DE102006046787A1

DE102006046787A1 - Elektrolyt für Lithiumionenbatterien

Info

Publication number: DE102006046787A1
Application number: DE102006046787A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Leitner; Helmut Dr. Möhwald; Bernd-Steffen von Dr. Bernstorff
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-04-03
Also published as: TW200830606A; WO2008040698A1

Abstract

N,N-Dimethylformamid (DMF) als Lösungsmittel oder Hauptlösungsmittelbestandteil eignet sich in Kombination mit Lithiumsalzen als Elektrolyt für Lithiumionenbatterien. Lithiumionenbatterien mit dem genannten Elektrolyt und einer mittleren Entladespannung von < 2,5 Volt sind insbesondere für den Einsatz in Elektrohybridfahrzeugen geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung stickstoffhaltiger organischer Lösungsmittel in Elektrolyten für Lithiumionenbatterien, Lithiumionenbatterien, die einen solchen Elektrolyten enthalten sowie deren Verwendung, beispielsweise in Elektrohybridfahrzeugen.
Als Lithiumionenbatterien werden wiederaufladbare Batterien (Sekundärbatterien) bezeichnet, bei denen Lithiumionen reversibel in Wirtsgitter (i.a. Graphit und LiCoO₂) intercaliert bzw. deintercaliert werden. Lithiumionenbatterien haben von allen bekannten (gängigen) wiederaufladbaren Batteriesystemen die höchste Energiedichte. Sie zeichnen sich weiterhin durch eine geringe Selbstentladung aus und zeigen keinen Memory-Effekt.
Aufgrund dieser Vorteile haben sich Lithiumionenbatterien vor allem in den Bereichen Kommunikation, Verbraucherelektronik und Datenverarbeitung, dem sogenannten 3C-Bereich (Communication, Consumer Electronics, Computing) durchgesetzt.
Wegen der hohen Reaktivität von Graphit-Intercalationsverbindungen als Anodenmaterialien und der Spannung von ca. 4 V können als Elektrolyte keine wasserhaltigen Systeme verwendet werden.
Als Elektrolyte werden derzeit Lithiumsalze, wie LiPF₆, aufgelöst in einem nichtwässrigen organischen Lösungsmittel mit hoher Dielektrizitätskonstante, verwendet. Als Lösungsmittel werden meist organische Carbonate wie Ethylencarbonat, Propylencarbonat oder γ-Butyrolacton verwendet. Wichtig ist bei diesen Lösungsmitteln der Zusatz einer weiteren Lösungsmittelkomponente zur Reduktion der Viskosität, beispielsweise Dimethoxyethan oder Diethylencarbonat. Besonders wichtig ist, dass der Elektrolyt im Betriebspotentialfenster stabil ist und sich nicht reduktiv oder oxidativ zersetzt. Dies bedeutet unter anderem, dass der Elektrolyt nahezu vollkommen wasserfrei sein muss (Wassergehalt unter 50 ppm). Während des ersten Ladens einer Lithiumionenbatterie sinkt das Potential an der Anode (negative Elektrode) kontinuierlich ab, bis es zur Lithiumionen-Intercalation kommt. Bei Graphit-Anoden wird dabei das Stabilitätsfenster des Elektrolyten verlassen und es kommt zur reduktiven Zersetzung des Elektrolyten. An der Oberfläche der Anode kommt es dabei zu einer Abscheidung von Lithiumionen-leitenden Zersetzungsprodukten. Dieser Prozess konsumiert neben der Elektrolytzersetzung auch Lithiumionen und resultiert in einem Verlust von reversibler Kapazität. Die reduktive Zersetzung des Elektrolyten findet bereits bei ca. 1 V vs. Li/Li⁺ und somit noch vor der ersten Lithiumionen-Intercalation statt. Die Reaktionsprodukte der Elektrolytreduktion formen im Idealfall einen anhaftenden elektronisch isolierenden aber Lithiumionen leitenden Film auf der Anode, welcher SEI (Solid-Electrolyte-Interface (Feststoff-Elektrolyt-Grenzfläche)) genannt wird. Dieser SEI-Film schützt den Elektrolyten aufgrund seiner isolierenden Eigenschaft vor weiterer reduktiver Zersetzung. Weiter schützt er die Anode vor Zerstörung durch Co-Intercalation von Lösungsmittelmolekülen. Sofern Anoden verwendet werden, die bei sehr niederen Potentialen Lithiumionen intercalieren, beispielsweise Graphit, ist die Ausbildung eines dichten und anhaftenden Films für einen sichern Betrieb der Lithiumionenbatterie absolut notwendig. Damit sich eine ausreichend gute SEI-Schicht ausbildet, ist die Verwendung des geeigneten Elektrolyten sehr wichtig. Die Auswahl an geeigneten Elektrolyten ist jedoch nicht groß, und so müssen oft nachteilige Effekte wie beispielsweise schlechte Leitfähigkeit in Kauf genommen werden. Gängige Elektrolytsysteme wie die genannten organischen Carbonatgemische besitzen geringe Leitfähigkeiten in der Größenordnung von nur einigen mS/cm. Der an der Anode gebildete SEI-Film ist bei höheren Temperaturen (80°C) instabil und beginnt sich mehr oder weniger schnell zu zersetzen. Dies ist ein großes Sicherheitsproblem und kann besonders bei Lithiumionenbatterien zu einer (explosionsartigen) Elektrolytzersetzung führen.
