CN106169610A - 锂金属电池和用于锂金属电池的电解质 - Google Patents

锂金属电池和用于锂金属电池的电解质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂金属电池和用于锂金属电池的电解质。锂金属电池包括：包括锂金属的锂负极；正极；以及介于所述锂负极和所述正极之间的电解质，其中所述电解质包含能够使锂离子溶剂化的非氟取代的醚、由下式1表示的氟取代的醚、和锂盐，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量，其中R为‑CmF2mH或‑CmF2m+1，n为2或更大的整数，m为1或更大的整数，a为1或2的整数，和b为0或1。式1R‑{O(CH2)a}b‑CH2‑O‑CnF2nH。

Description

锂金属电池和用于锂金属电池的电解质
相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2015年5月20日提交的韩国专利申请No.10-2015-0070563的优先权和权益，其公开内容通过参考全部引入本文中。
技术领域
本公开内容涉及采用锂负极的锂金属电池。
背景技术
随着电气、电子、通信、和计算机工业已快速地发展，近来对于具有改善的性能和改善的安全性的二次电池的需求已快速地增加。特别地，与减小电气和电子产品的重量、厚度、长度、和尺寸以及改善它们的便携性的趋势一起，作为核心部件的二次电池也合乎需要地是轻的和紧凑的。此外，随着环境污染问题已变得显著，例如来自大量汽车散发的空气污染和噪声污染，提供对环境影响较小的能量供应源的挑战已涌现出来，以及期望开发能够解决这样的问题的电动车、包括开发可用作改善的电动车电源的具有改善的功率输出和改善的能量密度的电池。锂金属电池作为可提供改善的性能的下一代现金新电池已受到重要的关注。可用作负极材料的锂在密度和标准还原电势方面是非常低的。因此，锂作为用于高能量密度电池的电极材料具有吸引人的特性。但是，需要改善的材料以提供更实用的锂电池。
发明内容
提供具有锂负极的锂金属电池。
提供用于锂金属电池的电解质，其提供改善的阻燃性和稳定性。
额外的方面将部分地在随后的描述中阐明，和部分地将从所述描述明晰。
根据一个方面，锂金属电池包括：包括锂金属的锂负极；正极；以及介于所述锂负极和所述正极之间的电解质，其中所述电解质包含能够使锂离子溶剂化的非氟取代的醚、由式1表示的氟取代的醚、和锂盐，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量，
式1
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2或更大的整数，m为1或更大的整数，a为1或2的整数，和b为0或1。
根据一个方面，用于锂金属电池的电解质包含能够使锂离子溶剂化的非氟取代的醚、由式1表示的氟取代的醚、和锂盐，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量。
还公开了锂金属电池，其包括所公开的电解质，提供改善的寿命特性和改善的电压稳定性。
还公开了制造电解质的方法，所述方法包括：使能够使锂离子溶剂化的非氟取代的醚、由式1表示的氟取代的醚、和锂盐接触以制造所述电解质，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量，
式1
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2或更大的整数，m为1或更大的整数，a为1或2的整数，和b为0或1。
附图说明
由结合附图考虑的示例性实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：
图1为锂金属电池的实施方式的示意图；
图2A显示根据实施例3和7制备的电解质的混合试验的结果；
图2B显示根据对比例1制备的电解质的混合试验的结果；
图3显示根据实施例1-3制备的电解质的粘度(厘泊，cP)和离子电导率(毫西门子/厘米，mS/cm)；
图4显示根据实施例1、4和6、以及对比例4制备的电解质的粘度(厘泊)和离子电导率(毫西门子/厘米)；
图5为容量保持率(％)对循环数的图，其显示根据实施例10-12制造的锂金属电池的放电容量的变化；
图6为容量保持率(％)对循环数的图，其显示根据实施例10、13和15、以及对比例9制造的锂金属电池的放电容量的变化；
图7为容量保持率(％)对循环数的图，其显示根据实施例10和16制造的锂金属电池的放电容量的变化；
图8A和8B各自为电流密度(安/平方厘米，A/cm2)对电势(伏，相对于Li/Li+)的图且显示根据实施例10制造的锂金属电池的循环伏安法分析结果；
图9A和9B各自为电流密度(安/平方厘米，A/cm2)对电势(伏，相对于Li/Li+)的图，其显示根据对比例7制造的锂金属电池的循环伏安法分析结果；
图9C和9D各自为电流密度(安/平方厘米，A/cm2)对电势(伏，相对于Li/Li+)的图，其显示根据实施例15制造的锂金属电池的循环伏安法结果；
图9E和9F各自为电流密度(安/平方厘米，A/cm2)对电势(伏，相对于Li/Li+)的图，其显示根据对比例9制造的锂金属电池的循环伏安法结果；
图10A-10C各自为电流密度(安/平方厘米，A/cm2)对电势(伏，相对于Li/Li+)的图，其显示根据对比例8制造的锂金属电池的循环伏安法分析结果；
图11为电势(伏，相对于Li/Li+)对容量(毫安时，mAh)的图，其显示根据实施例10和对比例7制造的锂金属电池的根据容量的电势变化；和
图12A和12B为显示在根据实施例10制造的锂金属电池中重复地进行300次循环充电/放电过程之后的锂负极状态的扫描电子显微镜(SEM)图像。
具体实施方式
现在将对示例性实施方式详细地进行介绍，其实例图解于附图中，其中相同的附图标记始终指的是相同的元件。在这点上，本示例性实施方式可具有不同的形式并且不应解释为限于本文中所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述示例性实施方式以说明方面。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。“或”意味着“和/或”。表述例如“的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。
将理解，当一个元件被称作“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者其间可存在中间元件。相反，当一个元件被称作“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。
将理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述多种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于使一个元件、组分、区域、层或部分区别于另外的元件、组分、区域、层或部分。因此，在不背离本文中的教导的情况下，下面讨论的“第一元件”、“组分”、“区域”、“层”或“部分”可称为第二元件、组分、区域、层或部分。
本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式的目的且不意图为限制性的。如本文中使用的，单数形式“一个(种)(a，an)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，包括“至少一个(种)”，除非内容清楚地另外指明。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”、或者“含有”和/或“含”当用在本说明书中时，表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、和/或组分，但不排除存在或增加一种或多种另外的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组分、和/或其集合。
此外，相对术语例如“下部”或“底部”以及“上部”或“顶部”可在本文中用于描述如图中所图解的一个元件与另外的元件的关系。将理解，除图中所描绘的方位之外，相对术语还意图包括器件的不同方位。例如，如果翻转图之一中的器件，被描述为在其它元件的“下部”侧的元件则将定向在所述其它元件的“上部”侧。因此，取决于图的具体方位，示例性术语“下部”可涵盖“下部”和“上部”两种方位。类似地，如果将图之一中的器件翻转，被描述为“在”其它元件“下面”或“之下”的元件则将定向“在”所述其它元件“上方”。因此，示例性术语“在……下面”或“在……之下”可涵盖在……上方和在……下面两种方位。
如本文中使用的“约”或“大约”包括所陈述的值，并且意味着在如由本领域普通技术人员考虑到所讨论的测量以及与具体量的测量有关的误差(即，测量***的限制)所确定的对于具体值的可接受的偏差范围内。例如，“约”可意味着相对于所陈述的值的偏差在一个或多个标准偏差范围内，或者相对于所陈述的值的偏差在±30％、20％、10％、5％范围内。
除非另外定义，本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同。将进一步理解，术语，例如常用字典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域的背景和本公开内容中的含义一致，并且将不以理想化或者过于形式的意义进行解释，除非在本文中清楚地如此定义。
在本文中参考作为理想化实施方式的示意图的横截面图描述示例性实施方式。这样，将预计到作为例如制造技术和/或公差的结果的与图的形状的偏差。因此，本文中描述的实施方式不应解释为限于本文中所图解的区域的具体形状，而是将包括由例如制造导致的形状上的偏差。例如，图解或描述为平坦的区域可典型地具有粗糙和/或非线性特征。此外，图解的尖锐的角可为圆形的。因此，图中所图解的区域在本质上是示意性的，且它们的形状不意图图解区域的精确形状，且不意图限制本权利要求的范围。
下文中，更详细地描述用于锂金属电池的电解质和包括所述电解质的锂金属电池。
根据实施方式的锂金属电池包括锂负极、正极、和电解质，其中所述电解质包括：i)对于锂离子具有高溶解能力的非氟取代的醚、ii)由式1表示的氟取代的醚、和iii)锂盐，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于锂离子可溶解于其中的非氟取代的醚的量：
式1
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2或更大的整数，m为1或更大的整数，a为1或2的整数，和b为0或1。尽管不想受理论束缚，但是理解，锂离子溶解于所述非氟取代的醚中且实际上(effectively)不存在于所述氟取代的醚中。所公开的醚的组合提供具有改善的性质的电解质，导致改善的锂金属电池性能。
