含(2,2‑二氟乙基)乙基碳酸酯的鋰電池電解質溶液的製作方法

2023-10-17 15:02:59 3

本發明涉及用於鋰電池的非水電解質溶液。

背景技術：

鋰電池廣泛用作車輛和許多類型的電子設備的一次和二次電池。這些電池傾向於具有高能量密度和功率密度並且因為該原因而在許多應用中受歡迎。

原則上，通過增加電池工作電壓可增加電池的能量和功率密度。為此目的，已經開發具有4.5V或更高(相較於Li/Li+)的工作電勢的正極材料。

在鋰電池中的電解質溶液必然地為非水性類型的。非水電解質溶液通常為鋰鹽在有機溶劑或有機溶劑混合物中的高介電常數溶液。

電解質溶液的一項重要屬性是，其必須於初始電池充電循環期間在負極上形成穩定的固體電解質界面(SEI)層。該SEI層用於保護負極免於與電解質溶液的另外不必要反應且因為該原因該SEI層對於電池的性能至關重要。如果沒有SEI層形成或如果SEI層並不緻密或不穩定，則電池不佳地工作(如果其工作的話)。

SEI形成涉及電解質溶液的多種組分的複雜電化學反應。這些反應未被全部理解並根據電解質溶液包含的特定材料而變化。負極和正極電壓也起到作用。因為反應如此複雜，所以非常難以預測特定溶劑候選物將多大程度上形成SEI層。實際上，在SEI形成方面，即使不同溶劑在化學性質上非常相似時，它們表現也非常不同。例如，碳酸酯常用作電解質溶劑。在這些溶劑中，在一些工作電勢下碳酸亞乙酯是相對良好的SEI成形劑，但其它碳酸酯卻不是如此。

有時添加劑被添加至基於碳酸酯的電解質溶液以增強SEI形成。一系列化合物已被嘗試作為在基於碳酸酯的溶劑體系中的SEI-促進添加劑，它們的成功程度不同。它們性能往往極大地取決於存在於電解質溶液中的其它材料。許多SEI-促進添加劑在特定溶劑體系中很好地起作用而在其它溶劑中不充分起作用。

因為這些原因，非常難以預測特定電解質溶液將在多大程度上形成有效SEI層。

在SEI層形成後，重要的是，在電池工作條件下溶液儘可能化學、電及熱穩定。如果電解質溶液降解，那麼電池的容量將隨時間降低。對所謂的「二次」電池(其被被設計成在其壽命期間多次再充電)，容量的這種損失變成深切的關注點。這在每個連續放電循環期間限制電池的性能並減少電池可充電及放電的次數。結果是電池壽命的顯著降低。

因此，電池電解質溶液必須能夠首先在負極反應來形成穩定SEI層，並且其後反應儘可能少，如此電池性能最大化。

電解質穩定性的問題隨著正極的工作電勢增加而變得更明顯，因為在較高電壓下越來越少的材料為電化學穩定的。當工作電勢小於3伏特時，存在相對大量的可用電池電解質溶劑。隨著開發較新正極材料，工作電勢已提高至超過4伏特(相對於Li/Li+)。在這些電勢下，電解質溶劑中的許多種不能使用，因為它們電化學地降解。更為較新的正極材料(如富鋰及分層類)具有4.5伏特或更高(相較於Li/Li+)的工作電勢。在這些電勢下，非常難以尋找既形成良好SEI層並具有良好循環穩定性的電池電解質溶液。在這些電勢下甚至碳酸亞乙酯也容易降解。

技術實現要素：

在一個方面中，本發明為電池電解質溶液，其包含溶解於非水溶劑相中的至少一種鋰鹽，其中至少10重量％的非水溶劑相為(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯。

本發明此外為電學電池，其包含負極、正極、設置於負極和正極之間的隔板、以及接觸負極和正極的非水電池電解質溶液，其中電池電解質溶液包含溶解於非水溶劑中的至少一種鋰鹽，其中鋰鹽為可溶的，其中非水溶劑相總重量的至少10％為(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯。

