DE602006000279T2

DE602006000279T2 - Elektrolyt für eine Lithiumbatterie und Lithiumbatterie denselben enthaltend

Info

Publication number: DE602006000279T2
Application number: DE602006000279T
Authority: DE
Inventors: Kyoung-Han Kiheung-Eup Yongin-City Yew; Eui-Hwan Kiheung-Eup Yongin-City Song; Cheol-Soo Kiheung-Eup Yongin-City Jung; Yong-Beom Kiheung-Eup Yongin-City Lee
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: US20140227590A1; DE602006000279D1; JP4535390B2; US20060194118A1; KR101191636B1; CN1866605B; JP2006245001A; CN1866605A; US9590271B2; EP1696501A1; KR20060095221A; EP1696501B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrolyt für eine Lithiumbatterie und eine denselben enthaltende Lithiumbatterie, insbesondere einen Elektrolyt, der die Sicherheit der Batterie verbessert.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aufgrund von Fortschritten auf dem Gebiet der Hightech-Elektronikindustrie werden tragbare elektronische Vorrichtungen kleiner und leichter. Infolgedessen werden tragbare elektronische Vorrichtungen immer häufiger eingesetzt. Der gestiegene Bedarf an Batterien mit hoher Energiedichte, die als Energiequellen für diese tragbaren elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, führte zu den jüngsten Untersuchungen über Lithiumsekundärbatterien.
Lithiumsekundärbatterien weisen durchschnittliche Entladungspotentiale von circa 4 V, insbesondere von 3,7 V, auf. Für die digitale Entwicklung sind diese Lithiumsekundärbatterien von grundlegender Bedeutung, da sie unverzichtbare Energiequellen für tragbare digitale Vorrichtungen, wie etwa „3C"-Vorrichtungen, das heißt, Mobiltelefone, Notebook-Computer und Camcorder, sowie für andere tragbare elektronische Vorrichtungen sind.
Außerdem wurden Untersuchungen über Batterien durchgeführt, die darauf abzielten, effiziente Sicherheitseigenschaften, wie den Schutz vor Überladung, zu entwickeln. Wird eine Batterie überladen, so werden überschüssige Lithiumionen auf der positiven Elektrode abgeschieden und werden überschüssige Lithiumionen in der negative Elektrode eingelagert, wodurch die positive und die negative Elektrode thermisch unstabil werden. Aufgrund der Zersetzung des elektrolytischen, organischen Lösungsmittels, die zu einem thermischen Durchgehen führen kann, welches die Sicherheit der Batterie beträchtlich mindern kann, kann es zu einer Explosion kommen.
Zur Überwindung dieser Probleme wurde dem Elektrolyten eine aromatische Verbindung, wie ein Oxidations-Reduktionsmittel oder ein „Redox-Shuttle-Additiv", beigemengt. Beispielsweise offenbart das an Shimizu erteilte US-Patent Nr. 5,709,968 die Verwendung einer Benzolverbindung wie 2,4-Difluoranisol in einer nicht-wässrigen Lithiumionensekundärbatterie, welche ein durch einen Überladungsstrom ausgelöstes thermisches Durchgehen verhindert. Ferner offenbart das an Mao erteilte US-Patent Nr. 5,879,834 die Verwendung elektrochemisch polymerisierter aromatischer Verbindungen wie Biphenyl, 3-Chlorthiophen, Furan, etc., welche die Sicherheit der Batterie durch die Erhöhung des Innenwiderstandes der Batterie während außergewöhnlicher Überladungsbedingungen verbessert. Im Stand der Technik sind mehrere verschiedene Elektrolytzusammensetzungen, die nicht-wässrige, organische Lösungsmittel und Lithiumsalze aufweisen, offenbart, so z. B. in US 2006/035144 , WO 2005/117198 , US 2005/123835 , US 4808497 , US 6045952 , US 5 681 580 , WO 2004/053904 , WO 03/081620 , WO 99/59218 , US 20011006751 , EP0829911 , US 5154992 , US 4737424 , US 4609600 , US 6509120 und EP 0951085 . Die Sicherheit während einer Überladung ist jedoch immer noch verbesserungsbedürftig. Redox-Shuttle-Additive erhöhen aufgrund der durch die Oxidations-Reduktionsreaktion produzierten Hitze schnell die Temperatur in der Batterie. Außerdem schließt das Additiv durch schnelles und gleichmäßiges Schmelzen des Separators die Poren des Separators, so dass Überladungsreaktionen verhindert werden. Die Polymerisierungsreaktion dieser Redox-Shuttle-Additive verbraucht den Überladungsstrom, so dass die Sicherheit der Batterie verbessert wird.