如果由式1表示的氟取代的醚的量小于或等于锂离子可溶解于其中的所述非氟取代的醚的量，例如，可难以获得具有合适的高电压稳定性和阻燃性的合适的电解质，或者由于电解质具有太高的粘度而可难以获得合适的离子电导率。
锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚具有如下溶解性特性：使得其可溶解锂盐至高的浓度，并且在所述电解质中形成离子传导活化区域。通过使用所述非氟取代的醚，所述电解质的抗氧化性可改善，且采用所述电解质的锂金属电池的高倍率充电/放电特性可改善。
尽管不想受理论束缚，但是理解，所述氟取代的醚在所述电解质中形成离子传导失活区域，且所述氟取代的醚对于锂盐具有非常低的溶解性或实际上不具有溶解性。如果所述电解质包含所述氟取代的醚，所述电解质的总粘度可降低，和可有效地防止在所述电解质和锂金属的界面中的离子传导活化区域的氧化。此外，所述氟取代的醚可提供改善的阻燃性，使得对于引燃是相对脆弱的所述非氟取代的醚可通过用活性氧阻断所述电解质的反应而对于较高的温度变得稳定。
所述氟取代的醚可在分子中除–CnF2nH单元之外还包括–CH2-O-单元，和所述–CH2-O-单元可具有拥有未共享电子对的氧，和所述氧可与锂形成配位键。理解该结构提供改善的锂扩散，使得离子电导率可改善。理解除–CnF2nH单元之外还具有–CF2-O-单元代替–CH2-O-单元的氟取代的醚由于其中氧的未共享电子对彼此相邻的接受电子的-CF2-O-基团与式1的具有–CH2-O-单元的化合物相比使得锂扩散更加困难。
可以约15体积％-约45体积％、例如约20体积％-约40体积％、或约25体积％-约35体积％的量包含锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚，基于所述非氟取代的醚和所述氟取代的醚的总体积。当在所述范围内包含所述非氟取代的醚时，所述电解质可具有改善的离子电导率。
可以约55体积％-约85体积％、例如约60体积％-约85体积％、或约65体积％-约80体积％的量包含所述氟取代的醚，基于所述非氟取代的醚和所述氟取代的醚的总体积。当在前述范围内包含所述氟取代的醚时，更容易地制备所述电解质，和所述电解质可具有改善的离子电导率而不使所述锂金属电池的抗氧化性或阻燃性恶化，和所述电解质的粘度不变得太高。
尽管可在下文中更具体地描述通过在电解质中添加锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚和由式1表示的氟取代的醚而改善所述锂金属电池的性能的原因，但是所述原因不限于以下理论。
如果使用石墨负极作为用于锂电池的负极，当在所述负极的表面上形成固体电解质界面(SEI)层时，所述负极的界面特性不显著地改变。如果通过溶剂使锂盐溶剂化，经溶剂化的锂盐具有扩大的结构且所述扩大的结构可导致石墨或其它具有层间结构的软碳的结构坍塌、或在石墨电极的SEI表面上的副产物的形成。
相反，锂金属负极的界面特性改变，因为在锂金属电池中的锂负极的充电和放电期间，由于锂沉积和剥离，在所述锂金属负极的表面上不断地形成新的界面。因此，如果在石墨电极上形成SEI，理解石墨电极一贯地呈现出稳定的现象。然而，当所述锂负极经过其中锂金属离子从所述锂负极分离的放电过程时，锂负极可被损坏，尽管已在所述锂负极上形成了SEI。尽管不想受理论束缚，但是理解，锂金属电极可被损坏，因为所述锂金属负极不是离子嵌入/脱嵌型电极，而是具有锂离子在所述负极表面上的沉积和剥离的机制。如果一贯地重复这样的过程，所述电解质的损耗(耗尽)可发生，使得电池的寿命特性可恶化。
然而，理解，如果使用根据实施方式的电解质，锂盐的量较大，使得引起根据在充电期间发生的浓度梯度最小化的离子传导特性的改善(高倍率特性的改善)，和使溶剂分子与Li金属负极接触的机会相对减少，使得由SEI形成的副产物层和电解质的还原物质最少化。因此，所公开的锂金属电池可提供改善的密度特性而不在所述锂负极的表面上形成副产物，这与石墨电极的情况不同。如果所公开的锂金属电池以约2.5摩尔浓度(M)-约7M、约3M-约6M、约3.5M-约5M、或约4M的量包含锂盐，在充电期间可发生溶剂的还原以预先防止在所述锂负极的表面上的SEI的形成。
理解由式1表示的氟取代的醚影响电解质的阻燃性和抗氧化性。尽管不想受理论束缚，但是理解，所述氟取代的醚当添加在所述电解质中时，产生在所述负极的表面上形成的多孔薄膜形状的SEI。认为，所述SEI抑制所述电解质的额外的还原反应，有效地防止在与所述锂负极的界面处的所述电解质的氧化，由此改善所述电解质的阻燃性，和将所述电解质的粘度降低至约5厘泊(cP)或更小、例如约0.01cP-约4cP、或约0.05cP-约3cP、或约0.1cP-约2cP，即使在锂盐的高的浓度值下也是如此。理解式1的氟取代的醚使在正极侧的所述电解质的氧化最小化，降低所述电解质的粘度，有效地赋予所述电解质以阻燃性，和大大地影响电解质粘度。当使用所公开的电解质时，电池的阻燃性和安全性例如高电压安全性改善，且提供具有高能量密度特性而在所述锂负极和所述电解质之间的界面上不形成不合乎需要的电解质的分解产物的电池。
此外，锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚可以高的浓度、例如至少约2.5摩尔浓度(M)-约7M、约3M-约6M、约3.5M-约5M、或约4M溶解锂盐。
因此，通过以比否则可能的浓度高的浓度溶解锂盐，使用包括所述非氟取代的醚的所述电解质的锂金属电池不仅具有改善的离子电导率，而且具有非常改善的抗氧化性和高倍率充电/放电特性。
由于由式1表示的氟取代的醚具有吸电子基团，因此其是强地抗氧化的。因此，由式1表示的氟取代的醚可防止在高电压下可从正极侧发生的所述电解质的氧化，例如如在充电期间可存在的。
结果，由式1表示的氟取代的醚可在所述负极的表面上形成SEI层，和由式1表示的氟取代的醚具有改善的稳定性，使得锂金属电池的寿命特性、高倍率充电/放电特性、和安全性可改善，特别是在高电压下。
根据另一方面，用于锂金属电池的电解质包括：i)对于锂离子具有高溶解能力的非氟取代的醚、ii)由式1表示的氟取代的醚、和iii)锂盐，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚的量：
式1
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2或更大的整数，m为1或更大的整数，a为1或2的整数，和b为0或1。
以范围约55体积％-约85体积％的量包含由式1表示的氟取代的醚，和以范围约15体积％-约45体积％的量包含锂离子在其中被溶剂化的高溶解能力的醚。
根据实施方式的电解质作为用于实现在高电压下的高倍率充电/放电的高能量密度的采用锂负极的锂金属电池的电解质是有用的。
在式1中，n可为2-5的整数，和m可为1-5的整数。
在式1中，R可为–CF2CF2H、-CF2CF2CF2H、-CF2CF2CF2CF2H、或-CF3，和-CnF2nH可为–CF2CF2H、-CF2CF2CF2H、或–CF2CF2CF2CF2H。
所述式1表示的氟取代的醚具有下式：R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2H，R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2CF2H，或R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2CF2CF2H。
所述氟取代的醚可包括由式2表示的化合物：
式2
R-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2-5的整数，和m为1-5的整数。
由式1表示的氟取代的醚可为选自如下的一种或多种：HCF2CF2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2CF2H、和HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H。由于所述氟取代的醚具有低的极性，因此杂质可溶解到包含所述氟取代的醚的所述电解质中的可能性降低。
由于所述电解质中使用的所述氟取代的醚具有约80℃或更高、例如约80℃-约200℃的闪点，因此所述电解质可提供改善的阻燃性，和包括所述电解质的电池的高温稳定性可改善。此外，所述氟取代的醚在极性方面是低的且具有其中氟取代的官能团键合在-CH2-O-部分周围的结构。尽管不想受理论束缚，但是理解，所述-CH2-O-部分提供改善的与锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚例如二甲基醚(DME)的混溶性。
所公开的电解质可以范围约5重量％-约20重量％、约7重量％-约18重量％、或约9重量％-约16重量％的量包括锂盐，基于所述电解质的总重量。当在所述电解质中在前述范围内包含所述锂盐时，改善所述锂电池的寿命特性的效果是优异的而不增加所述电解质的内阻。
所述锂盐可为任何合适的用于制备所述电解质的材料。用于所述锂盐的代表性材料可包括LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3C、LiSbF6、LiN(SO2CF3)2、Li(FSO2)2N、LiC4F9SO3、LiN(SO2CF2CF3)2、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiB(C2O4)2、二氟(草酸)硼酸锂(LiFOB)、及其混合物。
根据实施方式的锂盐的实例可包括LiN(FSO2)2(LiFSI)、LiN(CF3SO2)2(LiTFSI)、LiN(CF3SO2)(CF3CF2CF2CF2SO2)、LiN(CF3CF2SO2)2、LiC(CF3SO2)3、和LiC(CF3CF2SO2)3。
所述电解质可处于液体状态或凝胶状态。
例如，锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚可为二醇醚溶剂。术语“二醇醚溶剂”意味着二醇醚和甘醇二甲醚。
锂离子在其中被溶剂化的所述非氟取代的醚可为选自如下的一种或多种：乙二醇二甲基醚(即，1,2-二甲氧基乙烷)、乙二醇二乙基醚(即，1,2-二乙氧基乙烷)、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、丁二醇二甲基醚、丁二醇二乙基醚、一缩二乙二醇二甲基醚、二缩三乙二醇二甲基醚、三缩四乙二醇二甲基醚、一缩二乙二醇二乙基醚、二缩三乙二醇二乙基醚、三缩四乙二醇二乙基醚、一缩二丙二醇二甲基醚、二缩三丙二醇二甲基醚、三缩四丙二醇二甲基醚、一缩二丙二醇二乙基醚、二缩三丙二醇二乙基醚、三缩四丙二醇二乙基醚、一缩二丁二醇二甲基醚、二缩三丁二醇二甲基醚、三缩四丁二醇二甲基醚、一缩二丁二醇二乙基醚、二缩三丁二醇二乙基醚、三缩四丁二醇二乙基醚、聚(乙二醇)二月桂酸酯(PEGDL)、聚(乙二醇)单丙烯酸酯(PEGMA)、和聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。
