專利名稱：具有鋰金屬或含鋰金屬的合金作為陽極材料以及具有鋰-雙(草酸基)硼酸鹽和至少一種 ...的制作方法
具有鋰金屬或含鋰金屬的合金作為陽極材料以及具有鋰-雙(草酸基)硼酸鹽和至少一種其它的鋰絡(luò)合鹽的電
解質(zhì)的原電池本發(fā)明涉及一種具有鋰金屬或含鋰金屬的合金作為陽極材料的原電池。移動式電子設(shè)備總需要較高效率的可充電電池用于獨立供電。除鎳/鎘-蓄電池和鎳/金屬氫化物-蓄電池外，特別是一種與上述體系相比具有明顯更高的能量密度的鋰電池也適于此目的。未來，大型的鋰蓄電池例如也應(yīng)適于固定應(yīng)用(后備電源)以及在汽車領(lǐng)域用于牽引目的(混合驅(qū)動或純電驅(qū)動)。當(dāng)前，為此目的研制和應(yīng)用含石墨材料作為陽極的鋰離子電池。石墨陽極在充電狀態(tài)通常以不超過每6個碳原子1個鋰即相應(yīng)于極限化學(xué)計算量LiC6的形式引入(嵌入)。由此得到最大為8.8重量％的鋰密度。因此該陽極材料導(dǎo)致這類電池體系所不希望的能量密度限制。原則上也可使用鋰金屬或含鋰金屬的合金(如鋰與鋁、硅、錫、鈦或銻的合金)作為陽極材料來代替鋰-嵌入陽極如石墨。與通常的石墨嵌入陰極相比，該原則可實現(xiàn)明顯較高的比鋰負(fù)載量，并由此達到明顯較高的能量密度。但遺憾的是，這類含鋰金屬體系具有不利的安全特性。在不利的運行條件(如高溫)下會發(fā)生分解反應(yīng)，其導(dǎo)致危險的失控-狀態(tài)。然后，該電池步入自熱途徑，由此可導(dǎo)致爆炸性的氣體形成并破壞電池殼。由于由有機溶劑或其混合物如碳酸酯例如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、 內(nèi)酯如Y-丁內(nèi)酯(Y-BL)或醚如二甲氧基乙烷(DME)組成的常用的電解質(zhì)溶液的可燃性，其可導(dǎo)致燃燒。因為當(dāng)前的鋰電池含有不穩(wěn)定的含氟導(dǎo)電鹽(LiPF6或LiBF4),則在此事件下還會形成危險的有腐蝕性的和毒性的分解產(chǎn)物(氟化氫和揮發(fā)性的含氟有機產(chǎn)物)。 由于此種原因，至今僅以微型結(jié)構(gòu)形式如鈕扣電池生產(chǎn)含鋰金屬的可充電電池。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，并提供一種具有超過鋰離子-技術(shù)的能量密度的更安全的可充電電池體系。本發(fā)明的目的是通過一種具有鋰金屬或含鋰金屬的合金作為陽極材料的原電池實現(xiàn)的，該電池含電解質(zhì)，該電解質(zhì)含有在非質(zhì)子溶劑或溶劑混合物中的鋰-雙(草酸基) 硼酸鹽以及至少一種其它的式I和/或式II的鋰絡(luò)合鹽，
權(quán)利要求
1. 一種具有鋰金屬或含鋰金屬的合金作為陽極材料的原電池，其特征在于，該電池含電解質(zhì)，該電解質(zhì)含有在非質(zhì)子溶劑或溶劑混合物中的鋰-雙(草酸基)硼酸鹽以及至少一種其它的式I和/或式II的鋰絡(luò)合鹽，
2.權(quán)利要求1的原電池，其特征在于，含有式I和/或II的化合物之一且用量為 0. 2-10 重量 ％。
3.權(quán)利要求2的原電池，其特征在于，含有式I和/或II的化合物之一且用量為0.2-5重量％。
4.權(quán)利要求1-3的原電池，其特征在于，在電解質(zhì)中僅含無氟材料。
5.權(quán)利要求1-4的原電池，其特征在于，含鋰三(草酸基)-磷酸鹽或鋰丙二酸基-草酸基硼酸鹽作為鋰絡(luò)合鹽。
6.權(quán)利要求1-4的原電池，其特征在于，該電解質(zhì)呈液態(tài)-電解質(zhì)或凝膠態(tài)-電解質(zhì)存在。
7.權(quán)利要求1-4的原電池，其特征在于，電解質(zhì)中的溶劑是碳酸丙烯酯或是碳酸乙烯酯和乙基甲基碳酸酯的混合物。
8.優(yōu)選的濃度或濃度比。
9.權(quán)利要求1-8之一項或多項的原電池在制備用于電牽引或固定式使用的大型電池中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有鋰金屬或含鋰金屬的合金作為陽極材料的原電池，該電池含電解質(zhì)，該電解質(zhì)含有在非質(zhì)子溶劑或溶劑混合物中的鋰-雙(乙酸基)硼酸鹽以及至少一種其它的式I和/或式II的鋰絡(luò)合鹽，其中化合物(I)和/或(II)在導(dǎo)電鹽中的含量為0.01-20mol％，式(I，II)中X，Y和Z是與連到硼原子或磷原子上的兩個氧原子相連接的橋，其選自式(III)，其中(i)Y1和Y2一起表示＝O，n＝0和Y3和Y4各自獨立為H或含1-5個碳原子的烷基，或(ii)Y1，Y2，Y3，Y4各自獨立為OR(其中R＝1-5個碳原子的烷基)、H或1-5個碳原子的烷基R1，R2，其中n＝0或1。
文檔編號H01M4/134GK102484293SQ201080008412
公開日2012年5月30日 申請日期2010年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者R·梅茨格, T·布爾梅斯特, U·埃梅爾, U·韋特爾曼 申請人:凱密特爾有限責(zé)任公司