Der Bedarf an Batterien mit hohen Kapazitäten steigt jedoch, und diese Redox-Shuttle-Additive können nicht den hohen Grad an Sicherheit bereitstellen, der für derartige Batterien mit hohen Kapazitäten erforderlich ist. Deswegen besteht Bedarf an einem Elektrolyt, der eine Überladung verhindern und die Sicherheit der Batterie gewährleisten kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Elektrolyt für eine Lithiumbatterie bereitgestellt, wobei der Elektrolyt aufweist:
ein nicht-wässriges, organisches Lösungsmittel;
ein Lithiumsalz;
ein erstes Additiv, welches einen Chelatkomplex mit einem Übergangsmetall ausbilden kann, wobei das erste Additiv bei Spannungen von circa 2,5 bis circa 4,8 V stabil ist,
und wobei das erste Additiv eine Verbindung aufweist, die aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen, die durch die Formeln 4 bis 26 dargestellt sind, ausgewählt ist:

; und
ein zweites Additiv, welches ein Übergangsmetall von einer positiven Elektrode freisetzen kann und aus der Gruppe bestehend aus Phenylacetat, Benzylbenzoat, Ethylacetat, 1-Naphthylacetat, 2-Chromanon und Ethylpropionat ausgewählt ist. Das erste Additiv kann im Elektrolyt in einer Menge von circa 0,1 Gew.-% bis circa 10 Gew.-%, vorzugsweise von circa 1 Gew.-% bis circa 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von circa 3 Gew.-% bis circa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, vorliegen.
Das zweite Additiv kann im Elektrolyt in einer Menge von circa 1 bis circa 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise von circa 1 bis circa 7 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt von circa 3 bis circa 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, vorliegen.
Das Lithiumsalz kann aus der Gruppe bestehend aus LiPF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAsF₆, LiClO₄, LiCF₃SO₃, Li(CF₃SO₂)₂N, LiC₄F₉SO₃, LiAlO₄, LiAlCl₄, LiCl, Lil, LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2x+1SO₂) und Gemischen derselben ausgewählt sein, wobei x und y natürliche Zahlen sind.
Das Lithiumsalz kann eine Konzentration einer molaren Masse M von circa 0,6 M bis circa 2,0 M, vorzugsweise von 0,7 M bis circa 1,6 M aufweisen.
Das nicht-wässrige, organische Lösungsmittel kann aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Ester, Ethern, Ketonen und Gemischen derselben ausgewählt sein. Die Carbonate können aus der Gruppe bestehend aus Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Dipropylcarbonat (DPC), Methylpropylcarbonat (MPC), Ethylpropylcarbonat (EPC), Methylethylcarbonat (MEC), Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC) und Gemischen derselben ausgewählt sein. Die Ester können aus der Gruppe bestehend aus n-Methylacetat, n-Ethylacetat, n-Propylacetat und Gemischen derselben ausgewählt sein. Das nicht-wässrige, organische Lösungsmittel kann ein Carbonat aufweisen, welches ein Gemisch aus Kettencarbonaten und cyclischen Carbonaten aufweist, wobei das Volumenverhältnis der Kettencarbonate zu den cyclischen Carbonaten im Bereich von circa 1:1 bis circa 1:9 liegt.