所述电解质在25℃下可具有约5cP或更小、例如约0.01cP-约4cP、或约0.05cP-约3cP、或约0.1cP-约2cP的粘度范围。当所述电解质具有这样的粘度范围时，离子在所述电解质内自由地移动，和所述电解质的离子电导率可改善。
根据实施方式的电解质以范围约2.5M-约7M的量包括所述锂盐且具有在25℃下约5cP或更小、例如约2.5cP-约4.0cP的粘度范围。当在所述电解质中在前述范围内包含所述锂盐且所述电解质具有前述粘度时，所述电解质可提供改善的导电性和抗氧化性，和可获得具有改善的高电压稳定性的锂金属电池。
所述电解质可具有在25℃下约1.0mS/cm或更高、例如约1mS/cm-约5mS/cm的离子电导率范围。
所述电解质可另外包括选自如下的一种或多种：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸乙甲酯、碳酸氟代亚乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲基异丙基酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、二亚甲基二醇二甲基醚、三亚甲基二醇二甲基醚、三缩四乙二醇二甲基醚、聚乙二醇二甲基醚、琥珀腈、二甲基砜、乙基甲基砜、二乙基砜、己二腈、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚、苄腈、乙腈、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、γ-丁内酯、二氧戊环、4-甲基二氧戊环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二氧六环、环丁砜、二氯乙烷、氯苯、和硝基苯。
为了改善所述电解质的充电/放电特性、阻燃性和其它性质的目的，可在所述电解质中添加吡啶、磷酸三乙酯、三乙醇胺、环状醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚、六甲基磷酰胺、硝基苯衍生物、硫、奎宁亚胺染料、N-取代的唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、和三氯化铝。在一些情况下，所述电解质可另外包括含卤素的溶剂例如四氯化碳和三氟乙烯以赋予所述电解质以不燃性。
在优选实施方式中，所述电解质包括：i)作为对于锂离子具有高溶解能力的非氟取代的醚的二甲基醚(DME)，ii)各自为氟取代的醚的HCF2CF2CH2OCF2CF2H(TTE)或HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H(OTE)，和iii)双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)或双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)。这里，i)DME和ii)TTE或OTE具有约40:60(即，1:1.5)-20:80(即，1:4)、约1:1.75-约1:3.5、或约1:2-约1:3的混合体积比。可以范围约4M-约6M的量包含所述锂盐LiFSI或LiTFSI。
所述电解质中的有机溶剂可包括低沸点溶剂。所述低沸点溶剂在1个大气压下可具有约200℃或更低的沸点范围。
例如，所述有机溶剂可包括选自如下的一种或多种：碳酸二烷基酯、环状碳酸酯、线型或环状酯、线型或环状酰胺、脂族腈、线型或环状醚、和其衍生物。
例如，尽管所述有机溶剂的实例可包括选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸亚丁酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙腈、琥珀腈、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、γ-戊内酯、γ-丁内酯、和四氢呋喃的一种或多种，但是所述有机溶剂不限于这些实例，且可使用任何合适的有机溶剂，如果所述有机溶剂具有低沸点、例如在1个大气压下约200℃或更低的沸点的话。
所述锂金属电池的形式没有特别限制，和所述锂金属电池可为锂一次电池或锂二次电池。
所述锂负极可为锂薄膜或锂合金电极的形式。
所述锂合金可包括可与锂合金化的金属和/或准金属。所述可与锂合金化的金属和/或准金属的实例可包括Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、和Si-Y’合金(其中Y’为碱金属、碱土金属、13至16族元素、过渡金属、稀土元素或其组合，其中Y’不是Si)、Sn-Y”合金(其中Y”为碱金属、碱土金属、13至16族元素、过渡金属、稀土元素或其组合，其中Y”不是Sn)。元素Y’和Y”的实例可各自独立地包括Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po、和其组合。
所述锂金属电池在约4.35V或更高、例如约4.4V-约4.5V的高电压范围具有改善的稳定性。
在所公开的锂金属电池中，在于约2V到约4.4V下0.5C的充电/放电条件下进行充电和放电过程20-30次循环之后，在锂负极的表面上形成具有果冻豆(jelly bean)状形态的锂沉积层至约10微米(μm)-约30μm、例如约20μm的厚度。C倍率为电池相对于其最大容量被充电或放电的速率的度量。1C倍率意味着将在一小时内将全部容量释放的电流。因此，例如，对于具有100安-时的容量的电池，1C倍率放电将为100安的放电电流，该电池的5C倍率将为500安，和C/2倍率将为50安。
例如，所述锂金属电池可通过以下方法制造。
首先，制备正极。例如，制备其中将正极活性材料、导电剂、粘合剂、和溶剂混合的正极活性材料组合物。可将所述正极活性材料组合物直接涂覆在金属集流体上以制造正极板。替代地，在将所述正极活性材料组合物流延到独立的载体上之后，将从所述载体剥离的膜层叠在金属集流体上以制造正极板。所述正极不限于以上列举的形式，且所述正极可以除上述形式之外的其它形式形成。
可没有限制地使用任何合适的材料，和用于所述正极活性材料的材料可为锂复合氧化物。
所述正极活性材料的实例可包括锂与选自钴、锰、镍、及其组合的金属的复合氧化物的至少一种。例如，所述正极活性材料可为由下式之一表示的化合物：LiaAl1-bB’bD2(其中，0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5)；LiaE1-bB’bO2-cDc(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiE2-bB’bO4-cDc(其中，0≤b≤0.5和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobB’cDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobB’cO2-αF’α(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cCobB’cO2-αF’2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB’cDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbB’cO2-αF’α(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB’cO2-αF’2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiI’O2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中，0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中，0≤f≤2)；和LiFePO4。
在所述式中，A为Ni、Co、Mn、或其组合；B’为Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、或其组合；D为O、F、S、P、或其组合；E为Co、Mn、或其组合；F’为F、S、P、或其组合；G为Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、或其组合；Q为Ti、Mo、Mn、或其组合；I’为Cr、V、Fe、Sc、Y、或其组合；和J为V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、或其组合。
可使用形成于所述化合物的表面上的包覆层、或所述化合物与具有包覆层的化合物的混合物。所述包覆层可包括包覆元素化合物例如包覆元素的氧化物和氢氧化物、包覆元素的羟基氧化物、包覆元素的碳酸氧盐、和包覆元素的羟基碳酸盐。
形成所述包覆层的化合物可为无定形的或结晶的。包括在所述包覆层中的包覆元素的实例可包括Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr、及其混合物。如果形成包覆层的过程可通过不因在所述化合物中使用这样的元素而对所述正极活性材料的物理性质造成不利影响的如喷射包覆法、浸渍法等这样的方法进行，则使用任何包覆方法是良好的。由于所述包覆方法是本领域技术人员可良好地理解的内容，因此省略所述包覆方法的详细描述。
为了获得高密度锂金属电池，使用高密度正极是有利的。当制造所述高密度正极时，可使用LiCoO2。
所述导电剂的实例可包括：炭黑；石墨颗粒；天然石墨；人造石墨；乙炔黑；科琴黑；碳纤维；碳纳米管；铜、镍、铝和银的金属粉末、金属纤维或金属管；和导电聚合物例如聚亚苯基衍生物。然而，所述导电剂不限于所述实例，且所述导电剂的实例可包括任何合适的材料，如果所述材料可在本领域中用作导电剂的话。
所述粘合剂的实例可包括偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素/苯乙烯-丁二烯橡胶(SMC/SBR)共聚物、基于苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物、及其混合物。然而，所述粘合剂不限于所述实例，和所述粘合剂的实例可包括任何合适的材料，如果所述材料可用作粘合剂的话。
