CN102077405B - 用于高电压锂电池的非水电解质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在相对于Li+/Li高于4.2V的电压下工作的锂电池的正电极/电解质对。用于本发明的锂电池的电解质包含至少第一添加剂和任选的第二添加剂，所述第一添加剂选自任选被取代的环状或无环羧酸酐或二羧酸酐和羧酸或二羧酸及其混合物，所述第二添加剂为锂盐，所述添加剂的总含量相对于电解质的总重大于或等于0.01重量％并且小于或等于30重量％，并且所述正电极由具有尖晶石结构的材料制成。本发明的锂电池尤其可应用于便携设备如电话、电脑、摄录相机、摄影机和工具的领域。

Description

用于高电压锂电池的非水电解质
本发明涉及正电极/电解质对以及包含这样的对的锂电池。
锂(锂离子)电池越来越多地用作自足式动力源，特别是在便携式设备(电话、电脑、摄录像机、摄影器械、工具等)中，它们逐步取代镍、镉(Ni-Cd)和金属镍-氢化物(Ni-MH)电池。数年来，锂离子电池的销售已经超过Ni-MH和Ni-Cd电池的销量。将这种发展可解释为锂电池性能的不断改进，这样赋予它们比由Ni-Cd和Ni-MH技术所提供的明显更大的质量和体积能量密度。尽管第一锂离子蓄电池具有大约80-90Wh/kg的能量密度，但从现在起获得了接近200Wh/kg的能量密度(能量密度与整个锂离子电池的质量有关)。作为对比，Ni-MH电池具有约100Wh/kg的最大能量密度，而Ni-Cd电池具有大约50Wh/kg的能量密度。
新一代的锂电池已在开发之中，以用于甚至更加多样化的应用中(混合动力或全电动汽车，利用光伏电池的能量储存等)。为了满足甚至更大的(每单位质量和/或体积的)操作和能量电势要求，已经进行了研究以开发用于甚至更加有效的锂离子电池电极的新材料以及用于能够在宽泛电势范围内运行的电解质的新材料。
在商用锂离子电池中使用的活性电极化合物，对于正电极而言为层状化合物，例如LiCoO2、LiNiO2和混合型化合物Li(Ni、Co、Mn、Al)O2，或者具有尖晶石结构的化合物，例如LiMn2O4及其衍生物。负电极通常为碳(石墨、焦炭等)或可能为尖晶石氧化物Li4Ti5O12或者与锂形成合金的金属(Sn、Si等)。所涉及的正电极化合物的理论和实际比容量对于具有层状结构的氧化物(LiCoO2和LiNiO2)而言分别为大约275mAh/g和140mAh/g，对于尖晶石LiMn2O4而言分别为148mAh/g和120mAh/g。在所有的情形中，相对于金属锂获得接近于4伏的工作电压。
此外，已知增加正电极材料的容量和/或提高正电极材料的氧化还原电势对于电池的总能量密度的增加比在负电极的相同量级的增加具有更大的影响。
此外，在过去的几年中，已经进行了许多研究项目，其目的是提供具有高电压容量的新的正电极材料。近来，已经开发出具有高电压电化学活性的正电极材料，其相对于Li+/Li超过4.2V，以提高锂电池的能量密度并且可以在需要高电压的应用中减少串联使用的元件的数目。在新的有前景的化合物中，正磷酸盐LiCoPO4和LiNiPO4，LiNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.4Mn1.6O4型的尖晶石氧化物，Li(Mn、Co、Ni)O2、Li2MnO3、Li(Mn、Co、Ni)O2型的层状氧化物以及它们的衍生物可以作为(至少部分地)在相对于Li+/Li高于4.2V或者相对于Li+/Li甚至高于4.5V的电压下工作的化合物的实例提及。例如，在化合物LiCoPO4的情况下，在相对于Li+/Li为大约4.8V下发生电化学活性(相应于Co2+离子的氧化)。