Das nicht-wässrige Lösungsmittel kann ein Gemisch aus einem Carbonatlösungsmittel
und aus einem aromatischen Kohlenwasserstofflösungs-mittel aufweisen. Das Volumenverhältnis des Carbonatlösungsmittels zum aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel kann im Bereich von circa 1:1 bis circa 30:1 liegen. Das aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel kann aus der Gruppe bestehend aus den Lösungsmitteln, welche durch die Formel 27 dargestellt sind, ausgewählt sein:
wobei q eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist und R10 aus der Gruppe bestehend aus Halogenen und C₁- bis C₁₀-Alkylen ausgewählt ist. Das aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel kann aus der Gruppe bestehend aus Benzol, Fluorbenzol, Toluol, Trifluortoluol, Chlorbenzol, Xylol und Gemischen derselben ausgewählt sein.
Der Elektrolyt kann weiterhin ein drittes Additiv aufweisen, das aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, welche Halogensubstituenten aufweisen, Carbonaten, welche Cyano (CN)-Substituenten aufweisen, Carbonaten, welche Nitro (NO₂)-Substituenten aufweisen, Vinylencarbonat, Divinylsulfon, Ethylensulfit und Gemischen derselben ausgewählt ist. Das dritte Additiv kann aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen, die durch die Formel 28 dargestellt sind, ausgewählt sein:
wobei X1 aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Cyano (CN)-Gruppen und Nitro (NO₂)-Gruppen ausgewählt ist. Das dritte Additiv kann Fluorethylencarbonat sein. Vorzugsweise ist das erste Additiv Succinonitril und ist das zweite Additiv Phenylacetat.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Lithiumbatterie bereitgestellt, welche aufweist:
einen vorbeschriebenen Elektrolyt;
eine positive Elektrode, die ein positives aktives Material aufweist, welches fähig zur Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen ist; und
eine negative Elektrode, die ein aktives Material aufweist, welches aus der Gruppe bestehend aus Materialien, die fähig zur Interkalation/Deinterkalation von Lithiumionen sind, aus Lithiummetallen, lithiumhaltigen Legierungen und Materialien, die lithiumhaltige Verbindungen durch die reversible Reaktion mit Lithium ausbilden können, ausgewählt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Diese und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden, zusammen mit den beigefügten Figuren, unter Bezugnahme auf die folgende, ausführliche Beschreibung besser verständlich, wobei:
1 eine Querschnittdarstellung einer Lithiumbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm der voltammetrischen Messungen an einer gemäß dem Versuchsbeispiel 1 hergestellten Lithiumsekundärbatterie zeigt; und
3 ein Diagramm der Strom-, Temperatur- und Spannungseigenschaften zeigt, die während der Überladung von gemäß dem Beispiel 2 und dem Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Lithiumbatterien bei 1,5 C gemessen wurden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ER-FINDUNG
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden nun Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen an den beschriebenen Ausführungen vorgenommen werden können, und dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Ausführungsformen dienen vielmehr lediglich erläuternden Zwecken.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrolyt für eine Lithiumbatterie. 1 zeigt eine Querschnittdarstellung einer nicht-wässrigen Lithiumsekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Batterie 1 weist eine in einem Batteriegehäuse 10 enthaltene Elektrodenanordnung 8 auf. Die Elektrodenanordnung 8 weist eine positive Elektrode 2, eine negative Elektrode 4 und einen Separator 6, der jeweils zwischen der positiven Elektrode 2 und der negativen Elektrode 4 angeordnet ist, auf. Die positive Elektrode 2 und die negative Elektrode 4 weisen jeweils aktive Materialien auf, die fähig zur Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen sind. Der Separator kann Polyethylen, Polypropylen oder eine Kombination derselben aufweisen.