Um ein gutes Hochstromverhalten zu erreichen, ist ein Elektrolyt mit genügend hoher ionischer Leitfähigkeit bei gleichzeitiger Stabilität des Elektrolyten gegen Reduktion an der Anode notwendig. In US 5,300,376 wird die Verwendung von Acetonitril als hochleitendes Elektrolytlösungsmittel beschrieben. Als Elektroden werden u.a. Graphitanoden und LiCoO₂-Kathoden beschrieben. Acetonitril gilt jedoch als akut toxisch und entwickelt im Brandfall hochgiftige Blausäuredämpfe. In DE 102 153 05 ist die Verwendung einer Mischung aus Acetonitril/Dimethylcarbonat beschrieben. Aufgrund der guten Leitfähigkeit erlaubt dieser Elektrolyt ein verbessertes Hochstromverhalten in Lithiumionenzellen. Das Problem der Toxizität von Acetonitril wird jedoch nicht gelöst.
Es ist auch bekannt, gelierte oder feste Elektrolyte zu verwenden, beispielsweise LiPF₆ in Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Ethylencarbonat als Weichmacher. Diese Elektrolyte sind zwar auslaufsicher und meistens ungiftig, jedoch ist deren Leitfähigkeit relativ gering.
Es ist weiterhin bekannt, dass reines DMF bei Lithium(ionen)batterien mit Lithiummetall-, LiAl- oder Graphitanoden nicht eingesetzt werden kann, da es zu starker Elektrolytzersetzung kommt (Tobishima et al, Electrochimica Acta, 33 (1988) 239). DMF als Batterieadditiv in geringen Anteilen ist ebenfalls bekannt, siehe zum Beispiel US 2002/0098417A Aufgabe war es daher, weitere Elektrolyte für Lithiumionenbatterien zur Verfügung zu stellen, die zumindest teilweise die beschriebenen Nachteile der bekannten Systeme überwinden.
Es wurde gefunden, dass sich bestimmte stickstoffhaltige polare organische Lösungsmittel in Kombination mit darin gelösten Lithiumsalzen und bestimmten nichtgraphitischen Wirtsgitter-Materialien in besonderer Weise als Elektrolyte für Lithiumionenbatterien eignen.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von Elektrolyten umfassend eine Elektrolytflüssigkeit, die mindestens 50 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge an Lösungsmittel) N,N-Dimethylformamid (DMF) enthält, und ein oder mehrere Lithiumsalze als Leitsalze in Lithiumionenbatterien mit einer Spannung von unter 2,5 Volt.
Ein Elektrolyt auf Basis der genannten Lösungsmittel weist zahlreiche Vorteile auf. So ist er zum Beispiel dadurch gekennzeichnet, dass er sich weder an der Anode kathodisch noch an der Kathode anodisch zersetzt, dass seine Leitfähigkeit bei 25°C über 20 mS/cm liegt und er im Temperaturbereich von -50 bis +150°C flüssig bleibt.
Bevorzugt beträgt der Anteil an DMF in der Elektrolytflüssigkeit mindestens 75 Gew.-%, besonders bevorzugt 90 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 100 Gew.-%. In diesem Fall besteht die Elektrolytflüssigkeit im Wesentlichen aus DMF. Gegebenenfalls können auch Mischung mit weiteren geeigneten Lösungsmitteln eingesetzt werden, wobei aber DMF immer die Hauptkomponente darstellt. Geeignet als weitere Lösungsmittel sind niederviskose Lösungsmittel, wie Diethylencarbonat. Bevorzugt sind Elektrolyte, die keine höherviskosen organischen Carbonate, wie Ethylencarbonat, enthalten.
Neben der erfindungsgemäßen Elektrolytflüssigkeit enthält der Elektrolyt ein oder mehrere lithiumhaltige Elektrolytsalze, beispielsweise LiAlCl₄, LiClO₄, LiBF₄, LiPF₆, LiCl, LiGaCl₄, LiSCN, LiAlO₄, Lil, LiN(CF₃SO₂)₂, LiCF₃CF₂SO₃, LiCF₃SO₃, LiB(C₆H₅)₄, LiC₆F₅SO₃, LiCF₃SO₃, LiSO₃F, LiO₂CCF₃, vorzugsweise LiAlCl₄, LiClO₄, LiBF₄, LiPF₆ oder LiCl, besonders bevorzugt LiClO₄.
Die Konzentration des Elektrolytsalzes in der Elektrolytflüssigkeit liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,5 M bis 2,5 M, vorzugsweise 0,7 M bis 2,0 M, insbesondere 1,0 M bis 1,5 M.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist eine Lithiumionenbatterie, enthaltend eine oder mehrere Anoden, einen Elektrolyten, der ein lithiumhaltiges Elektrolytsalz und eine Elektrolytflüssigkeit mit einem Anteil von mindestens 50 Gew.-% DMF enthält, ein oder mehrere Separatoren, eine oder mehrere Kathoden und zwei oder mehrere Stromableiter.