用于锂离子电池的常规电解质主要是溶解在基于环状和无环碳酸酯的有机溶剂混合物(例如碳酸亚甲酯和碳酸二甲酯的混合物)中的锂盐的化合物，例如选自LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiRFSO3、LiCH3SO3、LiN(RFSO2)2、LiC(RFSO2)2(RF选自氟原子和具有1至8个碳原子的全氟烷基)、三氟甲烷磺酰基酰亚胺锂(LiTFSI)、二草酸硼酸锂(LIBOB)、二(全氟乙基磺酰基)酰亚胺锂(LiBETI)、氟代烷基磷酸锂(LiFAP)。这样的电解质具有良好的离子电导率(经常大于10-3S/cm)，使得可以在相对于Li+/Li通常为0至4.2V的电势窗内获得合适的电化学性能(寿命、自动放电等)。除了液体电解质之外，还存在干燥的聚合物电解质和凝胶化的电解质。这些电解质的第一种基于聚环氧乙烷或其衍生物之一，且必须在约80℃(其高于使用电话、电脑和其他应用的通常温度)下操作，以具有足够的可用离子电导率。这些电解质的第二种由已经吸收例如前述那些液体电解质的例如PVDF、PEO、PAN和PVC的聚合物组成，因此在最好的情况下也受相同的电势限制。
但是，在相对于Li+/Li超过4.2V的操作条件下，这些电解质不稳定(电解质部分或全部氧化)，并且在电池部分或全部放电时，致使电池快速自动放电，该现象在相对于Li+/Li高于4.5V时尤为突出。缺乏能够在高电压下工作的电解质因而成为开发高电压以及大能量密度锂电池的障碍。
几年以前，据报导，例如某些砜类的液体溶剂在高电压下是稳定的(XU等人，Electrochemical and Solid-State Letters，5(1)：A26-A29，2002)。然而，这些溶剂在锂电池中还未找到实际应用，一定程度上是因为它们在低电势(相对于Li+/Li低于1V)下的反应性(劣化)以及在环境温度下的高粘度。而且，它们在实际使用条件下的高电压稳定性还有待证实。
类似地，存在一类电解质，即离子液，其最初被认为在宽的电压范围内，特别是在高电压下是稳定的。离子液是由大尺寸有机阳离子和尺寸更适中的有机或无机阴离子组成的熔融盐。为了用于锂离子电池，必须向这些液体中添加锂盐，例如LiBF4、LiPF6或LiTFSI。从实际的角度来看，目前的离子液在环境温度下仍然太粘，因此通常需要添加有机溶剂来降低介质的粘度。
也存在干燥的聚合物电解质和凝胶化的电解质。这些电解质的第一种基于聚环氧乙烷或其衍生物之一，且必须在约80℃(其高于使用电话、电脑和其他应用的通常温度)下操作，以具有足够的可用离子电导率。第二种电解质由已经吸收例如前述那些液体电解质的例如PVDF、PEO、PAN和PVC的聚合物组成，因此在最好的情况下也受相同的电势限制。
更具体地，Zhang(Journal of Power Sources，162：1379-1394，2006)综述了具有用于改善锂电池性能的一种或更多种功能的各种电解质添加剂。其中，简要描述了能够保护正电极的一类添加剂(参见第1385-1386页第3段“Cathode protection agent”)。考虑到这一目的，胺化合物(丁胺)、酰亚胺化合物(N，N’-二环己基碳二亚胺)和氨基-硅烷化合物(N，N’-二乙基氨基三甲基硅烷)一方面表明能够降低电解质和/或电极中存在的水和酸中的杂质，或者主要来自正电极或集流体的金属离子的过高溶解，而另一方面表明锂盐如作为电极添加剂的LiBOB能够在阴极的表面形成保护膜。但是，该文献没有提及这些添加剂在相对于Li+/Li高于4.2V的高电压下的稳定性和它们减少自动放电问题的能力。
因此已经证明，最近几年来进行的研究将从现在开始可以在两个电极(在低电压下工作的负电极材料和在高电压下工作的正电极材料)之间获得高电势差。但是，迄今为止，仍然不存在在通常的工作条件下在相对于Li+/Li高于大约4.2V、特别是相对于Li+/Li在4.2～4.5V下真正稳定并且能够工作的锂电池电解质。更具体而言，正电极/电解质界面在高电压下不稳定，并且由于该原因在电池于高电压下储存时引起快速放电。自动放电是极其重要的参数，原因是其对应于电池在或长或短的储存时间后的能量损失以及由此仍然可用的较小能量。