所述溶剂的实例可包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、水等。然而，所述溶剂不限于所述实例，且所述溶剂的实例可包括任何合适的材料，如果所述材料可用作溶剂的话。
可以由锂金属电池领域的技术人员在不进行过度实验的情况下可确定的量包含所述正极活性材料、导电剂、粘合剂、和溶剂。根据所述锂金属电池的用途和组成，可省略所述导电剂、粘合剂、和溶剂的至少一种。
接着，制备作为锂负极的锂金属薄膜或锂合金薄膜。
接着，制备介于所述正极和所述锂负极之间的隔板。
使用具有高的离子渗透性和机械强度的介电薄膜作为隔板。所述隔板通常具有约0.01μm-约10μm的孔径，和通常具有约5μm-约20μm的厚度。所述隔板的实例可包括由如下形成的片、无纺物等：烯烃聚合物例如聚丙烯；玻璃纤维；聚乙烯；等等。当使用固体聚合物电解质作为电解质时，所述固体聚合物电解质也可用作隔板。
所述隔板的实例可包括：由聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、或其组合的两个或更多个层组成的多层；以及混合多层例如聚乙烯/聚丙烯双层隔板、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层隔板、和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层隔板。
根据实施方式的电解质用作锂金属电池中的电解质。
根据实施方式的锂金属电池可另外包括选自如下的一种或多种：液体电解质、固体电解质、凝胶电解质、和适于用作电解质的聚合物离子液体。
根据另外的实施方式的锂金属电池可另外包括选自液体电解质、固体电解质、凝胶电解质和聚合物离子液体的一种或多种、以及隔板。
所述液体电解质包括选自如下的一种或多种：有机溶剂、离子液体、和锂盐。
可使用在锂金属电池中作为有机溶剂使用的合适的材料作为所述有机溶剂，所述有机溶剂的非限制性实例可包括基于碳酸酯的化合物、基于二醇醚的化合物、和基于二氧戊环的化合物。
所述基于碳酸酯的化合物的实例可包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸氟代亚乙酯、碳酸二乙酯、和碳酸乙甲酯。
所述基于二醇醚的化合物的实例可包括选自如下的一种或多种：聚(乙二醇)二甲基醚(PEGDME，聚甘醇二甲醚)、三缩四(乙二醇)二甲基醚(TEGDME，四甘醇二甲醚)、二缩三(乙二醇)二甲基醚(三甘醇二甲醚)、聚(乙二醇)二月桂酸酯(PEGDL)、聚(乙二醇)单丙烯酸酯(PEGMA)、和聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。
所述基于二氧戊环的化合物的实例可包括选自如下的一种或多种：1,3-二氧戊环、4,5-二乙基-1,3-二氧戊环、4,5-二甲基-1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、和4-乙基-1,3-二氧戊环。
所述有机溶剂的实例可包括2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、和γ-丁内酯。
所述凝胶电解质为凝胶状的电解质，和所述凝胶电解质可包括所有的材料，如果所述材料为本领域中公知的用于凝胶电解质的材料的话。
例如，所述凝胶电解质可包含聚合物和聚合物离子液体。
例如，所述聚合物可为固体接枝(嵌段)共聚物电解质。
所述固体电解质可为有机固体电解质或无机固体电解质。
所述有机固体电解质的实例可包括聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、或包括离子离解基团的聚合物。
所述无机固体电解质的实例可包括Cu3N、Li3N、LiPON、Li3PO4 ·Li2S·SiS2、Li2S·GeS2 ·Ga2S3、(Na,Li)1+xTi2-xAlx(PO4)3(0.1≤x≤0.9)、Li1+xHf2-xAlx(PO4)3(0.1≤x≤0.9)、Na3Zr2Si2PO12、Li3Zr2Si2PO12、Na5ZrP3O12、Na5TiP3O12、Na3Fe2P3O12、Na4NbP3O12、Li0.3La0.5TiO3、Na5MSi4O12(M为稀土元素例如Nd、Gd、和Dy)、Li5ZrP3O12、Li5TiP3O12、Li3Fe2P3O12、Li4NbP3O12、Li1+x(M,Al,Ga)x(Ge1-yTiy)2-x(PO4)3(0≤x≤0.8，0≤y≤1.0，和M为Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、或Yb)、Li1+x+yQxTi2-xSiyP3-yO12(0<x≤0.4，0<y≤0.6，和Q为Al或Ga)、Li6BaLa2Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li5La3Nb2O12、Li5La3M2O12(M为Nb或Ta)、和Li7+xAxLa3-xZr2O12(0<x<3和A为Zn)。
所述聚合物离子液体可为例如离子液体单体的聚合产物、或聚合物型化合物。所述聚合物离子液体在有机溶剂中是高度可溶的，且因此当被进一步添加时可进一步改善所述电解质的离子电导率。
当所述聚合物离子液体通过使上述离子液体单体聚合而获得时，在使聚合反应完成的产物经历清洁和干燥过程之后，通过阴离子置换反应，制备所述聚合物离子液体使得其具有能够赋予对于有机溶剂的溶解性的适当的阴离子。
根据示例性实施方式的聚合物离子液体可包括包含如下的重复单元：i)如下的至少一种阳离子：基于铵的阳离子、基于吡咯烷的阳离子、基于吡啶的阳离子、基于嘧啶的阳离子、基于咪唑的阳离子、基于哌啶的阳离子、基于吡唑的阳离子、基于唑的阳离子、基于哒嗪的阳离子、基于的阳离子、基于锍的阳离子、基于***的阳离子、和其混合物，ii)如下的至少一种阴离子：BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、AlCl4 -、HSO4 -、ClO4 -、CH3SO3 -、CF3CO2 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、Cl-、Br-、I-、SO4 2-、CF3SO3 -、(C2F5SO2)2N-、(C2F5SO2)(CF3SO2)N-、NO3 -、Al2Cl7 -、(CF3SO2)3C-、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、SF5CF2SO3 -、SF5CHFCF2SO3 -、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、和(SF5)3C-。
根据另外的实施方式的聚合物离子液体可通过使离子液体单体聚合而制备。所述离子液体单体可具有所述阴离子、以及选自如下的一种或多种阳离子：基于铵的阳离子、基于吡咯烷的阳离子、基于吡啶的阳离子、基于嘧啶的阳离子、基于咪唑的阳离子、基于哌啶的阳离子、基于吡唑的阳离子、基于唑的阳离子、基于哒嗪的阳离子、基于的阳离子、基于锍的阳离子、基于***的阳离子、及其混合物，同时具有能够聚合的官能团例如乙烯基、烯丙基、丙烯酸酯基团、或甲基丙烯酸酯基团。
所述离子液体单体可包括例如溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑或由下式4表示的化合物、或由下式5表示的化合物：
式4
式5
上述聚合物离子液体可为例如由下式6表示的化合物或由下式7表示的化合物：
式6
其中在式6中，R1和R3各自独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C2-C30杂芳基、或取代或未取代的C4-C30碳环基团，和R2表示化学键或表示C1-C3亚烷基、C6-C30亚芳基、C2-C30亚杂芳基、或C4-C30碳环二价基团，X-表示离子液体的阴离子，和n可为500-2800；和
式7
其中在式7中，Y-以与如式6中定义的X-相同地定义，n可为500-800。在式7中，Y-为双(三氟甲磺酰)亚胺(TFSI)、BF4 -、或CF3SO3 -。
所述聚合物离子液体的实例可包括：阳离子聚(1-乙烯基-3-烷基咪唑)，聚(1-烯丙基-3-烷基咪唑)、和(聚(1-(甲基丙烯酰氧基)-3-烷基咪唑)，以及选自CH3COO-、CF3COO-、CH3SO3 -、CF3SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、(CF3CF2SO2)2N-、C4F9SO3 -、C3F7COO-、和(CF3SO2)(CF3CO)N-的阴离子。
由式7表示的化合物的实例可包括聚(双(三氟甲磺酰)亚胺二烯丙基二甲基铵)。
根据另外的实施方式的聚合物离子液体的实例可包括低分子量聚合物、热稳定的离子液体、和锂盐。所述低分子量聚合物可具有氧乙烯链。所述低分子量聚合物可为甘醇二甲醚。这里，所述甘醇二甲醚的实例可包括聚乙二醇二甲基醚(聚甘醇二甲醚)、三缩四乙二醇二甲基醚(四甘醇二甲醚)、和二缩三乙二醇二甲基醚(三甘醇二甲醚)。
所述低分子量聚合物可具有约75-约2000道尔顿、例如约250-约500道尔顿的重均分子量。
如图1中所示，锂金属电池11包括正极13、锂负极12、和隔板14。将正极13、负极12和隔板14卷绕或折叠，之后将它们容纳到电池壳15中。随后，将根据实施方式的电解质注入电池壳15中，并且通过帽组件16将包含电解质的电池壳15密封以完成锂金属电池11。电池壳的实例可包括圆柱形电池壳、矩形电池壳、薄膜型电池壳等。例如，锂金属电池可为大的薄膜型电池。所述锂金属电池可为锂离子电池。
所述锂金属电池可用于电动车(EV)中，因为所述锂金属电池在寿命特性和高倍率特性方面是优异的。例如，所述锂金属电池可用于混合动力车例如插电式混合动力电动车(PHEV)等中。此外，所述锂金属电池可用在其中需要大量电力的存储的领域中。例如，所述锂金属电池可用于电动自行车、电动工具等中。
下文中，通过以下实施例和对比例更详细地描述根据本公开内容的示例性实施方式的电解质和锂金属电池。然而，提供这样的实施方式仅用于说明性目的，且本发明的范围不应以任何方式限于其。此外，应理解，本公开内容不限于以上描述，因为具有本公开内容的有关领域中的普通技术知识的人员可想到本公开内容的其它多种变型。
实施例
实施例1：电解质的制备
将作为锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)与具有约20:80的体积比的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)混合以制备5摩尔浓度(M)的电解质。
实施例2：电解质的制备