具體實施方式

本發明的電解質溶液已經被發現在鋰電池中形成有效及穩定的SEI層。根據本發明的鋰電池具有極良好能量和功率密度，以及優異的倍率性能。本發明的顯著優點在於循環性能。在通過多次充放電循環之後本發明的電池保持顯著高比例的該電池初始容量。

本發明的電解質溶液具有在電池中的具體優點，在該電池中在電池正極中的至少一種正極材料具有相較於Li/Li+至少4.5V的工作電壓。因此，本發明的優選電池具有含有此類正極材料的正極。

當(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯作為與一種或多種其它溶劑的混合物存在時，獲得尤其良好的結果。一個此類混合物為a)(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯和b)4-氟亞乙基碳酸酯的混合物。另一種此類混合物為a)(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯、b)4-氟亞乙基碳酸酯和c)碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯的混合物。第三種混合物為a)(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯、b)碳酸亞乙酯和c)碳酸二乙酯的混合物。

電池電解質溶液的主要組分為至少一種鋰鹽和包括(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯的非水溶劑相。出於本發明的目的，「溶劑相」包括除鋰鹽外的電池電解質溶液的全部組分。(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯構成溶劑相的至少10重量％。

(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯具有以下結構：

鋰鹽可為適合於電池使用的任何鋰鹽，包括無機鋰鹽如LiAsF6、LiPF6、LiB(C2O4)2、LiBF4、LiBF2C2O4、LiClO4、LiBrO4和LiIO4，以及有機鋰鹽如LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiN(SO2C2F5)2和LiCF3SO3。LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3和LiN(SO2CF3)2為優選的類型，而LiPF6為尤其優選的鋰鹽。

鋰鹽以以如下濃度適當地存在：電解質溶液的至少0.5摩爾/升，優選地至少0.75摩爾/升，至多3摩爾/升，並且更優選地至多1.5摩爾/升，再更優選至多1.25摩爾/升，並且甚至更優選地至多1.1摩爾/升。尤其優選的量為0.85至1.25摩爾/升及0.85至1.1摩爾/升。

在一些實施例中，(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯為在非水溶劑相中的唯一組分。

在其它實施例中，非水溶劑相含有(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯與一種或多種組分的組合。在此類實施例中，(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯構成非水溶劑相的至少10重量％。

除(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯之外，非水溶劑相可包括用於鋰鹽的一種或多種溶劑。此類附加溶劑優選以存在的相對比例可與(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯混溶。此類附加溶劑的實例包括例如一種或多種直鏈烷基碳酸酯、環狀碳酸酯、環狀酯、直鏈酯、環狀醚、烷基醚、腈、碸、環丁碸、矽氧烷和磺內酯。可使用前述類型中的任何兩種或更多種的混合物。環狀酯、直鏈烷基碳酸酯和環狀碳酸酯為優選類型的非水溶劑。

合適的直鏈烷基碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等。合適的環狀碳酸酯包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯、4-氟亞乙基碳酸酯、3,4-二氟亞乙基碳酸酯等。合適的環狀酯包括例如γ-丁內酯和γ-戊內酯。環狀醚包括四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、四氫吡喃等。烷基醚包括二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷等。腈包括單腈，如乙腈和丙腈；二腈，如戊二腈；以及其衍生物。碸包括對稱碸，如二甲基碸、二乙基碸等；不對稱碸，如乙基甲基碸、丙基甲基碸等；以及其衍生物。環丁碸包括四亞甲基環丁碸等。

在一些實施例中非水溶劑相為包括(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯及至少一種其它碳酸酯溶劑的混合物。在此類混合物中的碳酸酯溶劑可為例如碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、4-氟亞乙基碳酸酯、3,4-二氟亞乙基碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和乙基甲基碳酸酯中的一種或多種。(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯構成此類非水溶劑相的至少10重量％，優選地至少20重量％並且更優選地至少30重量％。(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯可構成此類非水溶劑相的至多99重量％，優選地至多75重量％。(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯和其它碳酸酯溶劑的混合物可構成非水溶劑相的50重量％至100重量％，80重量％至100重量％，90重量％至100重量％或98％至100％。(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯及其它碳酸酯溶劑的混合物可以構成整個非水溶劑相。

