【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)一般涉及鋰離子電池，特別地涉及其中陰極包括能夠產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基材料的鋰離子電池。更具體地，本專利技術(shù)涉及在這種電池中與電解質(zhì)相關(guān)聯(lián)地使用的添加劑和與陰極材料相關(guān)聯(lián)地使用的添加劑(粘合劑)。根據(jù)本專利技術(shù)的添加劑允許防止m2+金屬離子溶出，這實(shí)現(xiàn)了電池的性能的改善。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池被廣泛用作能源，并且需求不斷增加。通常，這種電池包括負(fù)電極或陽(yáng)極、正電極或陰極以及提供在兩個(gè)間隔開(kāi)的電極之間的電解質(zhì)。電解質(zhì)可以包括有機(jī)分子或聚合物，并且通常還包括鋰鹽，例如lipf6、litfsi或lifsi。此外，電解質(zhì)可以包括直鏈碳酸酯(例如，碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc))或環(huán)狀碳酸酯(例如，碳酸乙二酯(ec)、碳酸丙二酯(pc)和碳酸丁二酯(bc))。
2、鋰離子電池中的陰極活性材料通常包括含鋰材料，特別是形式為limo2的鋰金屬氧化物，其中m＝mn、co、ni。這些包含licoo2(鋰鈷氧化物)、limno2(鋰錳二氧化物)和linio2(鋰鎳氧化物)。還使用其它鋰金屬氧化物，例如limn2o4(鋰錳氧化物；lmo)和磷酸鋰錳鐵(lmfp)。陰極材料還包括粘合劑(包含聚偏二氟乙烯(pvdf)、丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)、三元乙丙橡膠(epdm)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯醇)、聚(丙烯腈)等)和碳基材料。
3、能夠產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基含li活性陰極材料(包含如limno2、limn2o4和lmfp的mn基含li活性陰極材料)被廣泛使用，并
4、用于改善使用包括mn基活性材料的陰極的鋰離子電池的性能的方法在本領(lǐng)域中是已知的[4-7]。這些方法中的一些是基于防止mn2+離子溶出。這可能依賴于mn2+離子與帶有某些化學(xué)基團(tuán)的合適化合物之間的絡(luò)合物的形成[6，7]。
5、仍然需要改善鋰離子電池的性能的方法。更具體地，需要防止包括產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基陰極材料的鋰離子電池中的金屬離子溶出的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)人已經(jīng)設(shè)計(jì)并制備了一種與包括能夠產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基陰極材料的鋰離子電池中的電解質(zhì)相關(guān)聯(lián)地使用的添加劑。本專利技術(shù)的添加劑被加入所述電解質(zhì)中；并且允許防止m2+離子溶出。
2、更具體地，與所述電解質(zhì)相關(guān)聯(lián)地使用的本專利技術(shù)的添加劑是如本文下面所述的小有機(jī)分子。所述小有機(jī)化合物包括至少一個(gè)適合于與所述m2+金屬離子形成絡(luò)合物的化學(xué)基團(tuán)。而且，所述小有機(jī)化合物與所述電解質(zhì)以及所述電池的其它組件相容。
3、而且，本專利技術(shù)人已經(jīng)設(shè)計(jì)并制備了一種與包括能夠產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基陰極材料的鋰離子電池中的所述陰極材料相關(guān)聯(lián)地使用的添加劑(粘合劑)。根據(jù)本專利技術(shù)的本方面的添加劑是粘合劑。所述粘合劑與所述陰極材料混合；并且允許防止m2+離子溶出。
4、更具體地，與所述陰極材料相關(guān)聯(lián)地使用的本專利技術(shù)的添加劑或粘合劑是如本文下面所述的聚合物化合物。所述聚合物化合物包括至少一個(gè)適合于與所述m2+金屬離子形成絡(luò)合物的化學(xué)基團(tuán)。而且，所述聚合物化合物與所述陰極活性材料以及所述電池的其它組件相容。
5、因此，本專利技術(shù)根據(jù)其各個(gè)方面提供了以下內(nèi)容：
6、(1)一種改善包括產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基陰極材料的鋰離子電池的性能的方法，所述方法包括與所述電池的電解質(zhì)相關(guān)聯(lián)地使用小有機(jī)化合物，其中所述小有機(jī)化合物包括至少一個(gè)適合于與所述m2+金屬離子形成絡(luò)合物從而防止其溶出的化學(xué)基團(tuán)。
7、(2)一種用于防止包括產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基陰極材料的鋰離子電池中的金屬離子溶出的方法，所述方法包括與所述電池的電解質(zhì)相關(guān)聯(lián)地使用小有機(jī)化合物，其中所述小有機(jī)化合物包括至少一個(gè)適合于與所述m2+金屬離子形成絡(luò)合物的化學(xué)基團(tuán)。
