[发明专利]电动交通工具的锂型电池组的电解质体系

说明书

本发明公开了电动交通工具的锂型电池组的电解质体系。提出了具有氟化的共溶剂的电解质组合物、制造/使用此类电解质组合物的方法、和具有使用此类电解质组合物的锂离子电池单元的电动交通工具。用于锂离子电化学装置的电解质组合物包含锂盐、非水性溶剂和氟化的共溶剂。锂盐可包括一种或多种可溶的离子盐，而溶剂可包括一种或多种非水性有机溶剂。氟化的共溶剂包括具有氟原子直接键合到环状环上、直接键合到与环状环键合的单个原子上、或直接键合到与环状环键合的单个侧链基团上的环状碳酸酯。氟化的共溶剂可为氟代碳酸亚乙酯、二氟代碳酸亚乙酯、三氟代碳酸亚丙酯或二氟代碳酸亚丙酯。侧链基团可为R‑基团，如3‑C链，具有至少一个碳原子直接键合到环状环上。

技术领域

本发明公开了用于锂离子电化学装置的电解质组合物、电动交通工具和锂离子电化学装置。

背景技术

本公开大致涉及电化学装置。更具体而言，本公开的方面涉及用于电动交通工具的可再充电锂型电池单元的电解质组合物。

当前生产的机动交通工具（如现代的汽车）最初配备有动力总成，其运行以驱动交通工具并向交通工具的车载电子设备供能。例如，在汽车应用中，交通工具动力总成一般以原动机为典型，其通过自动或手动换挡的动力传递装置将驱动扭矩传递至交通工具的最终驱动系统（例如差速器、半轴、负重轮等等）。汽车在历史上一直由往复活塞式内燃机（ICE）组装件提供动力，由于其容易获得且成本相对低廉、重量轻和整体效率。作为一些非限制性实例，此类发动机包括压缩点火（CI）汽油发动机、火花点火（SI）汽油发动机、二冲程、四冲程和六冲程架构，以及转子发动机。另一方面，混合动力电动交通工具和全电动（“电力驱动”）交通工具利用替代动力源来驱动交通工具，并由此最小化或消除了对基于化石燃料的内燃机的牵引动力的依赖。

全电动交通工具（FEV）（俗称“电动车”）是一种类型的电动交通工具配置，其从动力总成系统中一并移除了内燃机和相关的外围组件，仅依靠电力牵引电机进行推进和支撑附件负载。基于ICE的交通工具的发动机组装件、燃料供应系统和排气系统被FEV中的单个或多个牵引电机、牵引电池包和电池组冷却与充电硬件所代替。相比之下，混合动力电动交通工具（HEV）动力总成采用多种牵引动力来源以推动交通工具，最通常结合电池组供电或燃料电池供电的牵引电机来运行内燃机组装件。由于混合动力型、电动交通工具能够从发动机之外的来源获得其动力，当交通工具由一个或多个电动机推动时，HEV发动机可完全或部分关闭。

大多数市售混合动力电动交通工具和全电动交通工具采用可再充电的牵引电池包来储存和供应必要的电力，以便运行动力总成的一个或多个牵引电机单元。为了产生足够的交通工具可行驶里程的牵引动力，牵引电池包比标准的12伏启动、照明和点火（SLI）电池组明显更大，更强劲，且容量（安倍-小时）更高。当代的牵引电池包（也称为“电动交通工具电池组”或“EVB”）将电池单元堆叠归类成单个电池组模块，该模块通过电池包外壳或支撑托盘安装到交通工具底盘上。堆叠的电化学电池单元可通过使用电气互连板（ICB）串联或并联连接。单个电池单元的电极耳（其由模块外壳伸出）弯向并焊接到共享的母线板上。专用的电池包控制模块（BPCM）通过与动力总成控制模块（PCM）的协同操作来调节电池包接触器的打开和关闭，以控制哪个或哪些电池包将在给定时间向交通工具的一个或多个牵引电机供能。

在电动交通工具中已经使用了四种主要类型的电池组：锂型电池组、镍-金属氢化物电池组、铅-酸电池组和超级电容器电池组。根据锂型设计，锂金属（一次）电池组和锂离子（二次）电池组构成商业锂电池组（LiB）配置的主体，其中Li离子电池组因其可再充电能力而用于汽车应用。常规的锂离子电池组由两个导电电极、电解质材料和可渗透隔离件组成，其均含有在电绝缘封装内部。一个电极充当正电极（或“阴极”），并且另一个电极充当负电极（或“阳极”）。可再充电的锂离子电池组通过在负电极和正电极之间可逆地来回传递锂离子来运行。隔离件（其通常由微孔聚合物膜组成）设置在两个电极之间以防止电短路，同时还允许离子电荷载体的传输。电解质适于传导锂离子，并可为固体形式（即固态扩散）或液体形式（例如液相扩散）。锂离子在负载下在电池组放电过程中由负电极向正电极移动，并且当电池组充电时在相反的方向上移动。