專利名稱：電解質(zhì)溶液組合物以及包括其的能量儲存裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解質(zhì)溶液組合物以及包括其的能量儲存裝置，更具體地，涉及一種能夠提高能量儲存裝置的容量及延長其壽命且能夠減小電阻的電解質(zhì)溶液組合物，以及包括該電解質(zhì)溶液組合物的能量儲存裝置。
背景技術(shù)：
穩(wěn)定的能量供應(yīng)已經(jīng)成為各種電子產(chǎn)品如通信設(shè)備中的重要因素。通常，這種功能通過電容器來完成。即，在通信設(shè)備和各種電子產(chǎn)品的電路中，電容器用來儲存和供應(yīng)電力(electricity)，從而穩(wěn)定電路中的電流。一般的電容器具有非常短的充電/放電時間、 長的壽命以及高的輸出密度，但卻具有較低的能量密度。因此，其在用作儲存裝置方面具有限制。同時，被稱作超大容量電容器(ultracapacitor)或超級電容器 (supercapacitor)的裝置，由于較快的充電/放電速度、高的穩(wěn)定性、以及環(huán)境友好特性， 作為下一代儲存裝置已經(jīng)是卓越的。一般的超級電容器由電極結(jié)構(gòu)、隔膜、電解質(zhì)溶液等構(gòu)造。超級電容器基于這樣的電化學(xué)機(jī)制進(jìn)行驅(qū)動，即，通過向電極結(jié)構(gòu)施加功率，電解質(zhì)溶液中的載流子離子(載體離子，carrier ion)選擇性地吸附到電極上。作為代表性的超級電容器，目前使用雙電層電容器(EDLC)、贗電容器(準(zhǔn)電容器，pseudocapacitor)、混合電容器等。雙電層電容器是使用由活性炭制成的電極且利用雙電層充電作為反應(yīng)機(jī)制的超級電容器。贗電容器是使用過渡金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔镒鳛殡姌O且利用贗電容(準(zhǔn)電容，pseudo-capacitance)作為反應(yīng)機(jī)制的超級電容器?；旌想娙萜魇蔷哂性陔p電層電容器與贗電容器之間的中間特性的超級電容器。作為混合電容器，鋰離子電容器(LIC)已經(jīng)是卓越的，所述鋰離子電容器利用由活性炭制成的正極(陰極，cathode)和由石墨制成的負(fù)極(陽極，anode)，并利用鋰離子作為載流子離子，從而具有高的二次電池能量密度和高的雙電層電容器輸出特性。鋰離子電容器使能夠吸收和分離鋰離子的負(fù)極材料與鋰金屬接觸，并利用化學(xué)方法或電化學(xué)方法預(yù)先在負(fù)極中吸收或摻雜鋰離子，由此降低負(fù)極電勢以增大耐受電壓并顯著提高能量密度。然而，當(dāng)使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(related art)的二次電池中已經(jīng)使用的電解質(zhì)溶液時，實(shí)際上，在鋰離子電容器中，低溫下會使電容快速減小且使電阻快速增大，使得輸出特性降低。因此，在諸如鋰離子電容器的能量儲存裝置中，目前正需要開發(fā)一種技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)相比于現(xiàn)有技術(shù)甚至在低溫下電容或電阻特性的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠改善低電阻和低溫特性的電解質(zhì)溶液組合物、 以及包括其的能量儲存裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方式，提供了一種能量儲存裝置的電解質(zhì)溶液組合物，該電解質(zhì)溶液組合物包含包括鋰離子的鋰鹽；和由選自由至少一種環(huán)狀碳酸酯化合物和丙酸酯化合物組成的組中的材料制成的溶劑。鋰鹽可以包含LiPF6, LiBF4、LiSbF6, LiAsF5, LiClO4、LiN, CF3SO3 和 LiC 中的至少任何一種。鋰鹽可以是1. Omol/L 至 1. 5mol/L 的 LiPF60溶劑可以包含碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)和丙酸甲酯(MP)。碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯和丙酸甲酯可以具有3士0.05 1 士0.02 4士0. 05的
重量比。根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實(shí)施方式，提供了一種能量儲存裝置，包括殼體；在殼體的內(nèi)部被設(shè)置成彼此隔開的負(fù)極和正極；在殼體的內(nèi)部將負(fù)極和正極彼此隔開的隔膜；以及填充在殼體的內(nèi)部的電解質(zhì)溶液組合物，其中，電解質(zhì)溶液組合物包含包括鋰離子的鋰鹽；和由選自由至少一種環(huán)狀碳酸酯化合物和丙酸酯化合物組成的組中的材料制成的溶劑。鋰鹽可以包含LiPF6, LiBF4、LiSbF6, LiAsF5, LiClO4、LiN, CF3SO3 和 LiC 中的至少任何一種。鋰鹽可以是1. Omol/L 至 1. 5mol/L 的 LiPF60溶劑可以包含碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)和丙酸甲酯(MP)。碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯和丙酸甲酯可以具有3士0.05 1 士0.02 4士0. 05的
重量比。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)和特征以及實(shí)現(xiàn)其的方法通過下列參照附圖