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于锂电池的正电极/电解质对，其可用于至少在相对于Li+/Li超过4.2V的电势范围内工作，以减少该高压电池的自动放电。
为此，本发明提供一种正电极/电解质对，其特征在于，所述正电极由具有下式(I)的尖晶石结构且晶胞参数为
Figure BPA00001280633600031
的材料制成：
LiyNi0.5-xMn1.5+xO4-δ
式(I)
其中：
0.9＜y≤1.1；
0≤x≤0.1；和
δ≥0，
并且特征在于，所述电解质为含有至少一种第一添加剂和任选的第二添加剂的溶液，所述第一添加剂选自可被取代的环状或无环羧酸酐或二羧酸酐、羧酸或二羧酸及其混合物，所述第二添加剂为锂盐。
在该对中，电解质中添加剂的总量相对于电解质的总重优选大于或等于0.01重量％并且小于或等于30重量％。
更优选地，电解质中添加剂的总量相对于电解质的总重优选大于或等于1重量％并且小于或等于15重量％。
更优选地，电解质中添加剂的总量相对于电解质的总重优选为10重量％。
在所有情形中，所述至少一种第一电解质添加剂优选选自被卤素原子、醇基团或芳族氢化物基团取代的羧酸酐或二羧酸酐、羧酸或二羧酸。
但是，更优选地，所述至少一种第一电解质添加剂选自被氯原子或溴原子取代的羧酸酐或二羧酸酐。
甚至更优选地，所述至少一种第一电解质添加剂选自乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐、丁酸酐、顺丁烯二酸酐、丁烷-1，4-二羧酸酐、戊烷-1，5-二羧酸酐、己烷-1，6-二羧酸酐、2，2-二甲基丁烷-1，4-二羧酸酐、2，2-二甲基戊烷-1，5-二羧酸酐、4-溴邻苯二甲酸酐、4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、高邻苯二甲酸酐、2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐以及它们的羧酸衍生物。
更优选地，所述至少一种第一电解质添加剂为戊烷-1，5-二羧酸酐和2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐。
当存在时，第二电解质添加剂优选为式LiBC4O8的二草酸硼酸锂(LiBOB)。
此外，优选地，在本发明的对中，正电极由具有式(I)的尖晶石结构的材料制成，所述尖晶石结构具有
Figure BPA00001280633600041
的晶胞参数。
更优选地，在本发明的对中，正电极由具有式LiNi0.4Mn1.6O4的尖晶石结构的材料制成。
本发明还提供一种具有根据本发明的正电极/电解质对的锂电池。
参考附图，阅读以下解释性的说明，将更好地理解本发明，并且它的其他优点和特征将变得更明显，附图中：
-图1是表示在本发明静态模式(intentiostatic mode)(C/5倍率，即电池在5小时内充电(或放电)；20℃)中容量以锂电池的循环次数为函数的图，所述锂电池具有基于LiPF6(1mol/L)的现有技术电解质和由根据本发明的式为LiNi0.4Mn1.6O4的尖晶石材料制成的正电极。
-图2是表示充电后在开路中具有或不具有14天时间的充电/放电(C/5倍率；20℃)的曲线图，所述电池具有根据现有技术的由LiCoPO4/Li制成的电极和根据现有技术的基于LiPF6(1mol/L)的电解质，