以与实施例1相同的方式制备电解质，除了如下之外：改变双(氟磺酰)亚胺锂的量以获得7M的电解质。1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有约20:80的混合体积比。
实施例3：电解质的制备
以与实施例1相同的方式制备电解质，除了如下之外：改变双(氟磺酰)亚胺锂的量以获得2.5M的电解质。1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有约20:80的混合体积比。
实施例4：电解质的制备
以与实施例1相同的方式制备电解质，除了如下之外：改变双(氟磺酰)亚胺锂的量以获得3.3M的电解质，且1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有约30:70的混合体积比。
实施例5：电解质的制备
以与实施例1中相同的方式制备5M的电解质，除了如下之外：使用HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)。
实施例6：电解质的制备
以与实施例1相同的方式制备电解质，除了如下之外：改变作为锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂的量以获得2.5M的电解质，且1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有约40:60的混合体积比。
实施例7：电解质的制备
以与实施例3相同的方式制备电解质，除了如下之外：使用2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚(OTE)代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)。
实施例8：电解质的制备
以与实施例3相同的方式制备电解质，除了如下之外：使用HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)。
实施例9：电解质的制备
以与实施例3相同的方式制备电解质，除了通过如下制备2.5M的电解质之外：使用LiPF6代替LiFSI作为锂盐且另外添加碳酸二甲酯(DMC)，由此将1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)和DMC的混合体积比控制到约20:60:20。
与当使用LiFSI作为锂盐时相比，当使用LiPF6作为锂盐时，锂溶剂化效率降低。
实施例10：锂金属电池的制造
将LiCoO2、由Timcal Ltd.制造的导电剂Super-P、聚偏氟乙烯(PVdF)、和N-甲基吡咯烷酮混合以获得正极组合物。所述正极组合物包括具有约97:1.5:1.5的混合重量比的LiCoO2、导电剂、和PVDF。
将所述正极组合物涂覆在具有约15μm的厚度的铝箔的顶部上，然后将所得产物在约25℃下干燥，然后在约110℃下在真空下热处理，以获得正极。
将聚乙烯/聚丙烯隔板设置在根据上述过程获得的正极和具有约20μm的厚度的锂金属负极之间，由此制备锂金属电池(硬币单元电池)。将实施例1的电解质添加到所述锂金属电池(硬币单元电池)。
实施例11-16：锂金属电池的制造
通过根据与实施例10相同的方法进行锂金属电池制造过程而制造锂金属电池，除了如下之外：使用实施例2-7的电解质代替实施例1的电解质。
对比例1：电解质的制备
通过如下尝试电解质的制备：根据与实施例3相同的方法进行电解质制备过程，除了使用由下式表示的化合物代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)之外：
对比例2：电解质的制备
将作为锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)以约17.7重量％的量与乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)混合以制备5M的电解质。
对比例3：电解质的制备
将作为锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)以约27重量％的量与具有约6:4的体积比的碳酸二甲酯(DMC)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)混合以制备5M的电解质。
对比例4：电解质的制备
以与实施例1相同的方式制备电解质，除了如下之外：使用具有约5:5的体积比的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)。
对比例5：电解质的制备
以与实施例1相同的方式制备电解质，除了如下之外：使用具有约4:6的体积比的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)。
由于当如在对比例5中那样，DME的量高于TTE的量时，电解质的可燃性增加以导致高的风险，因此所述电解质不适于用作电解质。
对比例6-10：锂金属电池的制造
通过根据与实施例10相同的方法进行锂金属电池制造过程而制造锂金属电池，除了如下之外：使用对比例1-5的电解质代替实施例1的电解质。
对比例11：锂电池的制造
通过根据与实施例10相同的方法进行锂金属电池制造过程而制造锂电池，除了如下之外：使用根据以下过程制造的石墨负极代替锂负极。
将具有约85:15的重量比的石墨和聚偏氟乙烯混合以获得混合物，将所述混合物涂覆在铜箔上，并将涂覆在铜箔上的所述混合物辊压和干燥以制造石墨负极。
将聚乙烯/聚丙烯隔板设置在正极和根据上述过程获得的石墨负极之间，由此制备锂电池(硬币单元电池)。将实施例1的电解质添加到所述锂电池(硬币单元电池)。
评价实施例1：混合试验的程度
通过在根据实施例3、实施例7、以及对比例1获得的电解质中用肉眼判断各成分的溶解状态而研究关于电解质的混合程度。
溶解性试验结果呈现于如图2A和2B中。
如图2A和2B中所呈现的，通过关于锂盐和DME形成均匀的溶液，实施例3的溶液具有其优异的混合状态的程度，如图2A中所呈现的。同样地，实施例7的溶液像实施例3的溶液一样具有优异的混合状态的程度。相反，如图2B中所示，观察到层分离现象，其中层分离为两个相，且难以获得具有均匀的组成的电解质，因为由于对比例1的氟取代的醚的高的极性，关于锂盐和DME的混合程度降低。
评价实施例2：粘度和离子电导率试验
1)实施例1-3
检验根据实施例1-3制备的电解质的粘度和离子电导率。
通过如下测量所述电解质的粘度：使用Anton Paar Corporation的流变仪，使用具有CP50-1的设备名称的Rheoplus MCR302粘度测量尖端(tip)，和使用在通过在约25℃的测量条件下每约25秒测量粘度而取五个点之后获得平均值的方法。
通过如下评价所述电解质的离子电导率：在约1Hz-约1MHz的频率范围内向所述电解质提供约10mV的偏压并测量所述电解质的电阻。
评价结果呈现于下表1中。
表1
分类 电解质的摩尔浓度 粘度(cP) 离子电导率(mS/cm)
实施例1 1M DME参比(5M) 3.068 3.905
实施例2 1.4M DME参比(7M) 3.716 2.381
实施例3 0.5M DME参比(2.5M) 1.373 3.438
如图3和表1中所呈现的，尽管当使用根据实施例1-3制备的电解质时所述电解质具有高的摩尔浓度，但是所述电解质的离子电导率是优异的，同时所述电解质的粘度是适当的。
2)实施例1、4、6、以及对比例4
在根据与用于测量根据实施例1-3制备的电解质的粘度和离子电导率的那些相同的方法检验电解质的粘度和离子电导率之后，所检验的粘度和离子电导率呈现于表2和图4中。
表2
分类 粘度(cP) 离子电导率(mS/cm)
实施例1 3.068 3.905
实施例4 3.243 5.465
实施例6 3.59 6.269
对比例4 3.02 7.03
如图4和表2中所呈现的，尽管根据实施例1、4、和6制备的电解质具有高的浓度值，但是所述电解质具有适当的粘度和优异的离子电导率。根据对比例4制备的电解质呈现出良好的粘度和离子电导率，如表2中所呈现的。根据对比例4制备的电解质呈现出如下结果：所述电解质的电化学稳定性降低，如可从以下循环伏安法分析结果看出的。
评价实施例3：充电/放电特性(寿命特性)
1)实施例10-12
将通过实施例10-12制造的锂金属电池各自在约25℃下以约0.1C倍率的恒定电流充电直至电压达到约4.30V(相对于Li)。将保持其恒定电压至4.30V的所述锂金属电池充电，然后将所述恒定电压充电在0.05C倍率的电流下截止。接着，将所述锂电池以0.1C倍率的恒定电流放电直至所述锂电池的电压达到2.8V(相对于Li)(化成过程中的第1次循环)。
进行这样的充电和放电过程再两次循环以完成化成过程。
将经历化成过程中的所述两次循环的锂电池在室温(25℃)下以i)约0.5C倍率或ii)约1C的恒定电流充电直至所述锂电池的电压达到约4.4V的电压。将所述锂金属电池通过约0.72mA的电流以约0.2C倍率的恒定电流放电直至电压达到约3.0V的截止电压。
重复进行上述充电和放电过程99次循环以重复进行所述充电和放电过程总共100次循环。
由以下方程1计算容量保持率：
方程1
容量保持率(％)＝(在第100次循环时的放电容量/在第1次循环时的放电容量)×100
评价根据实施例10-12制造的锂金属电池的充电/放电特性的结果与重复进行所述充电和放电过程25次循环时的图5中呈现的放电容量变化相同。
2)实施例10、13和15、以及对比例9
在根据与实施例10和12相同的方法评价根据实施例10、13和15、以及对比例9制造的锂金属电池的放电特性的变化之后，将所述锂金属电池的放电特性的变化的评价结果呈现于图6中。
如图6中所示，可看出，与根据对比例9制造的锂金属电池相比，根据实施例10、13和15制造的锂金属电池的寿命特性改善。
实施例10和16
在根据与实施例10和12相同的方法评价根据实施例10和16制造的锂金属电池的放电特性的变化之后，将所述锂金属电池的放电特性的变化的评价结果呈现于图7中。
如图7中所示，可看出，根据实施例10和16制造的锂金属电池具有优异的寿命特性。
评价实施例4：电化学稳定性的评价
1)实施例10、以及对比例7、8和11
通过以约1mV/秒的扫描速率在约0-约6V(相对于Li)的电压范围内的循环伏安法评价关于在实施例10和对比例7、8和11中制造的锂金属电池的电解质的电化学稳定性。
根据实施例10制造的锂金属电池的根据循环伏安法的分析结果示于图8A和8B中。此外，根据对比例7制造的锂金属电池的根据循环伏安法的分析结果呈现于图9A和9B中，且根据对比例8制造的锂金属电池的根据循环伏安法的分析结果呈现于图10A和10B中。
作为评价的结果，在根据实施例10制造的锂金属电池中，在约0V附近未观察到得自除锂的嵌入/脱嵌之外的电解质的分解的氧化-还原反应峰，如图8A和8B中所显示的。对此，可看出，其它副反应未发生，没有电解质的分解，且最高达约5.0V的电压的例如氧化等的副反应产生约0.02mA/cm2的无关紧要的电流值。此外，可看出，随着重复循环，与锂离子沉积效率有关的电流值相应地增加。像这样，可看出，根据实施例10制造的锂金属电池的电解质在约0-约5V的电压范围内是电化学稳定的。
