发明名称 用于非水性电解质可充电电化电池之亚硝酸酯添加剂
摘要 叙述一种锂离子电化电池,具有高充电/放电力、长循环期寿命并显示减少的第一循环不可逆能力。所述的优点是以添加至少一种亚硝酸酯添加剂到电解质中来实现,该电解质包含溶解于溶剂混合物中的硷金属盐,该溶剂混合物包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及碳酸二乙酯。较佳的添加剂是烷基亚硝酸酯化合物。
申请公布号 TW447165 申请公布日期 2001.07.21
申请号 TW089107150 申请日期 2000.04.17
申请人 威森格瑞巴奇公司 发明人 侯 根;伊斯特S 塔克奇
分类号 H01M6/16 主分类号 H01M6/16
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种电化电池,其包含:a)一个负极,其插入硷金属;b)一个正极,包含插入硷金属的电极活性物质;c)一种非水性电解质活化负极及正极;及d)在电解质中所提供的亚硝酸酯添加剂。2.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该亚硝酸酯添加剂具有式:(RO)N(=O),其中的R基是含1至10个碳原子之饱和或不饱和烃、或杂原子基团的有机基。3.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该亚硝酸酯添加剂是选自包括甲基亚硝酸酯、乙基亚硝酸酯、丙基亚硝酸酯、异丙基亚硝酸酯、丁基亚硝酸酯、异丁基亚硝酸酯、第三-丁基亚硝酸酯、基亚硝酸酯及苯基亚硝酸酯及其混合物。4.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该亚硝酸酯添加剂存在于电解质中的范围是约0.001莫耳浓度至约0.20莫耳浓度。5.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该亚硝酸酯添加剂为第三-丁基亚硝酸酯,存在于电解质中的浓度是高至约0.05莫耳浓度。6.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该电解质包括四元、非水性碳酸酯溶剂混合物。7.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该电解质包含至少一个直链碳酸酯,是选自包括:碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯及碳酸乙丙酯和其混合物。8.如申请专利范围第7项之电化电池,其中该电解质包含至少三个直链碳酸酯。9.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该电解质包含至少一个环状碳酸酯,是选自包括:碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯及碳酸次亚乙烯酯和其混合物。10.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该电解质包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及碳酸二乙酯。11.如申请专利范围第10项之电化电池,其中以体积计,碳酸乙烯酯的范围是约10%至约50%,碳酸二甲酯的范围是约5%至约75%,碳酸甲乙酯的范围是约5%至约50%;且碳酸二乙酯的范围是约3%至约45%,。12.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该电解质包含选自包括LiPF6.LiBF4.LiAsF6.LiSbF6.LiClO4.LiAlCl4.LiCaCl4.LiNO3.LiC(SO2CF3)3.LiN(SO2CF3)2.LiSCN、LiO3SCF2CF3.LiC6F5SO3.LiO2CCF3.LiSO3F、LiB(C6H5)4及LiCF3SO3及其混合物的硷金属盐。13.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该硷金属是锂。14.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该负极包含一个负极活化物质,是选自包括:焦炭、碳黑、石墨、乙炔黑、碳纤维及玻璃质碳和其混合物。15.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该负极活化物质与氟树脂黏合剂混合。16.如申请专利范围第1项之电化电池,其中该正极包含一个正极活化物质,是选自包括:钒、钛、铬、铜、钼、铌、铁、镍、钴及锰之锂化氧化物、锂化硫化物、锂化硒化物、及锂化碲化物和其混合物。17.如申请专利范围第16项之电化电池,其中该正极活化物质与氟树脂黏合剂混合。18.如申请专利范围第16项之电化电池,其中该正极活化物质是与选自包括乙炔黑、碳黑、石墨、镍粉、铝粉、钛粉及不锈钢粉和其混合物之导电性添加物混合。19.