[发明专利]用于可充电电池单元的SO2

说明书

本发明涉及一种用于可充电电池单元的SO₂基电解质，所述电解质包含至少一种具有式(I)的第一导电盐，其中，M选自由碱金属、碱土金属、元素周期表第12族的金属和铝组成的组的金属；x是1至3的整数；取代基R¹、R²、R³和R⁴彼此独立地选自由C₁‑C₁₀烷基、C₂‑C₁₀烯基、C₂‑C₁₀炔基、C₃‑C₁₀环烷基、C₆‑C₁₄芳基和C₅‑C₁₄杂芳基组成的组；以及Z是铝或硼。此外，本发明还涉及一种可充电电池单元(2)，包括上述权利要求中至少一项所述的电解质、活性金属、至少一个正极(4)、至少一个负极(5)和壳体(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于充电电池的SO₂基电解质和一种充电电池单元。

背景技术

可充电电池单元在很多技术领域都是非常重要的。可充电电池单元在很多情况下用于这样的应用场合，在所述应用场合中，仅需要具有相对较小的电流强度的小型可充电电池，如例如在使用移动电话的时候。但除此以外，对于用于高能应用的较大的可充电电池也存在很大的需求，其中以电池单元的形式大量存储能量对于车辆的电驱动是特别重要的。

对于这种可充电电池单元的一个重要的要求是具有高能量密度。这意味着，这种可充电电池单元的单位重量和单位体积应包含尽可能多的电能。为此，已经证明锂作为活性金属是特别有利的。可充电电池单元的活性金属是指这样的金属，所述金属的离子在所述电池充电或放电在电解质内部朝负极或正极迁移并在那里参与电化学过程。这些电化学过程直接或间接地导致向外部的电路释放电子或从外部的电路吸收电子。含有锂作为活性金属的可充电电池单元也称为锂离子电池。这种锂离子电池的能量密度可以通过提高电极的比容量或通过提高电池电压来提高。

锂离子电池的正极和负极均被设计为插入电极。在本发明的范围内，术语“插入电极”是指具有晶体结构的电极，在锂离子电池运行时活性金属的离子可以储存在晶体结构中或者从晶体结构中移出。这意味着，电极过程不仅可以在电极的表面上进行，而且也可以在晶体结构的内部进行。锂离子电池的负极包括碳涂层，所述碳涂层应用于由铜制成的导电元件上。所述导电元件提供了碳涂层和外部电路之间所需的电子导电连接。正极含有钴酸锂(LiCoO₂)，钴酸锂被应用于由铝制成的放电元件上。两个电极的厚度通常小于100μm并且因此做得非常薄。当给锂离子电池充电时，活性金属的离子从正极移出并被储存在负极中。当锂离子电池放电时，发生相反的过程。

电解质是每种充电电池的重要功能元件。所述电解质包含溶剂或溶剂混合物以及至少一种导电盐。固态电解质或离子液体不包含例如溶剂，而是仅包含导电盐。所述电解质与电池的正极和负极接触。导电盐中的至少一种离子(阴离子或阳离子)能在电解质中充分移动，从而可以通过离子传导在电极之间可以进行可充电电池功能所需的电荷传输。电解质在可充电电池单元的某一较高电压下被氧化电化学分解。这个过程通常会导致电解质组分发生不可逆的破坏并且由此导致可充电电池单元失效。当低于一定的电池电压时，还原过程也可以使得电解质分解。为了避免这种过程，正极和负极的选择应使得电池电压低于或高于电解质的分解电压。因此，电解质决定电压窗口，在所述电压窗口中，可充电电池单元能够可逆地运行。