相反，在对比例7的锂金属电池中未观察到电解质的氧化峰，如图9A和9B中所示。然而，观察到得自电解质的副反应的峰。在根据对比例8制造的锂金属电池中观察到来自CV阶段的得自电解质的分解的氧化峰。因此，可看出，随着重复循环，由于在电极和电解质之间的界面上的由阻抗(抗性，resistance)层代表的包覆膜的形成，与沉积/剥离效率直接相关的峰强度相应地降低。
此外，与在根据对比例7制造的锂金属电池中一样，在根据对比例11制造的锂金属电池中观察到看来得自电解质的副反应的峰。
2)实施例15和对比例9和10
根据与循环伏安法相同的方法进行在实施例15以及对比例9和10中制造的锂金属电池的分析。图9C和9D呈现关于根据实施例15制造的锂金属电池的循环伏安法分析结果，且图9E和9F呈现关于根据对比例9制造的锂金属电池的循环伏安法分析结果。
参照图9C和9D，根据实施例15制造的锂金属电池在电化学稳定性方面是优异的。相反，在根据对比例9制造的锂金属电池中观察到如图9E和9F中所示的得自副反应的阴极和阳极峰，且由所述阴极和阳极峰可看出，所述锂金属电池的电化学稳定性降低。此外，根据对比例10制造的锂金属电池呈现出与根据对比例9制造的锂金属电池的循环伏安法特性类似的循环伏安法特性。
评价实施例5：充电特性
在约25℃下以约0.1C倍率的电流进行在实施例10和对比例7中制造的锂金属电池的恒定电流充电过程直至电压达到约4.30V(相对于Li)，然后将经历所述恒定电流充电过程的所述锂金属电池在以恒定电压模式保持约4.30V的电压时在约0.05C倍率的电流下截止。随后，将经截止的锂金属电池以约0.1C倍率的恒定电流放电直至在放电期间电压达到约2.80V(相对于Li)(化学转变步骤中的第一次循环)。重复这样的充电和放电过程再两次循环以完成化学转变过程。
在约室温(25℃)下以约0.5C倍率的恒定电流进行经过所述化学转变步骤的锂金属电池的恒定电流充电过程至约4.4V的电压之后，通过约0.72mA的电流以约0.2C倍率的恒定电流进行经过所述恒定电流充电过程的锂金属电池的恒定电流放电过程直至电压达到约3.0V的截止电压。
在检验根据实施例10和对比例7制造的锂金属电池的充电特性之后，将所检验的锂金属电池的充电特性呈现于图11中。
如图11中所示，可观察到如下现象：其中，在根据对比例7制造的锂金属电池中，充电是不可能的。相反，可证实，与根据对比例7制造的锂金属电池不同，在根据实施例10制造的锂金属电池中，充电过程顺利地进行。
评价实施例6：扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱法(XPS)分析
将在实施例10中制造的锂金属电池在约25℃下以约0.1C倍率的恒定电流充电直至电压达到约4.30V(相对于Li)。将保持其恒定电压到4.30V的所述锂金属电池充电，然后将所述恒定电压充电在0.05C倍率的电流下截止。接着，将所述锂电池以0.1C倍率的恒定电流放电直至所述锂电池的电压达到2.8V(相对于Li)(化成过程中的第1次循环)。
进行这样的充电和放电过程再两次循环以完成化成过程。
将经历所述化成过程中的所述两次循环的锂电池在约室温(25℃)下以i)约0.5C倍率或ii)约1C的恒定电流充电直至所述锂电池的电压达到约4.4V的电压。将所述锂金属电池通过约0.72mA的电流以约0.2C倍率的恒定电流放电直至电压达到约3.0V的截止电压。
在对于所述锂金属电池重复进行这样的充电和放电过程总共300次循环之后，对在所述锂金属电池的锂负极上形成的材料进行SEM和XPS分析。
图12A和12B分别为显示在根据实施例10制造的锂金属电池中重复进行300次循环充电/放电过程之后锂负极的状态的SEM图像。
参照图12A，所述图显示在进行充电/放电过程的约300次循环之后在锂负极上形成的产物。通过参照图12B可看出，在锂负极的表面上形成具有约20μm的厚度的具有果冻豆状形态的锂沉积层。
XPS分析结果如在下表3中所呈现的。
表3
元素 重量％ 原子百分数(％)
碳(C) 3.87 6.20
氮(N) 4.45 6.11
氧(O) 42.65 51.22
氟(F) 17.99 18.20
硫(S) 29.87 17.90
钴(Co) 1.17 0.38
通过参照表3可看出，作为锂盐的基于酰亚胺的盐的分解产物存在于所述锂负极的表面上。
应理解，本文中描述的示例性实施方式应仅在描述的意义上考虑且不用于限制的目的。在各示例性实施方式中的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它示例性实施方式中的其它类似特征或方面。
尽管已经参照附图描述了一个或多个示例性实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离如由所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节方面的多种变化。

Claims (21)

1.锂金属电池，包括：
包括锂金属的锂负极；
正极；以及
介于所述锂负极和所述正极之间的电解质，
其中所述电解质包含
能够使锂离子溶剂化的非氟取代的醚，
由式1表示的氟取代的醚，和
锂盐，
其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量，
式1
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2或更大的整数，m为1或更大的整数，a为1或2的整数，和b为0或1。
2.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述电解质具有约5厘泊或更小的粘度。
3.根据权利要求1或2所述的锂金属电池，其中所述锂盐的浓度在约2.5摩尔浓度-约7摩尔浓度的范围内。
4.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中由式1表示的氟取代的醚的量在约55体积％-约85体积％的范围内，基于所述非氟取代的醚和所述氟取代的醚的总体积。
5.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述非氟取代的醚的量在约15体积％-约45体积％的范围内，基于所述非氟取代的醚和所述氟取代的醚的总体积。
6.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述锂盐的浓度在约4摩尔浓度-约6摩尔浓度的范围内。
7.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中n为2-5的整数，和m为1-5的整数。
8.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中R为–CF2CF2H、-CF2CF2CF2H、-CF2CF2CF2CF2H、或-CF3。
9.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述氟取代的醚具有下式
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2H，
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2CF2H，或
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2CF2CF2H。
10.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述氟取代的醚为由式2表示的化合物：
式2
R-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2-5的整数，和m为1-5的整数。
11.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中由式1表示的氟取代的醚为选自如下的一种或多种：HCF2CF2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2CF2H、和HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H。
12.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述非氟取代的醚为二醇醚溶剂。
13.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述非氟取代的醚为选自如下的一种或多种：乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、丁二醇二甲基醚、丁二醇二乙基醚、一缩二乙二醇二甲基醚、二缩三乙二醇二甲基醚、三缩四乙二醇二甲基醚、一缩二乙二醇二乙基醚、二缩三乙二醇二乙基醚、三缩四乙二醇二乙基醚、一缩二丙二醇二甲基醚、二缩三丙二醇二甲基醚、三缩四丙二醇二甲基醚、一缩二丙二醇二乙基醚、二缩三丙二醇二乙基醚、三缩四丙二醇二乙基醚、一缩二丁二醇二甲基醚、二缩三丁二醇二甲基醚、三缩四丁二醇二甲基醚、一缩二丁二醇二乙基醚、二缩三丁二醇二乙基醚、三缩四丁二醇二乙基醚、聚(乙二醇)二月桂酸酯、聚(乙二醇)单丙烯酸酯、和聚(乙二醇)二丙烯酸酯。
14.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述锂盐为选自如下的一种或多种：LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3C、LiSbF6、LiN(SO2CF3)2、Li(FSO2)2N、LiC4F9SO3、LiN(SO2CF2CF3)2、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiB(C2O4)2、和二氟(草酸)硼酸锂。
15.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述锂盐为选自如下的一种或多种：LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(CF3CF2CF2CF2SO2)、LiN(CF3CF2SO2)2、LiC(CF3SO2)3、和LiC(CF3CF2SO2)3。
16.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述电解质在25℃下具有约1.0毫西门子/厘米或更大的离子电导率。