以這些組分的組合重量計，此類非水溶劑相的實例包括a)50重量％至94重量％(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯、b)5重量％至50重量％4-氟亞乙基碳酸酯及c)1重量％至50重量％的碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯的混合物。在一些實施例中，以這些組分的組合重量計，該非水溶劑相含有50重量％至75重量％(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯、5重量％至15重量％4-氟亞乙基碳酸酯及20重量％至35重量％的碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯。在其它實施例中，以這些組分的組合重量計，此類非水溶劑相實例含有a)50重量％至90重量％(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯、b)5重量％至30重量％4-氟亞乙基碳酸酯及c)5重量％至40重量％的碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯。如描述於該段中的a)、b)及c)的組分的混合物可構成非水溶劑相的例如50重量％至100重量％、80重量％至100重量％、90重量％至100重量％、95重量％至100重量％或98重量％至100重量％。如描述於該段中的a)、b)及c)的組分的混合物可構成整個非水溶劑相。

以這些組分的組合重量計，此類非水溶劑相的另一實例包括a)50重量％至94重量％(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯、b)5重量％至50重量％碳酸亞乙酯及c)1重量％至50重量％的碳酸二乙酯的混合物。在一些實施例中，以這些組分的組合重量計，該非水溶劑相含有50重量％至75重量％(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯、5重量％至15重量％的碳酸亞乙酯及20重量％至35重量％的碳酸二乙酯。如描述於該段中的a)、b)及c)的組分的混合物可構成非水溶劑相的例如50重量％至100重量％、80重量％至100重量％、90重量％至100重量％、95重量％至100重量％或99重量％至100重量％。如描述於該段中的a)、b)及c)的組分的混合物可構成整個非水溶劑相。

非水溶劑相的另一實例包括a)(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯及b)4-氟亞乙基碳酸酯。這些組分的比例可為例如50重量％至98重量％，優選地70重量％至95重量％，更優選地75重量％至95重量％並且再更優選地75重量％至85重量％(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯，及2重量％至50重量％，優選地，優選地5重量％至30重量％，更優選地5重量％至25重量％並且再更優選地15重量％至25重量％4-氟亞乙基碳酸酯。這些百分比是以(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯及4-氟亞乙基碳酸酯的組合重量計的。在這些實施例中，(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯及4-氟亞乙基碳酸酯一起可構成非水溶劑相的例如50重量％至100重量％、80重量％至100重量％、90重量％至100重量％、95重量％至100重量％或99重量％至100重量％。(2,2-二氟乙基)乙基碳酸酯及4-氟亞乙基碳酸酯一起可構成整個非水溶劑相。

除已經提到的組分之外，各種其它添加劑可存在於電池電解質溶液中。出於本發明的目的，這些其它添加劑被認為是非水溶劑相的一部分。這些添加劑可包括例如在石墨電極表面處促進固體電解質界面形成的添加劑；各種正極保護劑；鋰鹽穩定劑；鋰沉積改進劑；離子溶劑化增強劑；腐蝕抑制劑；溼潤劑；阻燃劑；以及粘度降低劑。這些類型的許多添加劑由Zhang描述於《用於鋰離子電池的電解質添加劑綜述(A review on electrolyte additives for lithium-ion batteries)》，《電源雜誌(J.Power Sources)》162(2006)，1379-1394中。

促進固體電解質界面(SEI)形成的試劑包括各種可聚合烯系不飽和化合物、各種硫化合物以及其它材料。烯系不飽和化合物包括具有脂族碳-碳不飽和基團的碳酸酯化合物，如亞乙烯基碳酸酯(vinylidine carbonate)、碳酸乙烯基乙酯、碳酸烯丙基乙酯等。硫化合物包括磺內酯，即，羥基磺酸酸的環狀磺酸酯。合適的磺內酯化合物的實例為1,3-丙烷磺內酯。合適的正極保護劑包括材料如N,N-二乙基氨基三甲基矽烷及LiB(C2O4)2。鋰鹽穩定劑包括LiF、三(2,2,2-三氟乙基)亞磷酸酯、1-甲基-2-吡咯烷酮、氟化氨基甲酸酯及六甲基磷醯胺。鋰沉積改進劑的實例包括二氧化硫、聚硫化物、二氧化碳、表面活性劑(如氯化四烷基銨)、全氟辛磺酸酯的鋰鹽和四乙銨鹽、各種全氟聚醚等。冠醚可為合適的離子溶劑化增強劑，各種硼酸酯、硼和硼化合物同樣如此。LiB(C2O4)2和LiF2C2O4為鋁腐蝕抑制劑的實例。環己烷、三烷基磷酸酯和某些羧酸酯適可用作溼潤劑和粘度降低劑。一些材料如LiB(C2O4)2可在電解質溶液中執行多個功能。