Ein Elektrolyt wird in das Batteriegehäuse 10 eingespritzt und durchtränkt die positive Elektrode 2 und die negative Elektrode 4 sowie den Separator 6. Das Batteriegehäuse 10 wird mit einer Deckplatte 12 und einer Dichtung 14 abgedichtet. Die Deckplatte 12 weist eine (nicht gezeigte) Sicherheitsentlüftung zur Abgabe von Überdruck auf und weist eine Bleiplatte 24 und eine Isolierplatte 26, welche zwischen der Bleiplatte 24 und der Deckplatte 12 angeordnet ist, auf. Eine positive Anschlussfahne 18 wird an der positiven Elektrode 2 befestigt, während eine negative Anschlussfahne 20 an der negativen Elektrode 4 befestigt wird. Der negative Anschluss 22 wird über die negative Anschlussfahne 20 mit der Elektrodenanordnung 8 elektrisch verbunden. Das Batteriegehäuse 10, welches als positiver Anschluss fungiert, wird über die positive Anschlussfahne 18 mit der Elektrodenanordnung 8 elektrisch verbunden.
Die Temperatur in Lithiumsekundärbatterien steigt während einer Überladung aufgrund eines fehlerhaften Betriebs oder eines Versagens der Batterie oder wenn aufgrund eines Fehlers im Batterieaufbau Kurzschlüsse auftreten, abrupt an. Dieser abrupte Temperaturanstieg führt zu einem thermischen Durchgehen. Während einer Überladung werden überschüssige Lithiumionen von der positiven Elektrode freigesetzt und auf der Oberfläche der negativen Elektrode abgeschieden, wodurch die positive und die negative Elektrode unstabil werden. Infolgedessen lassen exotherme Reaktionen die Temperatur in der Batterie rasch ansteigen, wodurch es zu einem thermischen Durchgehen kommt und Feuer und Rauch erzeugt werden. Derartige exotherme Reaktionen können die Pyrolyse des Elektrolyts, Reaktionen zwischen dem Elektrolyt und Lithium, Oxidationsreaktionen des Elektrolyts und der positiven Elektrode, Reaktionen zwischen dem Elektrolyt und Sauerstoffgas, welches aufgrund der Pyrolyse des positiven aktiven Materials erzeugt wird, etc. umfassen.
Angesichts dieser Probleme wurden verschieden Additive untersucht, einschließlich überladungshemmender Additive und Additive, die die Sicherheit der Batterie verbessern, wenn diese bei hohen Temperaturen gelagert wird. Obwohl diese Additive ihren Bestimmungszweck erfüllen, weisen sie dennoch andere Defizite auf. Beispielsweise mindern überladungshemmende Additive, wie Phenylacetat, die Sicherheit der Batterie, wenn diese bei hohen Temperaturen gelagert wird. Außerdem führen Metallverunreinigungen, die nach der Herstellung der Batterie bestehen bleiben, zu Spannungsabfällen.
Die Elektrolyte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen erste Additive auf, welche die Metalle oder Metallverunreinigungen, die während einer Überladung oder einer Lagerung bei hohen Temperaturen von der positiven Elektrode freigesetzt werden, einfangen. Diese ersten Additive sind bei Spannungen von circa 2,5 bis circa 4,8 V stabil und können Chelatkomplexe mit chelatisierenden Metallen ausbilden. Das erste Additiv fängt Metalle, wodurch Spannungsabfälle verhindert werden und die Sicherheitsrisiken reduziert werden, die durch die Abscheidung von Metall auf der negativen Elektrode, welche zu Kurzschlüssen führen kann, hervorgerufen werden. Insbesondere gewährleisten die ersten Additive die Sicherheit der Batterie, wenn diese bei hohen Temperaturen gelagert wird. Das erste Additiv weist eine Verbindung auf, die aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen, welche durch die folgenden Formeln 4 bis 26 dargestellt sind, ausgewählt ist:
In den oben stehenden Formeln 4 bis 26 ist Me Methyl und Ph Phenyl.