17.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中以范围约20体积％-约40体积％的量包含所述非氟取代的醚，基于所述非氟取代的醚和所述氟取代的醚的总量。
18.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述电解质包括乙二醇二甲基醚、选自HCF2CF2CH2OCF2CF2H和HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H的一种或多种、以及选自LiN(FSO2)2和LiN(CF3SO2)2的一种或多种。
19.根据权利要求1所述的锂金属电池，其中所述电解质进一步包括选自如下的一种或多种：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸乙甲酯、碳酸氟代亚乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲基异丙基酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、二亚甲基二醇二甲基醚、三亚甲基二醇二甲基醚、三缩四乙二醇二甲基醚、聚乙二醇二甲基醚、琥珀腈、二甲基砜、乙基甲基砜、二乙基砜、己二腈、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基1,1,2,2-四氟乙基醚、苄腈、乙腈、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、γ-丁内酯、二氧戊环、4-甲基二氧戊环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二氧六环、环丁砜、二氯乙烷、氯苯、和硝基苯。
20.用于锂金属电池的电解质，所述电解质包括：
能够使锂离子溶剂化的非氟取代的醚，
由式1表示的氟取代的醚，和
锂盐，
其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量，
式1
R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH
其中R为-CmF2mH或-CmF2m+1，n为2或更大的整数，m为1或更大的整数，a为1或2的整数，和b为0或1。
21.根据权利要求20所述的电解质，其中所述电解质是如权利要求2-19任一项中所限定的。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018232863A1 (zh) * 2017-06-21 2018-12-27 苏州大学 一种锂硫电池电解液及其制备方法
CN110612633A (zh) * 2017-03-23 2019-12-24 纳米技术仪器公司 不可燃准固体电解质及含有其的锂二次电池
CN112736286A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 浙江大学 一种含醚的电解液及其用途
CN113270644A (zh) * 2021-05-17 2021-08-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电解液及其制备方法和应用
CN113692665A (zh) * 2019-07-16 2021-11-23 株式会社Lg新能源 锂二次电池
CN113764728A (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 比亚迪股份有限公司 电解液以及锂金属电池
WO2022133641A1 (zh) * 2020-12-21 2022-06-30 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置和电子装置
CN115498264A (zh) * 2022-09-30 2022-12-20 吉林省东驰新能源科技有限公司 锂金属电池电解液、锂金属电池

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018501615A (ja) 2014-12-12 2018-01-18 ペリオン テクノロジーズ インク． 電気化学セル及びその作製方法
KR102356938B1 (ko) * 2014-12-30 2022-02-03 삼성전자주식회사 리튬 이차전지
KR102618539B1 (ko) 2016-05-27 2023-12-28 삼성전자주식회사 리튬금속전지용 전해질, 이를 포함하는 리튬금속전지 및 리튬금속전지의 제조방법
CN109804487A (zh) 2016-08-12 2019-05-24 派立昂技术公司 用于高能量可再充电金属阳极电池的包含添加剂的电解质
KR102115595B1 (ko) * 2016-11-22 2020-05-26 주식회사 엘지화학 리튬이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬이차전지
US11201353B2 (en) * 2016-12-20 2021-12-14 Daikin Industries, Ltd. Electrolyte solution, electrochemical device, lithium ion secondary battery, and module
CN110582868B (zh) * 2017-02-24 2022-05-10 库伯格股份有限公司 用于稳定的高温二次电池的***和方法
US11094966B2 (en) 2017-03-02 2021-08-17 Battelle Memorial Institute High efficiency electrolytes for high voltage battery systems
WO2018160209A1 (en) 2017-03-02 2018-09-07 Battelle Memorial Institute Localized superconcentrated electrolytes for stable cycling of electrochemical devices
KR102160704B1 (ko) * 2017-04-20 2020-09-28 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2018191959A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Hitachi Chemical Company, Ltd. Polymer electrolyte composition and polymer secondary battery
US20190036179A1 (en) 2017-07-31 2019-01-31 Pellion Technologies Electrochemical cell with getter and method of forming same
US10511049B2 (en) * 2017-08-15 2019-12-17 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte system including alkali metal bis(fluorosulfonyl)imide and dimethyoxyethane for improving anodic stability of electrochemical cells
US10707530B2 (en) 2017-08-15 2020-07-07 GM Global Technology Operations LLC Carbonate-based electrolyte system improving or supporting efficiency of electrochemical cells having lithium-containing anodes
US11127980B2 (en) 2017-10-19 2021-09-21 Battelle Memorial Institute Localized superconcentrated electrolytes for silicon anodes
US20190198933A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Pellion Technologies Inc. Electrochemical cell and electrolyte for same
US11114696B2 (en) 2017-12-28 2021-09-07 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte system for lithium-chalcogen batteries
ES2962719T3 (es) 2018-07-04 2024-03-20 Lg Energy Solution Ltd Electrolito para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que incluye el mismo
WO2020106762A1 (en) 2018-11-21 2020-05-28 Battelle Memorial Institute Electrolyte for stable cycling of rechargeable alkali metal and alkali ion batteries
CN113196539A (zh) 2018-12-14 2021-07-30 库伯格股份有限公司 用于高能电池的离子液体基电解质***
US11196088B2 (en) * 2019-04-11 2021-12-07 Ses Holdings Pte. Ltd. Localized high-salt-concentration electrolytes containing longer-sidechain glyme-based solvents and fluorinated diluents, and uses thereof
KR20210050133A (ko) * 2019-10-28 2021-05-07 주식회사 엘지화학 리튬-황 이차전지
EP4040561A4 (en) * 2019-12-19 2023-08-02 LG Energy Solution, Ltd. ELECTROLYTE FOR LITHIUM METAL SECONDARY BATTERY