Weitere Gegenstände der Erfindung sind ein Verfahren zur Verminderung des Innenwiderstands von Lithiumionenbatterien mit einer Spannung von unter 2,5 Volt, wobei der Batterie eine Elektrolytflüssigkeit mit einem Anteil von mindestens 50 Gew.-% DMF zugesetzt wird, sowie die Verwendung dieser Elektrolytflüssigkeit zur Verminderung des Innenwiderstandes von Lithiumionenbatterien mit einer Spannung von unter 2,5 Volt.
Als Anodenaktivmasse eignen sich Wirtsgitter-Materialien welche die Eigenschaft besitzen, Lithiumionen bei einem Potential von > 1 V gegen Li/Li⁺ reversibel einzulagern, bevorzugt ist Lithiumtitanat (Li₄Ti₅O₁₂), insbesondere mit Spinellstruktur.
Bei Lithiumtitanat-Spinell liegt die Einlagerungsspannung bei ca. 1,55 V gemessen gegen Li/Li⁺. Aufgrund dieses hohen Einlagerungspotentials ist die Bildung von Lithiumdendriten beim Ladevorgang auch bei höheren Ladeströmen sehr unwahrscheinlich. Lithiumtitanat-Anoden sind u.a. auch deswegen besonders gut für Hochstromanwendungen geeignet und können folglich bei deutlich höheren C-Raten geladen und entladen werden als Graphitintercalations-Anoden. Ein weiterer Vorteil der Lithiumtitanat-Aktivmasse ist, dass sie sich beim Laden (intercalieren) nicht ausdehnt (nicht "atmet"). Folglich ist Lithiumtitanat sehr zyklenstabil.
Die Verwendung von Lithiumtitanat als Anodenaktivmasse in Lithium-Polymerelektrolyt-Batterien ist beispielsweise in der US 5,766,796 beschrieben. Die Herstellung kann beispielsweise durch Erhitzen einer innig vermengten Mischung aus Li₂CO₃ und TiO₂ auf 800°C erfolgen. Die Struktur kann durch das Röntgenbeugungsmuster überprüft werden (siehe die genannte US-Schrift).
Zur Verbesserung der Leitfähigkeit kann ein Leitadditiv wie Ruß, Aktivkohle oder Graphit zugesetzt werden.
Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität wird vorzugsweise ein Binder zugesetzt, besonders bevorzugt Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polytetrafluorethylen (PTFE).
Als Separator eignen sich saugfähige, poröse Membranen, poröse Polymermembranen einschließlich Polyolefinmembranen, aber auch Keramikmembranen sowie Polymervliese und Glasfaservliese.
Die Kathodenaktivmasse besitzt im Allgemeinen die Eigenschaft, Lithiumionen bei einem Potential von 3,4 V bis 4,2 V gegen Li/Li⁺ reversibel einzulagern.
Als Kathodenaktivmasse eignet sich beispielsweise Lithiumcobaltoxid (LiCoO₂). LiCoO₂ lagert Lithiumionen beim Laden bzw. Entladen reversibel bei etwa 4,1 V vs. Li/Li⁺ aus bzw. ein. Weitere geeignete Beispiele sind LiNiO₂ und Lithiummanganat-Spinell (LiMn₂O₄). Oft werden die genannten Materialien auch mit diversen Übergangsmetallen dotiert, um ihre Eigenschaften wie Einlagerungspotential und elektronische Leitfähigkeit zu verbessern. Eine bevorzugte Kathodenaktivmasse ist Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄) mit Olivinstruktur, weil diese zum Beispiel frei von giftigen Schwermetallen ist. Die Kathodenaktivmasse LiFePO₄ wurde von Goodenough entwickelt (J. Electrochem. Soc., 144 (1997) 1609) und lagert Lithium bei einem Potential von ca. 3,5 V vs. Li/Li⁺ ein. Da LiFePO₄ elektronisch schlecht leitet, wird es oft als Kohlenstoffkomposit oder in Nanoteilchenform verwendet, um die Leitfähigkeit zu steigern. Scrosati beschrieb die Herstellung von LiFePO₄ in Form von kohlenstoffbeschichteten Nano-Fasern, um die Oberfläche zu maximieren und Lithiumdiffusionswege im Lithiumeisenphosphat zu minimieren. Dadurch wird eine beträchtliche Steigerung der Hochstromeignung erreicht (Scrosati et al, Electrochemical and Solid State Letters, 8 (2005) A484).
Bevorzugt wird die Kathode in der erfindungsgemäßen Batterie in Relation zur Anode bezüglich der Kapazität um 0 bis 100%, vorzugsweise 30% überdimensioniert.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Anodenaktivmasse ein Wirtsgitter-Material, welches die Eigenschaft besitzt, Lithiumionen bei einem Potential von > 1 V Li/Li⁺ reversibel ein- und auszulagern, und die Kathodenaktivmasse enthält ein Material, welches die Eigenschaft besitzt, Lithiumionen bei einem Potential von 3,4 V bis 4,2 V gegen Li/Li⁺ reversibel einzulagern.
