一種用在基於磷酸鹽的鋰離子/聚合物電池中的電解質的製作方法
2023-04-24 10:55:26
專利名稱：一種用在基於磷酸鹽的鋰離子/聚合物電池中的電解質的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用在鋰電池組上的，含碳酸乙基甲基酯溶劑的電解質，該鋰電池組包括具有金屬磷酸鹽陰極的鋰金屬、鋰離子和鋰離子聚合物電池組。本發明進一步涉及一種用在鋰電池組上的，包含碳酸乙基甲基酯、碳酸亞乙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸亞丙基酯的電解質，該鋰電池組包括具有金屬磷酸鹽陰極的鋰金屬、鋰離子和鋰離子聚合物電池組，還涉及使用這些電解質的電池組。本發明的電解質優於其它具有金屬磷酸鹽陰極的鋰電池組所用的電解質，這是因為本發明的電解質不易冒泡因而具有更好的儲存穩定性。
背景技術：
可攜式電子設備如手機和可攜式電腦的廣泛使用，隨之產生了對高容量、長壽命的輕便型電池組的極大需求。因而，鹼金屬電池組，尤其是鋰離子電池組成為了一種有用的合適能源。鋰金屬、鈉金屬和鎂金屬電池組也是公知的合適能源。
一般來說，鋰電池組是由一個或多個含電化學活性(電活性)材料的鋰電化學電池製備得到的。這些電池通常至少包含負電極、正電極和位於正負電極之間的電解質。
鋰離子電池組是本領域所公知的。鋰離子電池組具有插入陽極，例如鋰金屬硫屬化物、鋰金屬氧化物、焦炭和石墨。這些類型的電極通常與含鋰的插入陰極一起使用，來形成電池中的電活性對。所得到的電池在初始狀態是未充電的。在這些電池用於供應電化學能量之前，則必須進行充電。在充電過程中，鋰從含鋰的電極陰極遷移至負電極。在放電過程中，鋰則從負電極遷移回至正電極。在以後的再次充電過程中，鋰又重新遷移至它再次插入的負極處。因此，在每次充電/放電循環中，鋰離子(Li+)在電極間遷移。這種可充電電池組被稱為可充電的鋰離子電池組或搖椅電池組。
成功的鋰離子電池組需要採用高離子傳導性的電解質，以便在合理的充放電速度下保持良好性能。電解質必須是電化學穩定的，同時具有可接受的循環壽命，具有儲存穩定性，且節省成本。鋰離子電池組的性能受電解質質量的影響很大。因此，電池工業一直在努力提高電解質的質量和特性。
在傳統的鋰離子電池組中，已經採用了各種線性和環形的碳酸酯作為電解質溶劑。當與合適的溶質一起形成電解質時，這些電解質一般都具有相對較好的離子傳導性。通常，這些電解質由分散在非水溶劑或聚合物中的金屬鹽組成。例如，碳酸二甲基酯經常用在鋰離子電池組的電解質中。它具有相當低的粘度，可作為粘度降低劑因而也就是傳導性提高劑。但是，碳酸二甲基酯可在鋰化的碳陽極上反應，形成氣態的副產物。這在電池尤其是在具有軟包裝的電池中是一個問題。通常稱該問題為冒泡現象。
探究這類與電池成分之間發生的不利副反應以及反應機理的研究一直都在進行。研究人員也在盡力選擇與電池成分反應性低，同時又能保持電池性能的溶劑和鹽。確定防止不利副反應的方法，尤其是防止在含鋰金屬磷酸鹽陰極的電池中形成氣體的方法是非常具有挑戰性的。
因而，研究人員一直在尋找能用在目前電池組中的其它高傳導性電解質。本發明的電解質的優點在於，它能在含鋰金屬磷酸鹽陰極的電池中避免冒泡現象，同時保持高傳導性和良好的化學和熱穩定性。
發明概述本發明涉及一種用在鋰電池組上的，含碳酸乙基甲基酯溶劑的電解質，該鋰電池組包括具有金屬磷酸鹽陰極的鋰金屬、鋰離子和鋰離子聚合物電池組。本發明進一步涉及一種用在鋰電池組上的，包含由碳酸乙基甲基酯(EMC)、碳酸亞乙基酯(EC)、碳酸二乙基酯(DEC)和碳酸亞丙基酯(PC)組成的四組分溶劑系統的電解質，該鋰電池組包括具有金屬磷酸鹽陰極的鋰金屬電池組、鋰離子電池組和鋰離子聚合物電池組，還涉及使用這些電解質的電池組。本發明的電解質優於具有金屬磷酸鹽陰極的鋰電池組中所用的其它電解質，因為本發明的電解質不易冒泡因而具有更好的儲存穩定性。
本發明優選的實施方式涉及一種包含金屬鹽和四溶劑系統的電解質，其中四溶劑系統由碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯組成。碳酸亞乙基酯的量優選為約20-80wt％。碳酸亞丙基酯優選的量為約0-20wt％。碳酸乙基甲基酯的量優選為約10-80wt％，而碳酸二乙基酯的量優選為約0-30wt％。(這四種組分的百分比是以四種組分溶劑的重量百分比表示的。這四種組分在此使用的％是四種組分溶劑在使用中所採用的重量百分比。)該電解質具有高傳導性，並能降低電解質與電池組其它成分間的不利副反應所形成的氣態副產物。