Gemäß einer Ausführungsform liegt das erste Additiv in einer Menge von circa 0,1 bis circa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, vor. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt das erste Additiv in einer Menge von circa 1 bis circa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, vor. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform liegt das erste Additiv in einer Menge von circa 3 bis circa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, vor. Liegt das erste Additiv in einer Menge von unter circa 0,1 Gew.-% vor, so ist die Wirkung der Zugabe vernachlässigbar. Liegt das erste Additiv in einer Menge von über circa 10 Gew.-% vor, so verschlechtert sich die Zyklenlebensdauer bei Ladung und Entladung.
Der Elektrolyt weist weiterhin ein zweites Additiv auf, welches ein Übergangsmetall von der positiven Elektrode freisetzen kann. Die Kombination aus dem ersten Additiv, welches einen Chelatkomplex ausbilden kann, mit dem zweiten Additiv wandelt den durch einen internen Kurzschluss verursachten Überladungsmodus im Wesentlichen in den Shutdown-Modus um, wodurch die Sicherheit während einer Überladung garantiert ist.
Das zweite Additiv ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylacetat, Benzylbenzoat, Ethylacetat, 1-Naphthylacetat, 2-Chromanon und Ethylpropionat ausgewählt.
Gemäß einer Ausführungsform liegt das zweite Additiv in einer Menge von circa 1 bis circa 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, vor. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt das zweite Additiv in einer Menge von circa 1 bis circa 7 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, vor. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform liegt das zweite Additiv in einer Menge von circa 3 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, vor. Liegt das zweite Additiv in einer Menge von unter circa 1 Gewichtsteil vor, so wird eine Überladung nicht substanziell gehemmt. Liegt das zweite Additiv in einer Menge von über circa 10 Gewichtsteilen vor, so kann sich die Zyklenlebensdauer verschlechtern.
Der Elektrolyt weist weiterhin ein nicht-wässriges, organisches Lösungsmittel und ein Lithiumsalz auf. Das Lithiumsalz stellt die Lithiumionen in der Batterie bereit, was die Grundoperation der Lithiumbatterie ermöglicht. Das nicht-wässrige Lösungsmittel ist das Mittel, welches die Ionen, die an der elektrochemischen Reaktion beteiligt sein können, mobilisiert.
Nicht einschränkende Beispiele geeigneter Lithiumsalze umfassen LiPF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAsF₆, LiClO₄, LiCF₃SO₃, Li(CF₃SO₂)₂N, LiC₄F₉SO₃, LiAlO₄, LiAlCl₄, LiN(C_xF_2x+1SO₂)(CyF_2y+1SO₂), LiCl, Lil und Gemische derselben, wobei x und y natürliche Zahlen sind.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Konzentration des Lithiumsalzes im Bereich von circa 0,6 bis circa 2,0 M. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Konzentration des Lithiumsalzes im Bereich von circa 0,7 bis circa 1,6 M. Liegt die Konzentration des Lithiumsalzes unter circa 0,6 M, so verschlechtert sich die Leistung des Elektrolyts aufgrund seiner Ionenleitfähigkeit. Liegt die Konzentration des Lithiumsalzes über circa 2,0 M, so sinkt die Beweglichkeit der Lithiumionen aufgrund der erhöhten Viskosität des Elektrolyts.
Das nicht-wässrige, organische Lösungsmittel kann Carbonate, Ester, Ether, Ketone und Gemische derselben aufweisen. Nicht einschränkende Beispiele geeigneter Carbonate umfassen Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Dipropylcarbonat (DPC), Methylpropylcarbonat (MPC), Ethylpropylcarbonat (EPC), Methylethylcarbonat (MEC), Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC) und Butylencarbonat (BC). Nicht einschränkende Beispiele von Ester umfassen n-Methylacetat, n-Ethylacetat, n-Propylacetat.