對實(shí)施方式的描述會變得顯而易見。然而，本發(fā)明可以以多種不同的形式進(jìn)行修改，并且不應(yīng)當(dāng)將其局限于本文中所述的實(shí)施方式?？梢蕴峁┻@些實(shí)施方式使得本申請的披露內(nèi)容徹底且完整，以及將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。本說明書中使用的術(shù)語用于解釋實(shí)施方式，而不是限制本發(fā)明。除非明確說明與其相反，否則在本說明書中單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)形式。詞語“包括”及變型如“包含”或“含有”，應(yīng)當(dāng)被理解為暗示包括所陳述的組分、步驟、操作和/或元件，但不排除任何其他的組分、步驟、操作和/或元件。在下文中，將詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施方式的電解質(zhì)溶液組合物。
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根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電解質(zhì)溶液組合物包含鋰鹽和溶劑。這里，作為鋰鹽，可以使用LiPF6, LiBF4、LiSbF6, LiAsF5, LiClO4、LiN, CF3SO3^ LiC寸。同時，構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電解質(zhì)溶液組合物的溶劑可以包含選自由環(huán)狀碳酸酯化合物和丙酸酯化合物組成的組中的材料的混合物。特別地，環(huán)狀碳酸酯化合物的實(shí)例可以包含碳酸亞乙酯(EC)和碳酸亞丙酯(PC)， 而丙酸酯化合物的實(shí)例可以包含丙酸甲酯。<實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1>為了分析電解質(zhì)溶液組合物的特性，將具有2000m2/g比表面積的活性炭以60 μ m 的厚度涂覆在集電體上從而用作正極，而將具有10m2/g比表面積的硬碳(硬炭，硬黑，hard carbon)以25 μ m的厚度涂覆在集電體上從而用作負(fù)極。此外，根據(jù)本發(fā)明(實(shí)施例1)，在電解質(zhì)溶液的組成中，使用1. 0至1. 5mol/L的 LiPF6作為溶質(zhì)，而使用具有以下組成比EC PC MP = 3士0.05 1 士0.02 4士0. 05 的材料作為溶劑。為了與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解質(zhì)溶液的特性進(jìn)行比較，制備并然后測試對照組，在對照組中，使用1. 2mol/L的LiPFJt為溶質(zhì)，而使用包含下列三種組成比的材料作為溶劑。(對照組 1)EC PC = 3 5(對照組 2) EC PC = 7 1(對照組3) EC PC 碳酸甲乙酯(EMC) =3:1:4下表1中示出的結(jié)果通過對于實(shí)施例1和對照組1至3在25°C和_40°C的溫度下測量電容(F)和電阻Ω而獲得。<表1>根據(jù)電解質(zhì)溶液的組成變化的特性比較
權(quán)利要求
1.一種能量儲存裝置的電解質(zhì)溶液組合物，所述電解質(zhì)溶液組合物包含包括鋰離子的鋰鹽；和由選自由至少一種環(huán)狀碳酸酯化合物和丙酸酯化合物組成的組中的材料制成的溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)溶液組合物，其中，所述鋰鹽包含LiPF6、LiBF4, LiSbF6、LiAsF5、LiC104、LiN、CF3SO3JP LiC 中的至少任何一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)溶液組合物，其中，所述鋰鹽是1.Omol/L至1. 5mol/L 的 LiPF6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)溶液組合物，其中，所述溶劑包含碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、和丙酸甲酯(MP)0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解質(zhì)溶液組合物，其中，所述碳酸亞乙酯、所述碳酸亞丙酯、和所述丙酸甲酯具有3士0.05 1 士0.02 4士0.05的重量比。
6.一種能量儲存裝置，包括殼體；在所述殼體的內(nèi)部被設(shè)置成彼此隔開的負(fù)極和正極；在所述殼體的內(nèi)部將所述負(fù)極和所述正極彼此隔開的隔膜；以及填充在所述殼體的內(nèi)部的電解質(zhì)溶液組合物，其中，所述電解質(zhì)溶液組合物包含包括鋰離子的鋰鹽；和由選自由至少一種環(huán)狀碳酸酯化合物和丙酸酯化合物組成的組中的材料制成的溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量儲存裝置，其中，所述鋰鹽包含LiPF6、LiBF4,LiSbF6, LiAsF5, LiClO4, LiN、CF3SO3JP LiC 中的至少任何一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量儲存裝置，其中，所述鋰鹽是1.Omol/L至1. 5mol/L的 LiPF6。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量儲存裝置，其中，所述溶劑包含碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、和丙酸甲酯(MP)0
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能量儲存裝置，其中，所述碳酸亞乙酯、所述碳酸亞丙酯、和所述丙酸甲酯具有3士0.05 1 士0.02 4士0.05的重量比。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種電解質(zhì)溶液組合物以及包括其的能量儲存裝置。該電解質(zhì)溶液組合物包含包括鋰離子的鋰鹽；和由選自由至少一種環(huán)狀碳酸酯化合物和丙酸酯化合物組成的組中的材料制成的溶劑。該電解質(zhì)溶液組合物可以均衡地保持室溫和低溫下的特性，并且可以用于預(yù)摻雜鋰離子，從而可以提高預(yù)摻雜效率。
文檔編號H01G9/145GK102385995SQ20111026084
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者李相均, 趙智星, 金倍均 申請人:三星電機(jī)株式會社