本發明還涉及含有本發明電解質的電池組或電池。這些電池組和電池中的陰極包含金屬磷酸鹽，更優選是鋰金屬磷酸鹽。本發明所用的陰極的優選實施方式是陰極的活性材料為LiMgxFe1-xPO4或鋰釩磷酸鹽活性材料，其中x大於約0.01且小於約0.15。
附圖簡要說明
圖1表示本發明電解質溶液的循環性能。
圖2表示使用本發明電解質能達到可接受的循環壽命。
發明詳述如上所述，本發明涉及一種用在鋰電池組上的，含碳酸乙基甲基酯溶劑的電解質，該鋰電池組包括具有金屬磷酸鹽陰極的鋰金屬、鋰離子和鋰離子聚合物電池組。本發明進一步涉及一種用在具有金屬磷酸鹽陰極的鋰電池組上的，包含由碳酸乙基甲基酯(EMC)、碳酸亞乙基酯(EC)、碳酸二乙基酯(DEC)和碳酸亞丙基酯(PC)組成的四組分溶劑系統的電解質，還涉及使用這些電解質的電池組。本發明的電解質優於具有金屬磷酸鹽陰極的鋰電池組中所用的其它電解質，因為本發明的電解質不易冒泡因而具有更好的儲存穩定性。
本發明優選的實施方式涉及一種包含金屬鹽和四溶劑系統的電解質，其中四溶劑系統由碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯組成。碳酸亞乙基酯的量優選為約20-80(wt)％。碳酸亞丙基酯優選的量為約0-20wt％。碳酸乙基甲基酯的量優選為約10-80wt％，而碳酸二乙基酯的量優選為約0-30wt％。該電解質具有高傳導性，並能降低電解質與電池組其它成分間的不利副反應所形成的氣態副產物。
本發明還涉及含有本發明電解質的電池組或電池。這些電池組和電池中的陰極包含金屬磷酸鹽，更優選是鋰金屬磷酸鹽。本發明所用的陰極的優選實施方式是陰極活性材料為LiMgxFe1-xPO4或鋰釩磷酸鹽活性材料，其中0.01≤x≤0.15。
碳酸二甲基酯常在鋰電池組的電解質中用作粘度降低劑來提高傳導性。但是，碳酸二甲基酯的沸點低，並能在鋰化的碳陽極上反應，形成氣體CH4和C2H6。這在軟包裝的電池中會帶來問題，因為氣體會聚集在軟包裝中，大量的冒泡會導致包裝變形或爆裂。
碳酸乙基甲基酯(EMC)，也稱為碳酸甲基乙基酯(MEC)，它的揮發性小於碳酸二甲基酯。EMC不易裂解因而不易產生氣泡。但是，研究人員發現在所有的電池中用更長鏈的碳酸酯來直接替換碳酸二甲基酯均告失敗，這是因為當使用這種替換時可能會對循環工作性能造成負面影響。例如，在鋰離子電池中用碳酸二乙基酯替換碳酸二甲基酯的問題是在循環壽命期間表現出不可接受的電池組容量下降。
鋰離子電池組由於它所具有的高電化電勢和高性能特性，因而代表了電池工業中的一個發展分支。某些鋰離子和鋰離子聚合物電池組還表現出高能量密度、高電壓和良好的脈衝性能。
一個特定鋰離子電池組的例子是一種使用基於磷酸鹽的陰極材料的鋰離子聚合物電池組。這種電池組表現出高能量密度、高效率、成本低、安全以及環保性。目前已開發出了這種磷酸鹽，它相比現有的電池材料具有很多優點。
在開發出這種基於磷酸鹽的陰極材料之前，鋰離子電池組的電池化學受限於選擇合適的鋰釋放陰極材料，即，三種氧化物電活性材料，LiMn2O4，LiCoO2和LiNiO2。儘管這些材料的製造成本很高，但是通常發現它們具有很高的電化學性能。
本發明電池組中所用的磷酸鹽材料可分為由一個或多個磷酸根基團(PO4)四面體製得的材料，或由幾個PO4基團共享一個、兩個或三個氧而縮合製得的材料。當採用例如F、Cl、S和H原子來置換磷酸鹽中的一個或多個氧原子時，得到了取代的磷酸鹽。
最普通形式的磷酸鹽，單磷酸鹽是從正磷酸H3PO4衍生的鹽。這些鹽的特徵是具有獨立的PO43-基團，該基團包含位於中心處的磷原子以及磷原子周圍位於基本規則的四面體各個角處的四個氧原子。單磷酸鹽的物理和化學性質已被文獻公開，並且認為這類物質具有化學和熱學穩定性。
另一類單磷酸鹽是過渡金屬磷酸鹽。目前，已經開始將這些過渡金屬磷酸鹽，尤其是鋰化金屬磷酸鹽用作為鋰離子電池組的陰極活性材料。這些過渡金屬磷酸鹽和它們對應的氧化物一樣是插入型的化合物。