一种电化电池,其包含:a)一个负极,其插入锂;b)一个正极,包含一种电极活性物质且其插入锂;及c)一种电解质溶液活化负极及正极,该电解质包括溶解于四元、非水性碳酸酯溶剂混合物中的硷金属盐,该溶剂混合物为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及碳酸二乙酯;及d)在电解质中所提供的亚硝酸酯添加剂。20.如申请专利范围第19项之电化电池,其中该亚硝酸酯添加剂具有式:(RO)N(=O),其中的R基是含1至10个碳原子之饱和或不饱和烃、或杂原子基团的有机基。21.如申请专利范围第19项之电化电池,其中该亚硝酸酯添加剂是选自包括甲基亚硝酸酯、乙基亚硝酸酯、丙基亚硝酸酯、异丙基亚硝酸酯、丁基亚硝酸酯、异丁基亚硝酸酯、第三-丁基亚硝酸酯、基亚硝酸酯及苯基亚硝酸酯及其混合物。22.如申请专利范围第11项之电化电池,其中,以体积计,碳酸乙烯酯的范围是约10%至约50%,碳酸二甲酯的范围是约5%至约75%,碳酸甲乙酯的范围是约5%至约50%;且碳酸二乙酯的范围是约3%至约45%。23.如申请专利范围第19项之电化电池,其中该电解质包含选自包括LiPF6.LiBF4.LiAsF6.LiSbF6.LiClO4.LiAlCl4.LiGaCl4.LiNO3.LiC(SO2CF3)3.LiN(SO2CF3)2.LiSCN、LiO3SCF2CF3.LiC6F5SO3.LiO2CCF3.LiSO3F、LiB(C6H5)4及LiCF3SO3及其混合物的硷金属盐。24.一种电化电池,其包含:a)一个碳质物质的负极,能够插入锂;b)一个正极,包含氧化锂钴;及c)一种非水性电解质活化负极及正极,该非水性电解质包含一种亚硝酸酯添加剂,其与电解质接触而在锂插入之阴极的表面上,提供亚硝酸锂或亚硝酸酯还原产物的锂盐。25.一种提供电化电池的方法,包含的步骤为:a)提供一个负极,其插入硷金属;b)提供一个正极,包含插入硷金属的电极活性物质;c)以一种非水性电解质活化负极及正极;及d)在电解质中提供亚硝酸酯添加剂。26.如申请专利范围第25项之方法,包括提供具有式:(RO)N(=O)的亚硝酸酯添加剂,其中的R是含1至10个碳原子之饱和或不饱和烃、或杂原子基团的有机基。27.如申请专利范围第25项之方法,其中包括自包含甲基亚硝酸酯、乙基亚硝酸酯、丙基亚硝酸酯、异丙基亚硝酸酯、丁基亚硝酸酯、异丁基亚硝酸酯、第三-丁基亚硝酸酯、基亚硝酸酯及苯基亚硝酸酯和其混合物的族群中,选择该亚硝酸酯添加剂。28.如申请专利范围第25项之方法,其中该亚硝酸酯添加剂存在于电解质中的范围是约0.001莫耳浓度至约0.20莫耳浓度。29.如申请专利范围第25项之方法,其中该亚硝酸酯添加剂为第三-丁基亚硝酸酯,存在于电解质中的浓度是高至约0.05莫耳浓度。30.如申请专利范围第25项之方法,包括提供含四元、非水性碳酸酯溶剂混合物的电解质。31.如申请专利范围第25项之方法,其中该电解质包含至少一个直链碳酸酯,是选自包括:碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯及碳酸乙丙酯和其混合物。32.如申请专利范围第31项之方法,其中该电解质包含至少三个直链碳酸酯。33.如申请专利范围第25项之方法,其中该电解质包含至少一个环状碳酸酯,是选自包括:碳酸乙烯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯及碳酸次亚乙烯酯和其混合物。34.如申请专利范围第25项之方法,其中该电解质包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及碳酸二乙酯。35.如申请专利范围第34项之方法,其中以体积计,碳酸乙烯酯的范围是约10%至约50%,碳酸二甲酯的范围是约5%至约75%,碳酸甲乙酯的范围是约5%至约50%;且碳酸二乙酯的范围是约3%至约45%。36.如申请专利范围第25项之方法,其中该电解质包含选自包括LiPF6.LiBF4.LiAsF6.LiSbF6.LiClO4.LiAlCl4.LiCaCl4.LiNO3.LiC(SO2CF3)3.LiN(SO2CF3)2.LiSCN、LiO3SCF2CF3.LiC6F5SO3.LiO2CCF3.LiSO3F、LiB(C6H5)4及LiCF3SO3及其混合物的硷金属盐。37.如申请专利范围第25项之方法,包括提供如锂的硷金属。38.如申请专利范围第25项之方法,包括提供包含一个正极活化物质的正极,该正极活化物质是选自包括:钒、钛、铬、铜、钼、铌、铁、镍、钴及锰之锂化氧化物、锂化硫化物、锂化硒化物、及锂化碲化物和其混合物。39.如申请专利范围第25项之方法,包括提供包含一个负极活化物质的负极,该负极活化物质是选自包括焦炭、碳黑、石墨、乙炔黑、碳纤维、和玻璃质碳和其混合物。图式简单说明:第一图为经过二十个循环期之两组锂离子电池显示平均放电能力的图形,一组以缺乏亚硝酸酯添加剂之四元碳酸酯溶剂混合物活化,与类似架构、具有亚硝酸酯电解质添加剂之电池组比较。
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