各種其它添加劑可一起構成非水溶劑相的總重量的至多50％，至多20％，優選地至多10％。

本發明的優點為SEI促進添加劑為非必要的且可從配方省略或(如果使用的話)以僅少量使用。因此，在一些實施例中，非水溶劑相含有不超過5重量％、不超過1重量％或不超過0.25重量％的可聚合烯系不飽和化合物及含硫化合物。

電池電解質溶液通過將鋰鹽溶解或分散到非水溶劑相的組分中的一種或多種而方便地製備。如果非水溶劑相為材料的混合物，那麼鋰鹽可溶解到混合物、其任何組分或那些組分的任何次組合中。混合的順序大體上不關鍵。

所謂「非水性」，意指溶劑相含有低於500ppm的水(以重量計)。50ppm或更少的水含量為優選的並且更優選的水含量為30ppm或更少。電池電解質溶液整體也為非水的，並且還含有(如果有的話)類似量的水。在形成電池電解質溶液之前，必要時電池電解質溶液的各種組分可單獨地乾燥，和/或調配的電池電解質溶液可乾燥以去除殘餘水。選擇的乾燥方法應當既不降解或分解電池電解質溶液的各種組分，也不促進在它們之間不期望的反應。可使用熱力法，如可乾燥劑如分子篩。

含有本發明的電池電解質溶液的電池可具有任何可用的構造。典型電池構造包括負極和正極，其中隔板和電解質溶液插置在負極與正極之間，使得離子可通過電解質溶液在負極和正極之間遷移。組件總體上封裝到殼體中。電池的形狀不受限制。電池可為含有成螺旋狀卷繞薄片電極和隔板的圓筒形類型。電池可為圓筒形類型，其具有包括片狀電極和隔板的組合由內而外的結構。電池可為含有電極和已經疊加的隔板的板類型。

合適的負極材料包括例如含碳材料，如天然或人造石墨、碳化瀝青、碳纖維、石墨化中間相微球、爐法碳黑、乙炔黑以及各種其它石墨化材料。含碳材料可使用粘結劑(如聚(偏二氟乙烯)、聚四氟乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、異戊二烯橡膠、聚(醋酸乙烯基酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚乙烯或硝化纖維)粘結在一起。合適的含碳負極和用於構建含碳負極的方法描述於例如美國專利第7,169,511號中。

其它合適的負極材料包括鋰金屬、矽、錫、鋰合金及其它鋰化合物如鈦酸鋰負極。

合適的正極材料包括無機化合物如過渡金屬氧化物、過渡金屬/鋰複合氧化物、鋰/過渡金屬複合磷酸鹽、過渡金屬硫化物、金屬氧化物及過渡金屬矽酸鹽。過渡金屬氧化物的實例包括MnO、V2O5、V6O13及TiO2。過渡金屬/鋰複合氧化物包括基本組成大致為LiCoO2的鋰/鈷複合氧化物、基本組成大致為LiNiO2的鋰/鎳複合氧化物及基本組成大致為LiMn2O4或LiMnO2的鋰/錳複合氧化物。在這些案例中之每一種中，鈷、鎳或錳的一部分可被替換成一種或兩種金屬如Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga或Zr。鋰/過渡金屬複合磷酸鹽包括磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸鈷鋰、磷酸錳鐵鋰等。

在優選實施例中，一起選擇負極和正極材料以提供帶有至少4.5V工作電壓的電池。優選的正極材料為鋰鎳錳鈷電極材料，具體地講有時被稱作富鋰金屬氧化物或富鋰層狀氧化物(每種在本文中通過首字母縮寫LRMO辨識)的那些類型。這些材料通常顯示帶有單斜晶及菱面體晶域的層狀結構。當充電至相較於Li/Li+約4.6伏特電壓時，它們可具有270mAh/g或更大的初始放電比容量。