過渡金屬磷酸鹽可以使鋰離子電池組的設計具有很大的靈活性。僅僅通過改變過渡金屬本身就能調整活性材料的電壓和比容量。這些活性材料在USSN 09/484799(2000年1月18日遞交)，USSN09/484919(2000年1月18日遞交)，USSN 10/116276(2002年4月3日遞交)，USSN 10/116450(2002年4月3日遞交)和USSN 10/115802(2002年4月3日遞交)中有記載。本發明所用的摻雜鋰金屬磷酸鹽包括但不限於2002年5月14日授權的U.S.6,387,568以及2001年10月26日遞交的USSN 10/014822中公開的鋰金屬磷酸鹽。本發明所用的一種特定類型的過渡金屬磷酸鹽，即鋰釩磷酸鹽包括但不限於下述文獻中公開的鋰釩磷酸鹽1999年2月16日授權的U.S.5,871,866，1999年6月1日授權的U.S.5,908,716，2000年10月24日授權的U.S.6,136,472，2000年10月28日授權的U.S.6,153,333，2002年5月14日授權的U.S.6,387,568，2002年9月10日授權的U.S.6,447,951，2001年7月26日公開的WO01/54212以及2001年10月26日的遞交的USSN 10/014822，將這些文獻引入本文作為參考。也可使用所有上述列舉的活性陰極材料的物理混合物。最優選的陰極活性材料是具有通式LiFe1-xMgXPO4的材料，其中為約0.01-0.15。其它優選的陰極活性材料是鋰釩磷酸鹽材料如Li3V2(PO4)3，或是通式為LiMxFe1-xPO4的材料，其中M選擇Zr，Ti，Nb，Mg，Zn和Ca。
能消除電池組電池中游離液體的，採用過渡金屬磷酸鹽和塑性聚合物電解質製得的電池組在此被稱為鋰離子聚合物電池組。這種電池組由於不含有液體電解質，因而能以薄片形式包裝。這種包裝設計由於能大幅降低電池組重量且增加設計靈活性，因而具有顯著優勢。
最近，採用鋰過渡金屬磷酸鹽和電解質製得的電池組在軟包裝中易於冒泡，其中電解質由2∶1重量比的碳酸亞乙基酯與碳酸二甲基酯以及1MLiPF6鹽組成的。研究人員已找到各種方法來矯正該問題。一種方法是使用碳酸乙基甲基酯並淘汰碳酸二甲基酯的使用。碳酸乙基甲基酯的揮發性低於二甲基碳酸二甲基酯，且不易裂解和產生氣泡。
其它實驗導致了本發明四溶劑系統電解質的發現，它能在這類金屬磷酸鹽電池組中用作電解質。用更長鏈的碳酸酯例如碳酸乙基甲基酯來取代碳酸二甲基酯往往不成功，原因是會導致循環性能下降。但是，現在發現碳酸乙基甲基酯能在金屬磷酸電池組中成功取代碳酸二甲基酯，而不會使循環性能下降。碳酸乙基甲基酯現已成功用於鋰金屬磷酸電池組中，並保持傳導性能和電池性能。
下面的術語和縮寫具有下述的定義和含義DEC碳酸二乙基酯DMC碳酸二甲基酯EC碳酸亞乙基酯EMC碳酸乙基甲基酯(＝MEC)MEC碳酸甲基乙基酯(＝EMC)PC碳酸亞丙基酯μm微米wt重量本文所述的「電池組」是指一種包含一個或多個電化學電池，用於產生電流的裝置。每個電化學電池包含陽極、陰極和電解質。
本發明所述的術語「陽極」和「陰極」是指在電池組放電過程中能分別發生氧化和還原反應的電極。在電池組充電過程中，氧化和還原反應的位置被顛倒。
術語「優選」是指在特定條件下具有特定優點的本發明實施方式。但是，其它的實施方式在相同或其它條件下也可以是優選的。此外，對於一個或多個優選實施方式的列舉並不意味著其它實施方式是無益的，並沒有將其它實施方式從本發明的範圍中排除。
電解質本發明的電解質是由本領域的普通技術人員採用常規方法製得的。一般來說，本發明涉及一種包含碳酸乙基甲基酯的電解質，該電解質能用在含金屬磷酸鹽陰極的電池組中。本發明進一步涉及一種使用該電解質的含金屬磷酸鹽陰極的電池組。尤其是，本發明的電解質包含碳酸乙基甲基酯、碳酸亞乙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸亞丙基酯。
碳酸亞乙基酯的量優選為約20-80wt％。碳酸亞丙基酯優選的量為約0-20wt％。碳酸乙基甲基酯的量優選為約10-80wt％，而碳酸二乙基酯的量優選為約0-30wt％。更優選，碳酸乙基甲基酯的量為約10-40wt％；碳酸亞乙基酯的量為約30-70wt％；碳酸亞丙基酯優選的量為約2-20wt％；碳酸二乙基酯的量為約2-30wt％。在另一優選實施方式中，碳酸乙基甲基酯的量為約10-30wt％；碳酸亞乙基酯的量為約50-70wt％；碳酸亞丙基酯優選的量為約2-10wt％；碳酸二乙基酯的量為約5-30wt％。
在另一優選實施方式中，碳酸乙基甲基酯的量為約25wt％；碳酸亞乙基酯的量為約60wt％；碳酸亞丙基酯優選的量為約5wt％；碳酸二乙基酯的量為約10wt％。在另一優選實施方式中，碳酸乙基甲基酯的量為約10wt％；碳酸亞乙基酯的量為約60wt％；碳酸亞丙基酯優選的量為約5wt％；碳酸二乙基酯的量為約25wt％。在另一優選實施方式中，碳酸乙基甲基酯的量為約30wt％；碳酸亞乙基酯的量為約60wt％；碳酸亞丙基酯優選的量為約5wt％；碳酸二乙基酯的量為約5wt％。
