[发明专利]用于高压阴极材料和其它用途的电解质

说明书

本发明总体涉及用于各种电化学装置的电解质。在一些情况下，使用电解质是相对安全的；例如，电解质可以耐受过热、着火、燃烧、爆炸等。在一些实施方案中，此类电解质可用于某些类型的高压阴极材料。在一些情况下，电解质可以包括可以使紧密的离子对解离的离子解离化合物。离子解离化合物的非限制性实例包括磷酸三烷基酯或砜等。本发明的其它方面总体涉及包括此类电解质的装置、制造或使用此类电解质的方法、或包括此类电解质的套件等。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月16日提交的U.S.非临时申请序列号.16/512,495的优先权。上述专利申请的整体在此通过引用并入本文中并且成为本说明书的一部分。

技术领域

本发明总体上涉及用于各种电化学装置的电解质。

背景技术

随着锂离子电池(LIB)的能量密度的提高和规模的扩大，高压(high-voltage)阴极材料得以广泛地发展，但是受限于缺少在高氧化电位下具有适当的电化学稳定性的适当的电解质。此外，会出现锂电池中的安全问题，例如，使用例如碳酸酯/醚等混合易燃溶剂作为溶剂体系，当过度充电、短路、过热等时，会导致由着火、燃烧或甚至爆炸等导致的严重的事故。因此，仍然需要安全并且在高氧化电位下具有电化学稳定性，例如，适用于高压锂电池和其它用途的适当的电解质。

发明内容

本发明总体涉及用于各种电化学装置的电解质。合适的电化学装置的实例为例如电池、电容器、传感器、续电器、电致变色元件、光电转换元件等。在一些情况下，使用电解质是相对安全的；例如，电解质可以耐受过热、着火、燃烧、爆炸等。在一些实施方案中，此类电解质可用于某些类型的高压阴极材料。此类高压阴极材料的非限制性实例包括LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)、LiCoPO₄(LCP)、层状Li–Ni–Co–Mn氧化物(NCM)、层状Li–Ni–Co–Al氧化物(NCA)等。在一些情况下，本发明的主题涉及相关产品、特定问题的替代解决方案和/或一种或多种系统和/或制品的多种不同用途。

在一方面，本公开总体涉及基于离子解离化合物的各种电解质。如本文中所讨论的，离子解离化合物可以包括可以使紧密的离子对解离的任何有机化合物。在一些实施方案中，离子解离化合物还能够与从紧密的离子对解离的离子化学配合。在一些实施方案中，离子解离化合物可以为阻燃剂。离子解离化合物的非限制性实例包括磷酸三烷基酯、砜或砜的类似物等。以下还讨论了其它实例。在一个实施方案中，本发明总体涉及电解质。在一组实施方案中，电解质包含锂盐、离子解离化合物和聚合物。在一些情况下，聚合物包含交联反应产物，该交联反应产物包含选自由以下组成的组中的聚合物：

其中R₁包含选自由以下组成的组中的结构：

其中n为1至10,000之间的整数；其中m为1至5,000之间的整数；其中R₂、R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自由以下组成的组：

和其中*表示连接点。

在另一方面，本发明总体涉及一种装置的制造方法。在一组实施方案中，该方法包括将液体电解质和聚合物前体混合至单元(cell)中，液体电解质包含锂盐和离子解离化合物；并且使液体电解质在单元内固化以形成固体电解质。在一些情况下，聚合物前体包含选自由以下组成的组中的结构：

其中R₁包含选自由以下组成的组中的结构：