-图3是表示锂电池在本发明的静态模式(C/5倍率；20℃)下在开路中具有或不具有14天时间的充电曲线图，所述锂电池具有根据本发明的基于LiPF6(1mol/L)且含有相对于电解质的总重为2％重量的戊烷-1，5-二羧酸酐的电解质以及根据现有技术由LiCoPO4制成的电极，
-图4是表示锂电池在本发明的静态模式(C/5倍率；20℃)下充电，接着在开路中中断14天，然后在本发明的静态模式(C/5倍率；20℃)下放电的曲线图，各自具有根据本发明的由尖晶石材料LiNi0.4Mn1.6O4制成的电极和根据本发明的以含有可变量的丁烷-1，4-二羧酸酐的基于LiPF6(1mol/L)的电解质，
-图5是表示在充电后在开路中具有或不具有14天时间的充电/放电(C/5倍率；20℃)曲线图，所述锂电池具有根据本发明的由尖晶石材料LiNi0.4Mn1.6O4制成的电极和根据本发明的以含有相对于电解质的总重为2重量％的戊烷-1，5-二羧酸酐的基于LiPF6(1mol/L)的电解质，
-图6是表示在充电后在开路中具有或不具有14天时间的充电/放电(C/5倍率；20℃)曲线图，所述锂电池具有根据本发明的由尖晶石材料LiNi0.4Mn1.6O4制成的电极和根据本发明的以含有相对于电解质的总重为2重量％的2-亚甲基-丁烷-1，4-二羧酸酐的基于LiPF6(1mol/L)的电解质。
许多涉及电解质添加剂的现有技术研究的目的都在于提高电解质的导电性或者降低其可燃性或者另外产生过充保护。特别地，在电解质产生过充保护的情况下，添加到电解质中的添加剂充当“保险丝”，使得所考虑的电池不会达到太高的电压。
相反，本发明通过添加溶解在电解质中的特定添加剂来为处于高电压的正电极/电解质界面提供保护。为此，添加剂或添加剂的混合物应当在电池首次充电时分解并且在正电极/电解质界面形成保护性的稳定沉积物(电极的原位钝化)，然后所述电池对于以后的充电/放电循环并且对于处于开路中的时间(储存)稳定，或者应当直接改变电解质电势方面的稳定性限度而不必形成保护性沉积物。这样的添加剂与开发中的高电压正电极材料联合使用，而不是与上限相对于Li+/Li低于4.2-4.5V的常规材料联合使用。特别地，考虑化合物LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi0.4Mn1.6O4、LiCoPO4、LiNiPO4以及Li(Li、Mn、Co、Ni)O2型的层状氧化物。负电极可以由已知为此目的的任意材料(锂、碳、钛氧化物、硅等)组成。特别地，在正电极/电解质以高电压模式使用的上下文中，期望的是电解质在所施加的电压影响正电极的完整性之前分解。
以这种方式，所用的电解质可以包含选自可能被取代的环状或无环羧酸酐和二羧酸酐或者羧酸或二羧酸的单一添加剂，或者联合使用的所述添加剂与另一添加剂，所述另一添加剂例如为可能被取代的另一环状或无环羧酸酐和羧酸酐或者羧酸或二羧酸，或任意其他添加剂例如锂盐，如二草酸硼酸锂(LiBOB)。事实上，通过实验研究，已变得明显的是，联合使用羧酸酐和同样作为添加剂而非作为主要锂盐的LiBOB，能够进一步降低自动放电值。
含有这类添加剂的电解质是已知的，但是从未设想过将它们用于在相对于Li+/Li高于4.2V的电势下工作的电池中，原因在于这样的体系缺乏稳定性。
现今，已经发现在本发明中通过联合使用这些添加剂与由下式(I)的尖晶石材料制成的正电极解决了该稳定性问题，所述尖晶石材料具有
Figure BPA00001280633600061
的晶胞参数：
LiyNi0.5-xMn1.5+xO4-δ
式(I)
其中：
0.9＜y≤1.1；
0≤x≤0.1；和
δ≥0。
因此，本发明的主题是用于锂电池的正电极/电解质对，所述电解质含有选自可被取代的环状或无环羧酸酐或二羧酸酐、羧酸或二羧酸的至少一种添加剂以及作为锂盐的任选第二添加剂，并且所述电解质添加剂的总量相对于电解质的总重为大于或等于0.01重量％并且小于或等于30重量％，并且所述正电极由具有下式(I)的尖晶石结构的材料制成：
