(cell)的这些和其它特征从以下详细描述将变得明显。

附图简要描述

从实施方案的以下描述结合附图，本发明的各个方面和优势将变得明显并且更容易理解，其中：

图1A是本公开内容的代表性硼簇阴离子闭式-[B₁₂H₁₂]^2-的透视示意图；

图1B是本公开内容的硼簇阴离子闭式-[CB₁₁H₁₂]^-的透视示意图；