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用于制造鋰離子電池組的方法和鋰離子電池組與流程

文檔序號:12682070閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.鋰離子電池組,其包括至少一個(gè)電池組電池(2),其中電池組電池(2)各包括負(fù)電極(21)、正電極(22)、電解質(zhì)組合物(15)和隔膜(18),其特征在于,所述鋰離子電池組還包括至少一個(gè)快速放電裝置(61),并且負(fù)電極和/或正電極(21、22)的表面用電阻大于0 Ωcm2且鋰離子電導(dǎo)率大于0 S/cm的材料涂覆,該材料在所述鋰離子電池組的運(yùn)行條件下在電解質(zhì)組合物(15)中的溶解度小于1 g/L。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子電池組,其中所述涂覆材料包含至少一種可聚合的材料,該材料在鋰離子電池組的正電極和/或負(fù)電極(22、21)上施加電壓時(shí)在正電極和/或負(fù)電極(22、21)的表面上形成低聚和/或聚合的結(jié)構(gòu),并且由此形成涂覆層,該涂覆層在所述鋰離子電池組的運(yùn)行條件下在電解質(zhì)組合物(15)中的溶解度小于1 g/L。

3.根據(jù)權(quán)利要求2的鋰離子電池組,其中所述至少一種可聚合的材料選自下列的化合物(1)至(16):

(1) 通式(Ia)或(Ib)的非環(huán)狀和環(huán)狀的碳酸酯:

其中R1和R2可以相同或不同,并且表示飽和或不飽和的直鏈或支化的具有1至12個(gè)碳原子的烴鏈,R3表示飽和或不飽和的具有最多4個(gè)碳原子的烴基,并且R1、R2和R3任選地可以被鹵素原子、飽和或不飽和的直鏈或支化的具有1至6個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烴基或者環(huán)狀的飽和或不飽和的具有3至7個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烴基取代,其中相鄰的烴基可以彼此連接從而形成環(huán);

(2) 具有9至30個(gè)碳原子的多環(huán)的芳族烴,其中各個(gè)芳族環(huán)可以通過選自O(shè)、S和N的雜原子連接;

(3) 式(II)的雜環(huán)的芳族化合物:

其中E表示選自O(shè)、S的元素和NR8,R4至R7分別表示氫原子、鹵素原子、氰基、飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烴基或者飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烷氧基,其中相鄰的基團(tuán)R4和R5、R5和R6、R6和R7可以彼此連接從而形成環(huán),并且R8表示氫原子或者飽和或不飽和的直鏈或支化的具有1至6個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烴基;

(4) 式(III)的吡啶和吡啶衍生物:

其中R9至R13可以彼此獨(dú)立地選自氫原子、鹵素原子、飽和或不飽和的直鏈或支化的具有1至6個(gè)碳原子的烴基和環(huán)狀的飽和或不飽和的具有3至12個(gè)碳原子的烴基,其中相鄰的烴基可以彼此連接從而形成環(huán);

(5) 通式(IVa)和(IVb)的非環(huán)狀和環(huán)狀的亞硫酸酯:

其中R14和R15可以相同或不同,并且表示飽和或不飽和的直鏈或支化的具有1至6個(gè)碳原子的烴鏈,且R16表示飽和或不飽和的具有最多4個(gè)碳原子的烴基,其中R14、R15和R16任選地可以被鹵素原子、飽和或不飽和的直鏈或支化的具有1至6個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烴基或者環(huán)狀的飽和或不飽和的具有3至7個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烴基取代,其中相鄰的烴基可以彼此連接從而形成環(huán);

(6) 通式(V)的磺酸酯:

其中R17和R18彼此獨(dú)立地是直鏈或支化的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴鏈,其可以任選地被鹵素原子或具有1至5個(gè)碳原子的鹵代烷烴取代;

(7) 通式(VI)的硫酸酯:

其中R19和R20彼此獨(dú)立地是直鏈或支化的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴鏈,其可以任選地被鹵素原子取代;

(8) 式(VII)的環(huán)狀羧酸衍生物:

其中E1表示O或NR24,R21表示具有1至5個(gè)碳原子的烴基或式-R22-C(O)-E2-R23-的基團(tuán),其中R22和R23分別彼此獨(dú)立地表示具有1至2個(gè)碳原子的烴基,E2表示O或NR24,并且R24分別彼此獨(dú)立地表示氫原子、直鏈或支化的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴基,該烴基任選地可以被鹵素原子、具有1至6個(gè)碳原子的烴基或式-C(O)R25的基團(tuán)取代,其中R25表示直鏈或支化的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴基;

(9) 通式(VIII)的非環(huán)狀的不飽和的羧酸衍生物:

其中R26表示氫、鹵素原子或飽和或不飽和的芳族或脂族的直鏈或支化的具有1至12個(gè)碳原子且可以被鹵素原子取代的烴基,且R27表示飽和或不飽和的直鏈或支化的具有1至12個(gè)碳原子的烴基,且E3表示O或NR28并且R28和R27彼此獨(dú)立地具有相同的含義;

(10) 式(IXa)和(IXb)的羧酸酐和羧酸酰亞胺:

其中E4表示O或NR31,R29和R30可以彼此獨(dú)立地選自氫原子、鹵素原子和直鏈或支化的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子且可以任選被鹵素原子取代的烴基,并且R31是氫原子或者直鏈或支化的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴基;

(11) 式(X)的化合物:

其中n表示1至10的整數(shù),R32和R33彼此獨(dú)立地表示直鏈或支化的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴基,且R34表示甲基、乙基、正丙基或異丙基;

(12) 式(XI)的有機(jī)腈:

其中R35是直鏈的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴基,其可以任選地被至少一個(gè)氰基取代;

(13) 式(XII)的有機(jī)磷酸酯:

其中R36至R38彼此獨(dú)立地是脂族或芳族的具有1至6個(gè)碳原子的烴基,其可以任選地被一個(gè)或多個(gè)鹵素原子取代;

(14) 式(XIII)的有機(jī)硼酸酯鹽:

其中Mt表示一價(jià)的金屬陽離子,優(yōu)選鋰,且R39至R42彼此獨(dú)立地是脂族或芳族的具有1至6個(gè)碳原子且可以任選地被一個(gè)或多個(gè)鹵素原子取代的烴基,或者是具有1至6個(gè)碳原子且可以任選地被一個(gè)或多個(gè)鹵素原子取代的羰基;

(15) 式(XIV)的有機(jī)二碳酸二烷基酯:

其中R43和R44可以彼此獨(dú)立地選自直鏈或環(huán)狀的飽和或不飽和的具有1至6個(gè)碳原子的烴基;

(16) 式CO2、N2O、SO2、CS2和Sx2-(特別是S82-)的無機(jī)化合物,

其中所述化合物(1)至(16)可以單獨(dú)地或彼此組合地使用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的鋰離子電池組,其中正電極(22)包含至少一種正極活性材料(42),該材料包含含有至少一種選自鈷、鎂和鎳的金屬以及鋰的組合氧化物。

5.根據(jù)權(quán)利要求4的鋰離子電池組,其中正極活性材料(42)包含式LiNi1-xM'xO2的化合物,其中x≤0.5,且其中M'選自Co、Mn、Cr和Al。

6.用于制造包括至少一個(gè)快速放電裝置(61)和至少一個(gè)電池組電池(2)的鋰離子電池組的方法,其中所述方法包括下列的步驟:

(a) 將正電極和/或負(fù)電極(22、21)的表面用涂覆材料進(jìn)行涂覆,該涂覆材料包含至少一種在所述鋰離子電池組的運(yùn)行條件下在電解質(zhì)組合物(15)中的溶解度小于1 g/L的材料;

(b) 將在步驟(a)中獲得的任選涂覆的負(fù)電極和正電極(21、22)與至少另外的組成部分隔膜(18)和電解質(zhì)組合物(15)組裝,該電解質(zhì)組合物包含至少一種非質(zhì)子溶劑和至少一種鋰鹽,從而獲得電池組電池(2);

(c) 將在步驟(b)中獲得的電池組電池(2)與至少一個(gè)快速放電裝置(61)以及任選其它的電池組電池組裝,從而獲得鋰離子電池組;

(d) 將如此獲得的電池組進(jìn)行至少一次充電和放電,從而使該鋰離子電池組化成。

7.用于制造根據(jù)權(quán)利要求6的鋰離子電池組的方法,其中電解質(zhì)組合物(15)還包含至少一種選自根據(jù)權(quán)利要求3的化合物(1)至(16)的電解質(zhì)添加劑。

8.用于制造包括至少一個(gè)快速放電裝置(61)和至少一個(gè)電池組電池(2)的鋰離子電池組的方法,其中所述方法包括下列的步驟:

(a) 將組成部分負(fù)電極(21)、正電極(22)、隔膜(18)和電解質(zhì)組合物(15)組裝,從而獲得電池組電池(2),其中電解質(zhì)組合物(15)包含至少一種選自根據(jù)權(quán)利要求3的化合物(1)至(16)的電解質(zhì)添加劑;

(b) 將在步驟(a)中獲得的電池組電池(2)與至少一個(gè)快速放電裝置(61)以及任選其它的電池組電池(2)組裝,從而獲得鋰離子電池組;

(c) 將如此獲得的電池組進(jìn)行至少一次充電和放電,從而使該鋰離子電池組化成,并且由此在正電極和/或負(fù)電極(22、21)的表面上形成涂覆層,其中該層包含在步驟(a)中添加的化合物(1)至(16)的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物。

9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)的方法制造的包括至少一個(gè)快速放電裝置(61)和至少一個(gè)電池組電池(2)的鋰離子電池組。

10.包含至少一種非質(zhì)子溶劑、至少一種鋰鹽和至少一種選自根據(jù)權(quán)利要求4的化合物(1)至(16)的電解質(zhì)添加劑的電解質(zhì)組合物(15)在包括至少一個(gè)快速放電裝置(61)和至少一個(gè)電池組電池(2)的鋰離子電池組中的用途,其中電池組電池(2)各包括負(fù)電極(21)、正電極(22)、電解質(zhì)組合物(15)和隔膜(18)。

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