一般來說，聚合的電解電池組包含聚合膜組合物電極和隔離膜。尤其是，可充電的鋰電池組電池包含一種經電解質塑化的隔離件。在電池的充放電循環中，鋰離子能在電極間穿過這些聚合物電解質而移動。在這些電池中，離子源的電極是鋰化合物或其它能插入鋰離子的材料。本發明的電解質能在含過渡金屬的電池中用作活性材料，更優選在含鋰過渡金屬磷酸鹽的電池中用作活性材料。活性材料優選為鋰釩磷酸鹽和LiMgxFe1-xPO4，其中x為約0.01-0.15。
電極隔離膜包含聚合物基質，該基質通過加入提供離子遷移性的可分離鋰鹽(溶質)的有機溶液而獲得離子性傳導性。高強度的柔韌性聚合電解電池組的隔離件材料中保留了電解液鋰鹽溶液，並在很寬的溫度範圍內具有功能。這些電解膜可採用常規的方式用作機械裝配的電池組電池部件中的隔離件，或者用在由電極和電解質組合物的連續塗層構成的複合電池組電池中。
本發明的電解質表現出高傳導性、良好的化學穩定性、良好的機械特性、良好的熱穩定性和低毒性。循環測試已表明本發明的電解質能用於具有由電活性金屬磷酸鹽構成的陰極的鋰電池組中。
可以使用這種電解質的典型薄板狀電池組包括但不限於上文已列舉的專利中所公開的電池組。例如，典型的雙電池包含負電極、正電極和另一個負電極，其中電解質/隔離件置於每一反電極之間。負電極和正電極均含有集電器。負電極包含分散在聚合物粘合劑基質中的插入材料，如碳或石墨或低壓鋰插入化合物，還包含集電器，優選銅集電箔，優選採用插入到或置於負電極一側的敞開網柵形式。將隔離件置於負電極上與集電器位置相反的另一側。含金屬磷酸鹽活性材料的正電極被放置在隔離件上與負電極位置相反的另一側。將集電器，優選鋁箔或鋁網柵，放置在與正電極上與隔離件位置相反的另一側。將另一隔離件放置在與第二個集電器位置相反的一側，然後將另一負電極放置在該隔離件之上。採用本領域技術人員公知的常規方法將電解質分散到電池中。用保護性的包裝材料將電池密封，防止空氣和溼氣的滲透。在其它的實施方式中，兩個正電極可用來代替兩個負電極，這樣，負電極就被正電極所替換。
在電解質中分散的鋰鹽(溶質)包含但不限於LiBF4、LiBF6、LiAsF6、LiPF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiAlCl4、LiBr、LiB(C6H5)4、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiN(SO2C2F5)2、Li[B(O4C2)]2及其混合物。用在本發明中的典型的鹼金屬鹽包含但不限於具有通式M+X-的鹽，其中是M+例如Li+，Na+，K+及其組合的鹼金屬陽離子；是X-是陰離子，例如Cl-，Br-，I-，ClO4-，BF4-，PF6-，AsF6-，SbF6-，CH3CO2-，CF3SO3-，N(CF3SO2)2-，N(CF3SO2)2-，C(CF3SO2)2-及其組合。鋰鹽優選為LiBF4或LiPF6。
本發明電池組所用的陽極材料包含但不限於鋰、碳、石墨、CMS石墨(Shanghai Shanshan Technology)、焦炭、內消旋碳、氧化鎢、鈦酸鹽、金屬氧化物(尤其是過渡金屬氧化物)、金屬磷酸鹽(尤其是過渡金屬磷酸鹽)、硫酸鹽、矽酸鹽、釩酸鹽、金屬硫族化物和鋰合金，例如鋰與鋁、汞、錳、鐵和鋅的合金，以及它們的物理和化學混合物。優選的陽極材料是CMS石墨或碳，例如焦炭或石墨，尤其是MCMB中間相碳微珠(Osaka Gas Company，Limited，Japan)和MCF基於中間相瀝青的碳纖維(Petoca Corporation Limited，Japan)。但是，任何與公開的電解質相容的電活性陽極材料都可採用。
能用在本發明電池組上的活性陰極材料包括過渡金屬磷酸鹽，更優選鋰過渡金屬磷酸鹽。優選的陰極材料為過渡金屬磷酸鹽，包括但不限於下述文獻中所公開的過渡金屬磷酸鹽2000年1約18日遞交的USSN 09/484799，2000年1約18日遞交的USSN09/484919，2002年4月3日遞交的USSN10/116276，2002年4月3日遞交的USSN 10/116450和2002年4月3日遞交的USSN 10/115802。其它優選的陰極材料為鋰釩磷酸鹽，包括但不限於下述文獻所公開的鋰釩磷酸鹽1999年2月16日授權的U.S.5,871,866，1999年6月1日授權的U.S.5,908,716，2000年10月24日授權的U.S.6,136,472，2000年10月28日授權的U.S.6,153,333，2002年5月14日授權的U.S.6,387,568，2002年9月10日授權的U.S.6,447,951，2001年7月26日公開的WO01/54212，2001年10月26日的遞交的USSN 10/014822。所有上述列舉的活性陰極材料的物理混合物均可使用。最優選的陰極活性材料是具有通式LiFe1-xMgxPO4的材料，其中x是在約0.01至0.15之間。其它優選的陰極活性材料為鋰釩磷酸鹽材料，或通式為LiMFePO4的材料，其中M選自Zr，Ti，Nb，Mg和Ca。