8、(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的方法，其中所述m2+金屬離子選自由以下組成的群組：mn2+、fe2+、ca2+和其它二價(jià)金屬離子；優(yōu)選地，所述金屬基陰極材料是mn基陰極材料。
9、(4)根據(jù)上述(1)或(2)所述的方法，其中將所述小有機(jī)化合物加入所述電解質(zhì)中。
10、(5)根據(jù)上述(1)到(4)中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述小有機(jī)化合物具有下述通式i
11、
12、其中：
13、q是5至12元環(huán)或雙環(huán)(bicycle?ring)，任選地，所述環(huán)包括一個(gè)或多個(gè)相同或不同的雜原子；ri和r'i各自獨(dú)立地選自h、烷基、環(huán)烷基、烯烴、炔烴、芳基和烷基芳基、烷氧基、硫代烷氧基、oh、sh、nh2、鹵素原子、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代硫代烷氧基、氰基烷基、氰基烯烴、氰基炔烴、cn、no2、so2、cooh和酰氧基羰基，條件是ri和r'i中的至少一個(gè)包括雜原子；n和m各自獨(dú)立地是0到11的整數(shù)，條件是它們不同時(shí)為0；并且所述雜原子選自o、s和n。
14、(6)根據(jù)上述(5)所述的方法，其中ri和r'i中的至少兩個(gè)包括雜原子，并且ri和r'i中的所述至少兩個(gè)附接到所述環(huán)的連續(xù)碳原子；或當(dāng)q是雙環(huán)時(shí)，ri和r'i中的所述至少兩個(gè)在空間上彼此靠近。
15、(7)根據(jù)上述(5)或(6)所述的方法，其中所述小有機(jī)化合物具有下述通式ii
16、
17、其中：ri和r'i如上述(5)中所定義，并且都不同于h；并且n和m如上述(5)中所定義，并且n＝2-4或n＝2且m＝1。
18、(8)根據(jù)上述(5)或(6)所述的方法，其中所述小有機(jī)化合物具有下述通式iii
19、
20、其中r1、r2和r'各自如上述(7)中針對(duì)ri和r'i所定義。
21、(9)根據(jù)上述(5)或(6)所述的方法，其中所述小有機(jī)化合物具有下述通式iv
22、
23、其中r1、r2和r'各自如上述(7)中針對(duì)ri和r'i所定義。
24、(10)根據(jù)上述(5)或(6)所述的方法，其中所述小有機(jī)化合物具有下述通式v
25、
26、其中：r'如上述(6)中針對(duì)ri和r'i所定義；r3和r4各自獨(dú)立地是h或c1-6烷基；并且x1和x2各自獨(dú)立地是雜原子，優(yōu)選地，所述雜原子是o、s或n，更優(yōu)選地，所述雜原子是o。
27、(11)根據(jù)上述(5)或(6)所述的方法，其中所述小有機(jī)化合物選自下述化合物a、化合物b、化合物c和化合物d
28、
29、
30、(12)一種電解質(zhì)，其包括如上述(1)到(11)中任一項(xiàng)中所定義的小有機(jī)化合物。
31、(13)一種電池，其包括如上述(12)中本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種共聚物，其具有下述式P，其包括100mol％二甲氧基苯乙烯部分
2.一種防止包括產(chǎn)生M2+金屬離子的金屬基陰極材料的鋰離子電池中的金屬離子溶出的方法，所述方法包括與所述電池的所述陰極材料相關(guān)聯(lián)地使用聚合物，其中所述聚合物是根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物。
3.一種陰極材料，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物。
4.一種電池，其包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰極材料。
5.一種用于制備權(quán)利要求1所述的共聚物的方法，其包括使二甲氧基苯乙烯和五氟苯乙烯進(jìn)行無(wú)規(guī)共聚。
6.一種用于制備權(quán)利要求1所述的共聚物的方法，其包括使二甲氧基苯乙烯化合物和五氟苯乙烯化合物進(jìn)行聚合過(guò)程，所述聚合過(guò)程是原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)、原子轉(zhuǎn)移自由基加成聚合(ATRAP)、阻滯陰離子聚合(RAP)、陽(yáng)離子聚合。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種共聚物，其具有下述式p，其包括100mol％二甲氧基苯乙烯部分
2.一種防止包括產(chǎn)生m2+金屬離子的金屬基陰極材料的鋰離子電池中的金屬離子溶出的方法，所述方法包括與所述電池的所述陰極材料相關(guān)聯(lián)地使用聚合物，其中所述聚合物是根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物。
3.一種陰極材料，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物。
4.一種電池，其包括根據(jù)權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：C·馬利特，JC·戴格爾，S·羅尚，K·扎吉布，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：魁北克電力公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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