LiyNi0.5-xMn1.5+xO4-δ
式(I)
其中：
0.9＜y≤1.1；
0≤x≤0.1；和
δ≥0，
其具有
Figure BPA00001280633600071
的晶胞参数。
优选地，具有本发明的所述对中正电极的尖晶石结构的材料具有上式(I)，其中0.5≥δ≥0。
根据本发明的优选实施方案，电解质添加剂的量相对于电解质的总重大于1重量％并且小于或等于15重量％，优选相对于电解质的总重大于5重量％并且小于或等于10重量％，更优选相对于电解质的总重为10重量％。
根据本发明，所述至少一种第一电解质选自被卤素、取代或未取代的醇基团或芳环取代的羧酸酐或二羧酸酐和羧酸或二羧酸，。
根据本发明的一个优选实施方案，所述至少一种第一电解质添加剂为被氟原子、氯原子或溴原子取代的羧酸酐或二羧酸酐。
优选地，所述至少一种第一电解质添加剂选自乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐、丁酸酐、顺丁烯二酸酐、丁烷-1，4-二羧酸酐、戊烷-1，5-二羧酸酐、己烷-1，6-二羧酸酐、2，2-二甲基丁烷-1，4-二羧酸酐、2，2-二甲基戊烷-1，5-二羧酸酐、4-溴邻苯二甲酸酐、4-氯甲酰基邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、高邻苯二甲酸酐、2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐以及它们的羧酸衍生物。
更优选地，所述至少一种第一电解质添加剂为戊烷-1，5-二羧酸酐或2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐。
2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐也称作衣康酸酐。
根据本发明的一个优选实施方案，用于本发明的所述电解质另外包含第二添加剂，该第二添加剂为式LiBC4O8的二草酸硼酸锂(LiBOB)。
在本发明的另一优选实施方案中，用于本发明的正电极由式(I)的尖晶石材料制成，其具有
Figure BPA00001280633600081
的晶胞参数。
本发明中特别优选的一种正电极材料具有式LiNi0.4Mn1.6O4。
式(I)的尖晶石材料以及它们的制备方法描述于法国专利n°2890241A1中。
为了更好地理解本发明，将在下文中描述实施方法的非限制性实例，其证实了锂电池电解质中不同量的丁烷-1，4-二羧酸酐、戊烷-1，5-二羧酸酐和2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐与由式(I)的尖晶石材料制成的正电极组合使用时的作用。
为了测试本发明的正电极/电解质对限制自动放电问题的效力，用如下组装具有“扣式电池”形式的锂电池：
-沉积在充当集流体的镍圆片上的锂负电极(直径16mm，厚135μm)，
-由取自25μm厚的复合材料膜的直径为14mm的圆片组成的正电极，所述复合材料膜含有如下所述制备的材料LiNi0.4Mn1.6O4(80重量％)、作为导电材料的炭黑(10重量％)和作为粘合剂的聚偏六氟乙烯(10重量％)，全部都沉积在由铝(20μm厚的片)制成的集流体上，
-已吸收溶解在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯(重量比1/1/3)的混合物中的基于LiPF6盐(1mol/L)的液体电解质的隔离体。