本發明電池組中採用的導電填充物所包括的材料，可以是例如碳黑、石墨、鎳粉、金屬顆粒、金屬塗覆的顆粒、導電陶瓷、導電纖維、導電聚合物(例如具有雙鍵共軛網絡，如聚吡咯和聚乙炔)等。優選的導電填充物是碳黑。
集電器是電池組領域所公知的，任何能用在電池組上的集電器都能用來製備本發明的電池組和電池。
實施例碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯都是可商購的溶劑。EC，PC，DEC和EMC以下述的重量比混合，從而得到用作電解質的溶劑。採用六氟磷酸鋰作為電解質的溶質，所得濃度為1M。
重量％(1M LiPF6)
然後，根據下述方法製備薄膜型聚合電池組。將一個單獨的標準陰極膜壓到鋁網上，然後塗覆上粘附促進劑。同樣地，將一個單獨的標準陽極膜壓到銅網上，然後塗覆上粘附促進劑。這些組件的各部分經衝壓(punch out)製得電極。在兩個陽極電極和一個陰極電極之間壓上隔離膜層，形成陽極/隔離件/陰極/隔離件/陽極相連的組件，該組件被稱為雙電池。另外，可以用兩個陰極和一個陽極來製備雙電池。
一個完整的電池還可包含一個或多個平行焊接在一起的雙電池。
電池然後被取出乾燥。然後加入本發明的電解質，所加的電解質的量能使它被聚合物完全吸收，從而在電池中沒有殘留的電解質。然後用包裝材料將電池密封。
在恆定電流為2.6A且中止充電和放電的電壓分別為3.65V和2.5V的情況下，電荷的充放電循環重複600次。
圖1是採用上述電解質進行循環測試的結果。圖1顯示，用DEC直接代替DMC時電池的循環壽命受到負面影響，因為在100個循環之後電池保留的容量大大降低了。從圖1可以看出，用EMC代替DMC的影響效果更小，在某些情況下具有可接受的性能。
圖2顯示，使用本發明優選的電解質配方，即使從溶劑混合物中去除了DMC也能達到可接受的循環壽命。
對本領域普通技術人員明顯可知的各種修改、替換和改變都是在本發明範圍和發明實質內容之內的。本發明的記載僅僅時示範性的，因而不脫離本發明實質的各種改變都落入本發明範圍內。
權利要求
1.一種用在具有鋰金屬磷酸鹽陰極的鋰電池或電池組中的電解質，其中，該電解質包含金屬鹽以及碳酸乙基甲基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸亞乙基酯。
2.根據權利要求1所述的電解質，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10到約80wt％。
3.根據權利要求2所述的電解質，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約20到約80wt％。
4.根據權利要求3所述的電解質，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約0到約20wt％。
5.根據權利要求4所述的電解質，其中，該碳酸二乙基酯的量為約0到約30wt％。
6.根據權利要求1所述的電解質，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10到約40wt％。
7.根據權利要求6所述的電解質，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約30到約70wt％。
8.根據權利要求6所述的電解質，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約50到約70wt％。
9.根據權利要求7所述的電解質，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約2到約10wt％。
10.根據權利要求9所述的電解質，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約5wt％。
11.根據權利要求9所述的電解質，其中，該碳酸二乙基酯的量為約5到約30wt％。