Besonders bevorzugt enthält die Anodenaktivmasse Li₄TiO₁₂ und die Kathodenaktivmasse LiFePO₄, LiCoO₂, LiNiO₂ und/oder LiMnO₂.
Ganz besonders bevorzugt enthält die Anodenaktivmasse Li₄TiO₁₂ und die Kathodenaktivmasse LiFePO₄.
Bevorzugt bestehen die Anoden- und Kathodenaktivmassen im Wesentlichen aus den angegebenen Materialien.
Als Stromableiter kann jedes geeignete Material verwendet werden. Ein Vorteil bei Verwendung von Lithiumtitanat als Anodenmaterial ist, dass als Metallableiter auch Aluminium oder Aluminium-Legierungen eingesetzt werden können, was zu einer Gewichtserspanis führt.
Der Stromableiter liegt in einer bevorzugten Ausführungsform als Folie, als Platte, als Gitter oder als Streckmetall vor und ist doppelseitig in monopolarer Bauweise mit dem Aktivmaterial beschichtet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Stromableiter in Form einer Folie oder Platte vor, wobei er in bipolarer Bauweise auf der Vorderseite je mit der Anodenaktivmasse und auf der Rückseite mit dem Kathodenaktivmaterial beschichtet wurde.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Batterie aufgebaut aus einer Anode und einer Kathode in monopolarem Aufbau und mindestens einer bipolaren Platte, die zwischen den zwei monopolaren Platten positioniert wird. Um einen elektronischen Kontakt/Kurzschluss der Platten zu vermeiden, wird zwischen zwei sich gegenüberliegenden Platten ein elektrolytgetränkter Separator positioniert. Um einen ionischen Kurzschluss/Kontakt der einzelnen Zellen zu vermeiden, ist besonders darauf zu achten, dass sich die Separatoren (bzw. die einzelnen Elektrolyt-Kompartimente) untereinander nicht berühren.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Anodenaktivmasse aus Li₄Ti₅O₁₂, die Kathodenaktivmasse besteht aus LiFePO₄ und der Elektrolyt besteht vorzugsweise aus DMF und LiClO₄ oder LiAlCl₄, Der Separator ist in dieser Ausführungsform bevorzugt ein Polyolefin-Vlies oder eine poröse Polyolefin-Membran.
Die erfindungsgemäße wiederaufladbare Batterie eignet sich für alle Anwendungsgebiete, insbesondere für Elektrofahrzeuge einschließlich Elektrohybridfahrzeuge (Autos, Roller, Fahrräder), elektrische Werkzeuge (z. B. Elektrobohrmaschinen) oder Puffer-Akkus für USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung).
Die Erfindung wird durch die Beispiele näher erläutert, ohne sie dadurch zu beschränken.
Beispiel 1:
In diesem Beispiel wird die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeit eines konventionellen Standardelektrolyten (Ethylencarbonat-Diethylencarbonat 1:1, 1M LiClO₄) mit dem Elektrolyten der Erfindung (DMF, 1M LiClO₄) verglichen (siehe 1). Der DMF-Elektrolyt zeichnet sich dadurch aus, dass seine Leitfähigkeit im gesamten Temperaturbereich deutlich höher ist als die des Standardelektrolyts. Beispielsweise ist die Leitfähigkeit des DMF-basierenden Elektrolyts bei Raumtemperatur etwa viermal höher, als die des Standardelektrolyten.
In 1 ist ein Vergleich der temperaturabhängigen Leitfähigkeiten des DMF-Elektrolyten und eines konventionellen EC:DEC-Elektrolyten gezeigt.
Beispiel 2:
Herstellung der Anode:
Um die Aktivmasse der Anode herzustellen wurden 91% Lithiumtitanat, 6% Leitruß Printex XE2 (Degussa) und 3% PVdF (Aldrich) gut vermischt. Anschließend wurde unter Rühren N-Methylpyrrolidon (NMP) zugetropft, bis sich eine honigartige Konsistenz einstellte. Die Masse wurde 24 Stunden gerührt, um eine möglichst homogene Masse zu erzeugen. Diese Masse wurde mit einem Rakelmesser auf den Stromableiter (Al-Folie) aufgetragen, um eine ca. 100 μm dicke Beschichtung zu erzeugen. Anschließend wurde die Elektrode bei 120°C für einige Stunden getrocknet.
2 demonstriert die hervorragende kathodische Stabilität des Elektrolyten an der Anode und die verbesserte Elektrodenkinetik aufgrund der hervorragenden Elektrolytleitfähigkeit. Um die kathodischen elektrochemischen Eigenschaften eindeutig beschreiben zu können wurde eine Laborglaszelle in Drei-Elektrodenanordnung verwendet. Als Gegenelektrode wurde eine leicht überdimensionierte Kathode bestehend aus LiFePO₄ verwendet. Als Referenzelektrode wurde eine Li/Li⁺-Elektrode verwendet, die über eine Salzbrücke mit dem Elektrolyten verbunden war. Die Zelle ist dadurch gekennzeichnet, dass