US11705580B2 (en) 2020-01-09 2023-07-18 Battelle Memorial Institute Electrolytes for lithium-ion batteries operating at extreme conditions
EP4088338A1 (en) 2020-01-09 2022-11-16 Battelle Memorial Institute Electrolytes for lithium ion batteries with carbon and/or silicon anodes
EP3902052A1 (en) * 2020-04-22 2021-10-27 Solvay SA Anode-less lithium battery
KR20230122036A (ko) * 2020-12-16 2023-08-22 솔베이(소시에떼아노님) 리튬 금속 배터리용 전해질 조성물
KR102626621B1 (ko) * 2021-06-03 2024-01-17 성균관대학교산학협력단 리튬금속전지 및 이의 제조 방법
CN118140324A (zh) 2021-11-04 2024-06-04 西恩斯科公司 具有含（全）氟弹性体的保护层的二次电池
US20230163358A1 (en) * 2021-11-23 2023-05-25 Lin-Shu Du Non-aqueous ammonia electrolytes for lithium anode based primary and reserve batteries
US20230246230A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 Uchicago Argonne, Llc Electrolytes for lithium batteries
WO2023169844A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 Solvay Sa Liquid electrolyte for lithium metal batteries
KR20240030457A (ko) * 2022-08-30 2024-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 적층체의 제조 방법
FR3142293A1 (fr) * 2022-11-23 2024-05-24 Arkema France Electrolyte à haute concentration locale en LiFSI

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102017273A (zh) * 2008-04-28 2011-04-13 旭硝子株式会社 二次电池用非水电解液及二次电池
CN102089923A (zh) * 2008-07-09 2011-06-08 大金工业株式会社 非水系电解液
CN102473963A (zh) * 2009-06-30 2012-05-23 旭硝子株式会社 带电器件用电解液、锂二次离子电池用电解液以及二次电池
CN102593511A (zh) * 2010-12-22 2012-07-18 三星Sdi株式会社 用于锂二次电池的电解质和包括其的锂二次电池
US20130108932A1 (en) * 2010-07-21 2013-05-02 Asahi Glass Company, Limited Non-aqueous electrolyte solution for secondary batteries, and secondary battery
CN103283075A (zh) * 2010-12-28 2013-09-04 积水化学工业株式会社 锂离子二次电池
US20130337338A1 (en) * 2012-06-19 2013-12-19 Leyden Energy, Inc. Electrolytes including fluorinated solvents for use in electrochemical cells
KR20140038676A (ko) * 2012-09-21 2014-03-31 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 구비한 리튬 이차전지
WO2015046174A1 (ja) * 2013-09-24 2015-04-02 旭硝子株式会社 非水電解液二次電池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW434923B (en) 1998-02-20 2001-05-16 Hitachi Ltd Lithium secondary battery and liquid electrolyte for the battery
JP2008218387A (ja) 2006-12-22 2008-09-18 Daikin Ind Ltd 非水系電解液
JP2013211095A (ja) 2010-07-21 2013-10-10 Asahi Glass Co Ltd 二次電池用非水電解液および二次電池
US20150249269A1 (en) 2012-11-23 2015-09-03 Lg Chem, Ltd. Electrolyte for lithium secondary batteries and lithium secondary battery including the same
CN103972587A (zh) 2014-05-15 2014-08-06 上海空间电源研究所 一种具有高阻燃性能与电化学性能的电解液及锂离子电池

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102017273A (zh) * 2008-04-28 2011-04-13 旭硝子株式会社 二次电池用非水电解液及二次电池
CN102089923A (zh) * 2008-07-09 2011-06-08 大金工业株式会社 非水系电解液
CN102473963A (zh) * 2009-06-30 2012-05-23 旭硝子株式会社 带电器件用电解液、锂二次离子电池用电解液以及二次电池
US20130108932A1 (en) * 2010-07-21 2013-05-02 Asahi Glass Company, Limited Non-aqueous electrolyte solution for secondary batteries, and secondary battery
CN102593511A (zh) * 2010-12-22 2012-07-18 三星Sdi株式会社 用于锂二次电池的电解质和包括其的锂二次电池
CN103283075A (zh) * 2010-12-28 2013-09-04 积水化学工业株式会社 锂离子二次电池
US20130337338A1 (en) * 2012-06-19 2013-12-19 Leyden Energy, Inc. Electrolytes including fluorinated solvents for use in electrochemical cells
CN104737354A (zh) * 2012-06-19 2015-06-24 A123***有限责任公司 用于电化学电池的具有氟化溶剂的电解质
KR20140038676A (ko) * 2012-09-21 2014-03-31 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 구비한 리튬 이차전지
WO2015046174A1 (ja) * 2013-09-24 2015-04-02 旭硝子株式会社 非水電解液二次電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JENNIFER HEINE ET AL.: "《Fluoroethylene Carbonate as Electrolyte Additive in Tetraethylene Glycol Dimethyl Ether Based Electrolytes for Application in Lithium Ion and Lithium Metal Batteries》", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110612633A (zh) * 2017-03-23 2019-12-24 纳米技术仪器公司 不可燃准固体电解质及含有其的锂二次电池
CN110612633B (zh) * 2017-03-23 2023-09-12 纳米技术仪器公司 不可燃准固体电解质及含有其的锂二次电池
WO2018232863A1 (zh) * 2017-06-21 2018-12-27 苏州大学 一种锂硫电池电解液及其制备方法
CN113692665A (zh) * 2019-07-16 2021-11-23 株式会社Lg新能源 锂二次电池
CN113764728A (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 比亚迪股份有限公司 电解液以及锂金属电池
CN113764728B (zh) * 2020-06-01 2023-11-14 比亚迪股份有限公司 电解液以及锂金属电池
WO2022133641A1 (zh) * 2020-12-21 2022-06-30 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置和电子装置
CN112736286A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 浙江大学 一种含醚的电解液及其用途
CN113270644A (zh) * 2021-05-17 2021-08-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电解液及其制备方法和应用
CN115498264A (zh) * 2022-09-30 2022-12-20 吉林省东驰新能源科技有限公司 锂金属电池电解液、锂金属电池
CN115498264B (zh) * 2022-09-30 2023-12-01 吉林省东驰新能源科技有限公司 锂金属电池电解液、锂金属电池

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