12.根據權利要求1所述的電解質，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約60wt％，該碳酸亞丙基酯的量為約5wt％，該碳酸二乙基酯的量為約10wt％，該碳酸乙基甲基酯的量為約25wt％。
13.根據權利要求1所述的電解質，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約60wt％，該碳酸亞丙基酯的量為約5wt％，該碳酸二乙基酯的量為約25wt％，該碳酸乙基甲基酯的量為約10wt％。
14.根據權利要求1所述的電解質，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約60wt％，該碳酸亞丙基酯的量為約5wt％，該碳酸二乙基酯的量為約5wt％，該碳酸乙基甲基酯的量為約30wt％。
15.一種鋰電池或電池組，包括至少一個正電極和至少一個相反的負電極，該正負反電極交替分層且在該反電極間插入有隔離件，該隔離件中分散有電解質，其中，該正電極由金屬磷酸鹽活性材料構成，而該電解質包含金屬鹽以及由碳酸乙基甲基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸亞乙基酯組成的溶劑混合物。
16.根據權利要求15所述的電池組，其中，該正電極包含LiMgxFe1-xPO4，x為約0.01至約0.15。
17.根據權利要求15所述的電池組，其中，該正電極包含鋰釩磷酸鹽活性材料。
18.根據權利要求15所述的電池組，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10至80wt％。
19.根據權利要求18所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約20至80wt％。
20.根據權利要求19所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約2至20wt％。
21.根據權利要求20所述的電池組，其中，該碳酸二乙基酯的量為約2至30wt％。
22.根據權利要求15所述的電池組，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10至40wt％。
23.根據權利要求22所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約50至70wt％。
24.根據權利要求23所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約60wt％。
25.根據權利要求24所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約2至10wt％。
26.根據權利要求25所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約5wt％。
27.根據權利要求26所述的電池組，其中，該碳酸二乙基酯的量為約5至30wt％。
28.根據權利要求15所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶10∶25wt％。
29.根據權利要求15所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶25∶10wt％。
30.根據權利要求15所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶5∶30wt％。
31.根據權利要求16所述的電池組，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10至40wt％。
32.根據權利要求31所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約30至70wt％。
33.根據權利要求32所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約2至20wt％。
34.根據權利要求33所述的電池組，其中，該碳酸二乙基酯的量為約2至30wt％。
35.根據權利要求16所述的電池組，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10至30wt％。