为了制备化合物LiNi0.4Mn1.6O4，在Retsch型行星式磨机中在含有13颗直径为20mm且各自重10.8g的磨球的250ml钵中、在己烷(浸没粉末)的存在下以500rpm研磨20小时(4×5小时)来制备基于碳酸盐的前体的致密混合物(8.168g碳酸镍、6.261g碳酸锂和30.641g碳酸锰)。混合物在55℃干燥过夜，然后在600℃(10小时)处理，再在900℃(15小时)处理，然后以1℃/min的速度冷却到环境温度。其后在磁力搅拌下将粉末置于水溶液(1L)中24小时。随后用蒸馏水清洗。最后，在350℃进行热处理3小时并且以1℃/min的速率进行冷却。
在电解质中，添加量为0％～18重量％的丁烷-1，4-二羧酸酐或2重量％的戊烷-1，5-二羧酸酐或2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐(超过18重量％，盐不再溶解)。
研究这些LiNi0.4Mn1.6O4/Li电池在高电势(主要相对于Li+/Li高于4.2V)下的电化学特性。
该结果在图4～6以及下表1中给出，其中从连续循环(在C/5和20℃下充电/放电)的附图和曲线中收集的比容量是针对电解质中不同量的丁烷-1，4-二羧酸酐和量为2％的2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐给出的。
作为对比例，在相同条件下测试了具有扣式电池形式的锂电池，该锂电池包括：
-同前面一样的相同锂负电极，
-由取自25μm厚的复合材料膜的直径为14mm的圆片组成的正电极，所述复合材料膜含有如前面实施例那样制备的材料LiCoPO4(80重量％)、作为导电材料的炭黑(10重量％)和作为粘合剂的聚偏六氟乙烯(10重量％)，全部都沉积在由铝(20μm厚的片)制成的集流体上。
仍然作为对比例，也同前述那样测试了锂电池，也就是说具有由LiNi0.4Mn1.6O4材料制成的正电极，但具有根据现有技术的基于LiPF6(1mol/L)的电解质。
结果在图1-3和下表1中给出。
表1
Figure BPA00001280633600101
从图1中可以看到，使用由式LiNi0.4Mn1.6O4的尖晶石材料制成的正电极，也就是说，使用根据本发明所述对的电极，但使用无添加剂的常规电解质LiPF6，可以获得其容量在连续循环中相对稳定的电池。
但是，如从表1中可以看到，这样的电池具有54.8％的自动放电百分率。
此外，从图2和3中可以看到，通过使用由常规材料LiCoPO4制成的正电极，添加根据本发明的电解质仅将自动放电百分率改善了23％。
从图4到6中可以看到，当使用根据本发明的正电极/电解质对时，与另一正电极/电解质对相比，自动放电百分率下降了5到10倍。
而且，图4和表1示出LiNi0.4Mn1.6O4/Li电池在循环(每个循环小的容量损失)和在自动放电(开路中高的保留容量，低自动放电)方面的优异行为，所述LiNi0.4Mn1.6O4/Li电池具有添加了不同量(1％、2％、5％、10％)的丁烷-1，4-二羧酸酐的基于LiPF6的电解质。这些电池自动放电率的下降对应于在高电压下储存一段时间后较小的能量损失，并且因此对应于仍然可用的较高电势。
从表1中可以看到，添加剂的量在0.01％和10％之间越大，则在自动放电方面的结果就越好，同时电池在放电时保持良好容量。在电解质中使用量为10重量％的丁烷-1，4-二羧酸酐获得最佳结果。
就如同上述添加剂一样，添加2％的戊烷-1，5-二羧酸酐也可以显著地减少自动放电，甚至具有更好的结果。事实上，如可以从图5中看到的，采用LiNi0.4Mn1.6O4/Li的连续循环在放电时获得的容量为137mAh/g。在开路(自动放电)中14天之后放电时的保留容量为114mAh/g。因而，在LiNi0.4Mn1.6O4/Li电池的情况中，在14天之后自动放电百分率仅为16％。