合適的LRMO正極材料包括由式LixMyO2表示的那些材料，其中1<x<2，y為1並且M為具有2至4的氧化態的任何金屬。優選地，M為金屬的組合，其中金屬之一為Ni。在優選實施例中，M為Ni和Mn或Ni、Mn和Co的混合物。在此類情況下，LMRO正極材料可為由式LixNi1-a-bMnaCobO2表示的一種材料，其中使得0.2≤a≤0.9並且0.1≤b≤0.8。更優選地，0.2≤a≤0.5，0.1≤b≤0.5且a+b≤0.8。X優選地為1.005至1.2，更優選地1.01至1.15。

LRMO還可含有改進一種或多種屬性的少量的陰離子摻雜劑，其中一個實例為氟。

合適的LRMO正極材料包括描述於美國專利第5,993,998、第6,677,082號、第6,680,143號、第7,205,072號、第7,435,402號及第8,187,752號；日本未審查專利第11307094A號；歐洲專利申請第1193782號；《化學材料(Chem.Mater.)》，23(2011)3614-3621；以及《電化學會志(J.Electrochem.Soc.)》，145:12，1998年12月(4160-4168)中的那些。

LRMO可塗布有例如非離子導電固體，如例如，如描述於US 2011-0081578中的磷酸鋰、硫化鋰、鈦酸鑭鋰鹽和/或塗布有塗料如Al2O3、La2O3或AlF3。其可以具有包含如描述於中US 2007-0281212的穩定銨磷、鈦、矽、鋯、鋁金屬、硼和/或氟原子的經蝕刻表面。

在一些實施例中，當以0.05C速率從4.6伏特放電至2伏特時，LRMO正極材料顯示至少250mAh/g的比容量。

電池電極通常各自與集電體電接觸或形成到集電體上。用於負極的合適的集電體由金屬或金屬合金製成，如銅、銅合金、鎳、鎳合金、不鏽鋼等。用於正極的合適的集電體包括由鋁、鈦、鉭、這些金屬中的兩種或更多種的合金等製成的那些集電體。

將隔板插置在負極與正極之間以防止負極和正極彼此接觸並且短路。隔板方便地由不導電材料構造。在工作條件下，其應不與電解質溶液或電解質溶液中的任一組分反應或可溶於電解質溶液或電解質溶液中的任一組分中。聚合物隔板通常為合適的。形成隔板的合適的聚合物的實例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯-1、聚-3-甲基戊烯、乙烯-丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基矽氧烷、聚醚碸等。

電解質溶液必須能夠滲透通過隔板。出於此原因，隔板通常是多孔的，呈多孔薄片、非編織品或編織品等形式。隔板的孔隙度通常為表面積的20％或更高，至多高達90％。優選的孔隙度為表面積的30％至75％。孔隙通常不大於0.5微米，並且優選地其最長尺寸至多0.05微米。隔板通常為至少一微米厚，並且可為至多50微米厚。優選厚度是5至30微米。

電解質溶液的量可為，例如高達20g/A·h(克/正極容量的安培-小時)或更大，但本發明具體有益於低電解質電池中，其中電解質的量至多10g/正極容量的A·h。在一些實施例中，電池含有每正極容量的A·h，3至7、3至6或3至5g的電池電解質溶液。正極容量通過測量相對於鋰反電極在半-電池中正極材料的比容量，並乘以在正極中的正極材料的重量而確定。

電池優選地為二次(可再充電)鋰電池。在此類電池中，放電反應包括鋰離子從負極的溶解或去鋰化到電解質溶液中，並且鋰離子同時嵌入正極中。反之，充電反應包括鋰離子從電解質溶液嵌入負極中。在充電時，鋰離子在負極側上被還原，同時，正極材料中的鋰離子溶解於電解質溶液中。