36.根據權利要求35所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約50至70wt％。
37.根據權利要求36所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約60wt％。
38.根據權利要求37所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約2至10wt％。
39.根據權利要求38所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約5wt％。
40.根據權利要求39所述的電池組，其中，該碳酸二乙基酯的量為約5至30wt％。
41.根據權利要求16所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶10∶25wt％。
42.根據權利要求16所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶25∶10wt％。
43.根據權利要求16所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶5∶30wt％。
44.根據權利要求17所述的電池組，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10至40wt％。
45.根據權利要求44所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約30至70wt％。
46.根據權利要求45所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約2至20wt％。
47.根據權利要求46所述的電池組，其中，該碳酸二乙基酯的量為約2至30wt％。
48.根據權利要求17所述的電池組，其中，該碳酸乙基甲基酯的量為約10至30wt％。
49.根據權利要求48所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約50至70wt％。
50.根據權利要求49所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯的量為約60wt％。
51.根據權利要求50所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約2至10wt％。
52.根據權利要求51所述的電池組，其中，該碳酸亞丙基酯的量為約5wt％。
53.根據權利要求52所述的電池組，其中，該碳酸二乙基酯的量為約5至30wt％。
54.根據權利要求17所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶10∶25wt％。
55.根據權利要求17所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶25∶10wt％。
56.根據權利要求17所述的電池組，其中，該碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸乙基甲基酯的量為約60∶5∶5∶30wt％。
57.一種用在具有鋰金屬磷酸鹽陰極的鋰電池組或電池中的電解質，其包含碳酸甲基乙基酯。
58.根據權利要求57所述的電解質，進一步包含碳酸亞乙基酯。
59.根據權利要求58所述的電解質，進一步包含碳酸二乙基酯或碳酸二甲基酯。
60.根據權利要求57所述的電解質，進一步包含碳酸二乙基酯。
61.碳酸甲基乙基酯在具有鋰金屬磷酸鹽陰極的鋰電池組或電池的電解質中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種具有金屬磷酸鹽陰極的鋰電池或電池組所採用的，含碳酸乙基甲基酯溶劑的電解質。本發明進一步涉及一種具有金屬磷酸鹽陰極的鋰電池或電池組所採用的，包含碳酸乙基甲基酯、碳酸亞乙基酯、碳酸二乙基酯和碳酸亞丙基酯的電解質，還涉及使用這些電解質的電池組。本發明的電解質優於其它具有金屬磷酸鹽陰極的鋰電池或電池組所用的電解質，因為本發明的電解質不易冒泡因而具有更好的儲存穩定性。
文檔編號H02JGK1739214SQ200480002431
公開日2006年2月22日 申請日期2004年1月20日 優先權日2003年1月22日
發明者艾琳·賽德埃, 喬恩·帕克 申請人:威倫斯技術公司