• das Aktivmaterial der Anode nanoteiliges Li₄Ti₅O₁₂, bezogen von der Firma NEI ist,
• der Elektrolyt ein 1M Lithiumsalz gelöst in einem Lösungsmittel ist,
• wobei das Lösungsmittel DMF ist (Wassergehalt unter 1000 ppm) und
• das Elektrolytsalz LiClO₄ ist.

In 2 ist ein Cyclovoltammogramm der Elektrode aus Beispiel 2, bei einem Spannungsvorschub von 50 μV/s gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Herstellung der Anode
Die Anode wurde wie in Beispiel 2 hergestellt, es wurde jedoch en konventioneller Karbonatelektrolyt verwendet.
3 zeigt, dass die Kinetik der Elektrode gehemmter ist als in Beispiel 2, gekennzeichnet durch eine deutliche Verbreiterung der Peaks. Zur elektrochemischen Charakterisierung wurde dieselbe Laborglaszelle verwendet wie in Beispiel 2. Die Zelle ist dadurch gekennzeichnet, dass

• das Aktivmaterial der Anode nanoteiliges Li₄Ti₅O₁₂, bezogen von der Firma NEI ist,
• der Elektrolyt ein 1M Lithiumsalz gelöst in einem Lösungsmittel ist,
• wobei das Lösungsmittel EC:DEC ist (Wassergehalt unter 1500 ppm) und
• das Elektrolytsalz LiClO₄ ist.