本發明的電池可用於工業應用如電動車輛、混合動力電動車輛、插電式混合動力電動車輛、航空、電動自行車等。本發明的電池同樣適用於使大量電學和電子裝置工作，如計算機、照相機、攝像機、手機、PDA、MP3以及其它音樂播放器、電視、玩具、視頻遊戲播放器、家用電器、電工具、醫療器件(如起搏器和除顫器)等。

提供以下實例以說明本發明，但並不打算限制其範圍。除非另外指示，否則所有份數和百分比都以重量計。

用於製備紐扣電芯的通用方法：以90:5:2.5:2.5重量比率，將鋁摻雜/AlF3塗布的富鋰鋁鎳錳鈷氧化物LRMO正極材料與聚偏二氟乙烯、蒸氣生長碳纖維及導電碳黑混合。然後混合物漿化到N-甲基吡咯烷酮中。將漿液塗布到19微米經蝕刻的鋁金屬集電體上並乾燥。經乾燥的塗層重量為約5.5mg/cm2。電極按壓至約30μm的厚度,從而形成具有約2.4mAh容量(以正極材料的250mAh/g的標稱比容量計)的正極。

使用這些正極及合成圖形化負極生產紐扣電芯。經乾燥的正極鋪設到底部殼體上。隔板鋪設在正極頂部上並通過O-形環固定。10μL的電解質溶液分配到隔板上。負極、墊片及頂殼體然後按順序添加從而形成紐扣電芯。

通用電池循環方法：紐扣電芯在裝配之後靜置24小時以允許電解質徹底地浸溼隔板。以0.05C(1C為在一小時內將電池充電至標稱容量必需的充電速率)執行首次充放電循環，接著0.1C充電/放電循環以檢驗低倍率容量。然後使用1C/1C充電/放電倍率測量初始容量。在其之後電池以1/1C充電/放電倍率循環至少70次循環，其中每25次循環一次0.1C充電/放電循環以檢驗固有阻抗。

實例1-實例6

電池電解質溶液實例1-實例6具有以下配方。

表1

1DFEEC為2,2-二氟乙基乙基碳酸酯。2FEC為4-氟亞乙基碳酸酯。3DEC為碳酸二乙酯。3EMC為乙基甲基碳酸酯。4DMC為碳酸二甲酯。

評估含有這些電解質溶液中的每一種的電池的循環穩定性。結果如表2中所指示。

表2

實例1和實例4示出，在略微不同鋰鹽裝載量下獲得類似結果。在實例2和實例3中，與實例1相比，DFEEC的比例略微減少。這產生較好比容量保持率。

實例5表示實例1的修改方案，其中一些DFEEC被替換成乙基甲基碳酸酯。獲得良好初始容量(表明良好SEI層的形成)，但容量保持率較差。實例6示出用碳酸二甲酯而不是實例5的乙基甲基碳酸酯替換一些DFEEC的效果。該組合明顯地為最佳表現者。實例1、實例5和實例6一起(及具體的實例5和實例6中)示出溶劑性能的不可預測。用乙基甲基碳酸酯(實例5)替換一部分DFEEC產生容量保持率的顯著劣化，然而用碳酸二甲酯(實例6)而不是化學類似的乙基甲基碳酸酯替換DFEEC引起非常高的初始容量及非常良好容量保持率。實例6被認為是在該組實驗中的最佳表現者。

實例7-實例10

電池電解質溶液實例7-實例10具有以下配方。

表3

1DFEEC為2,2-二氟乙基乙基碳酸酯。2FEC為4-氟亞乙基碳酸酯。3DEC為碳酸二乙酯。4EC為碳酸亞乙酯。

評估含有這些電解質溶液中的每一種的電池的循環穩定性。結果如表4中所指示。

表4

該數據示出電池電解質溶液性能的不可預測，以及它們對表現為僅微小的配方改變的靈敏度。用FEC代替相同量的EC(實例8相較於實例7)產生大致相同初始容量但循環性能上的大改進。實例9和實例10示出用碳酸二乙酯替換一部分DFEEC的效果；循環穩定性顯著升高見於實例9中，其補償在初始容量上的較少損失被補償從而使得在70次循環之後實例9的剩餘容量比實例7好。在較高循環數量下，實例9的比容量預期超過實例7。當用碳酸二乙酯替換更多的DFEEC時，如在實例10中，容量保持率受損害。