从图6中还将看到，当添加剂为2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐时，获得最佳结果。
尽管在前述实施例中，在电解质中使用的添加剂为丁烷-1，4-二羧酸酐、戊烷-1，5-二羧酸酐和2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐，但是自动放电百分率的下降不限于具有由这些添加剂之一制得的电解质(虽然明显地与由前述材料制成的正电极结合)的锂电池。由本发明中所述的其他添加剂制得的电解质，与由式(I)的尖晶石材料(具有尖晶石结构)制成的正电极结合，可以产生具有上述电化学性能的在相对于Li+/Li高于4.2V的电势下工作的各种锂电池。
而且，尽管在前述实施例中，所用的锂电池电解质主要是LiPF6，但也可以使用其他锂盐，例如LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiRFSO3、LiCH3SO3、LiN(RFSO2)2、LiC(RFSO2)3(RF选自氟原子和具有1-8个碳原子的全氟烷基)、三氟甲烷磺酰基酰亚胺锂(LiTFSI)、二草酸硼酸锂(LIBOB)、二(全氟乙基磺酰基)酰亚胺锂(LiBETI)和氟代烷基磷酸锂(LiFAP)。所述锂盐优选溶解在非质子极性溶剂中并且可以由位于两个电极之间的分隔元件来负载，所述分隔元件然后在电解质中浸泡。在具有聚合物电解质的锂电池的情况下，所述锂盐不溶于有机溶剂中，而是在固体聚合物复合材料例如POE(聚环氧乙烷)、PAN(聚丙烯腈)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVdF(聚偏氟乙烯)和PVC(聚氯乙烯)或它们的衍生物之一中。

Claims (9)

1.一种用于锂电池的正电极/电解质对，其特征在于： 
所述正电极由具有下式(I)的尖晶石结构的材料制成并且所述材料具有
Figure FSB0000113112840000011
的晶胞参数： 
LiyNi0.5-xMn1.5+xO4-δ
式(I) 
其中： 
0.9＜y≤1.1； 
0≤x≤0.1；和 
δ≥0， 
并且特征在于： 
所述电解质为含有至少一种第一添加剂和任选的第二添加剂的锂盐溶液，所述第一添加剂选自丁烷-1，4-二羧酸酐和2-亚甲基丁烷-1，4-二羧酸酐及其混合物，所述第二添加剂为锂盐。 
2.权利要求1所述的正电极/电解质对，其特征在于电解质的添加剂的总量相对于所述电解质的总重大于或等于0.01重量％并且小于或等于30重量％。 
3.权利要求1所述的正电极/电解质对，其特征在于所述电解质的添加剂的总量相对于所述电解质的总重大于1重量％并且小于或等于15重量％。 
4.权利要求1所述的正电极/电解质对，其特征在于所述电解质的添加剂的总量相对于所述电解质的总重大于5重量％并且小于或等于10重量％。 
5.权利要求1所述的正电极/电解质对，其特征在于所述电解质的添加剂的总量相对于所述电解质的总重为10重量％。 
6.权利要求1所述的正电极/电解质对，其特征在于，在存在时，所述第二添加剂为式LiBC4O8的二草酸硼酸锂(LiBOB)。 
7.权利要求1所述的正电极/电解质对，其特征在于所述正电极由具有如权利要求1所定义的式(I)的尖晶石结构的材料制成并且所述材料具有 
Figure FSB0000113112840000012
的晶胞参数。 
8.权利要求1所述的正电极/电解质对，其特征在于所述正电极由具有式为 LiNi0.4Mn1.6O4的尖晶石结构的材料制成。 
9.一种锂电池，其特征在于其包括前述权利要求中任一项所述的正电极/电解质对。 
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