In 3 ist ein Cyclovoltammogramm der Elektrode aus Vergleichsbeispiel 2 bei einem Spannungsvorschub 50 μV/s gezeigt.
Beispiel 3
Herstellung der Kathode
Die Kathode wurde sinngemäß wie die Anode in Beispiel 2 hergestellt, anstelle von Lithiumtitanat wurde jedoch Lithiumeisenphosphat verwendet.
4 zeigt, dass der Elektrolyt an der Kathode hervorragende anodische Stabilität zeigt, sogar noch bei einem Potential von 600 mV über der Lithium(de)interkalation an der Kathode. Zur elektrochemischen Charakterisierung wurde dieselbe Laborglaszelle verwendet wie in Beispiel 2. Die Zelle ist dadurch gekennzeichnet, dass

• das Aktivmaterial der Kathode nanoteiliges, kohlenstoffbeschichtetes LiFePO₄, bezogen von der Firma NEI ist,
• der Elektrolyt ein 1M Lithiumsalz gelöst in einem Lösungsmittel ist,
• wobei das Lösungsmittel DMF ist (Wassergehalt unter 1500 ppm) und
• das Elektrolytsalz LiClO₄ ist.

In 4 ist ein Cyclovoltammogramm der Elektrode aus Beispiel 3 bei einem Spannungsvorschub von 50 μV/s gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Herstellung der Kathode
Die Kathode wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, es wurde jedoch ein konventioneller Karbonatelektrolyt verwendet.
5 zeigt, dass die Kinetik der Elektrode gehemmter ist als in Beispiel 3, gekennzeichnet durch eine leichte Verbreiterung der Peaks. Zur elektrochemischen Charakterisierung wurde dieselbe Laborglaszelle verwendet wie in Beispiel 3. Die Zelle ist dadurch gekennzeichnet, dass

• das Aktivmaterial der Kathode nanoteiliges kohlenstoffbeschichtetes LiFePO₄, bezogen von der Firma NEI ist,
• der Elektrolyt ein 1M Lithiumsalz gelöst in einem Lösungsmittel ist,
• wobei das Lösungsmittel EC:DEC ist (Wassergehalt unter 1500 ppm) und
• das Elektrolytsalz LiClO₄ ist.

In 5 ist ein Cyclovoltammogramm der Elektrode aus Vergleichsbeispiel 3 bei einem Spannungsvorschub von 50 μV/s gezeigt.

Claims

Verwendung von Elektrolyten umfassend eine Elektrolytflüssigkeit, die mindestens 50 Gew.-% N,N-Dimethylformamid (DMF) enthält, und ein oder mehrere Lithiumsalze als Leitsalze in Lithiumionenbatterien mit einer Spannung von unter 2,5 Volt.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Anteil des DMF an der Elektrolytflüssigkeit mindestens 90 Gew.-% beträgt.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Batterie eine Anodenaktivmasse enthält, die ein Wirtsgitter-Material mit der Eigenschaft, Lithiumionen bei einem Potential von > 1 V gegen Li/Li⁺ reversibel ein- und auszulagern, umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 3, wobei das Wirtsgitter-Material Li₄TiO₁₂ ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Batterie eine Kathodenaktivmasse enthält, die ein Material mit der Eigenschaft, Lithiumionen bei einem Potential von 3,4 V bis 4,2 V gegen Li/Li⁺ reversibel einzulagern, umfasst.
Verwendung nach Anspruch 5, wobei das Material aus der Gruppe LiFePO₄, LiCoO₂, LiNiO₂ und LiMn₂O₄ gewählt wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Leitsalze ein oder mehrere Salze aus der Gruppe LiAlCl₄, LiClO₄, LiBF₄, LiPF₆ und LiCl gewählt werden.
Lithiumionenbatterie, enthaltend eine oder mehrere Anoden, einen Elektrolyten, der ein lithiumhaltiges Elektrolytsalz und eine Elektrolytflüssigkeit mit einem Anteil von mindestens 50 Gew.-% DMF enthält, ein oder mehrere Separatoren, eine oder mehrere Kathoden und zwei oder mehrere Stromableiter.
Verwendung einer Lithiumionenbatterie gemäß Anspruch 8 für Elektrohybridfahrzeuge, elektrische Werkzeuge und Puffer-Akkus für USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung).
Verfahren zur Verminderung des Innenwiderstandes von Lithiumionenbatterien mit einer Spannung von unter 2,5 Volt, wobei der Batterie eine Elektrolytflüssigkeit mit einem Anteil von mindestens 50 Gew.-% DMF zugesetzt wird.