Gemäß einer Ausführungsform weist das organische Lösungsmittel ein Gemisch aus einem Kettencarbonat und einem cyclischen Carbonat auf. Gemäß dieser Ausführungsform liegt das Volumenverhältnis des cyclischen Carbonats zum Kettencarbonat im Bereich von circa 1:1 bis circa 1:9. Liegt das Volumenverhältnis des cyclischen Carbonats zum Kettencarbonat innerhalb dieses Bereichs und wird das Gemisch als Elektrolyt verwendet, so verbessert sich die Leistung des Elektrolyts.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Elektrolyt weiterhin ein Gemisch aus Carbonatlösungsmitteln und aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln aufweisen, wie diejenigen, die durch die Formel 27 dargestellt sind:
In Formel 27 ist R10 eine Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus Halogenen und C₁- bis C₁₀-Alkylen ausgewählt ist, und ist q eine ganze Zahl von 0 bis 6. Nicht einschränkende Beispiele aromatischer Kohlenwasserstofflösungsmittel, welche zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Benzol, Fluorbenzol, Toluol, Trifluortoluol, Chlorbenzol und Xylol.
Das Volumenverhältnis der Carbonatlösungsmittel zu den aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln liegt im Bereich von circa 1:1 bis circa 30:1. Liegt das Volumenverhältnis der Carbonatlösungsmittel zu den aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln innerhalb dieses Bereichs und wird das Gemisch als Elektrolyt verwendet, so verbessert sich die Leistung des Elektrolyts.
Der Elektrolyt kann weiterhin ein drittes Additiv aufweisen, welches eine Verbindung aufweist, die aus der Gruppe bestehend aus Vinylencarbonat, Divinylsulfon, Ethylensulfit und Carbonaten, die Substituenten aufweisen, welche aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Cyano (CN)-Gruppen und Nitro (NO₂)-Gruppen ausgewählt sind, ausgewählt ist. Dieses dritte Additiv verbessert die elektrochemischen Eigenschaften der Batterie. Beispielsweise hemmt das dritte Additiv die Quellung bei hohen Temperaturen und erhöht die Kapazität, die Zyklenlebensdauer und das Tieftemperaturverhalten. Gemäß einer Ausführungsform weist das dritte Additiv ein Carbonatadditiv auf. Nicht einschränkende Beispiele geeigneter Carbonatadditive umfassen Ethylencarbonatderivate, wie Fluorethylencarbonat, und die Verbindungen, die durch die Formel 28 dargestellt sind:
In Formel 28 ist X1 aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Cyano (CN)-Gruppen und Nitro (NO₂)-Gruppen ausgewählt.
Der Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die Zugabe der Additive und des Lithiumsalzes zu einem nicht-wässrigen, organischen Lösungsmittel hergestellt. Alternativ können die Additive zu einer im organischen Lösungsmittel gelösten Lithiumsalzlösung zugegeben werden. In welcher Reihenfolge das Lithiumsalz und die Additive zugegeben werden, ist unwesentlich.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Lithiumbatterie den erfindungsgemäßen Elektrolyt auf. Gemäß dieser Ausführungsform weist das positive aktive Material eine lithiierte Interkalationsverbindung auf, die fähig zur Interkalation/Deinterkalation von Lithium ist. Das negative aktive Material ist aus der Gruppe bestehend aus kohlenstoffhaltigen Materialien, die fähig zur Interkalation/Deinterkalation von Lithium sind, Lithiummetallen, lithiumhaltigen Legierungen und Materialien, welche durch die Reaktion mit Lithium lithiumhaltige Verbindungen reversibel ausbilden können, ausgewählt.
Die Lithiumbatterie kann entweder eine Lithiumprimärbatterie oder eine Lithiumsekundärbatterie sein.
Die Lithiumbatterien gemäß der vorliegenden Erfindung weisen im Vergleich zu Batterien, welche konventionelle nicht-wässrige Elektrolyte aufweisen, ein verbessertes Überladungshemmungsverhalten auf.
Die folgenden Beispiele, Versuchsbeispiele und Vergleichsbeispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung noch weiter und werden lediglich zu veranschaulichenden Zwecken dargelegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele, Versuchsbeispiele und Vergleichsbeispiele beschränkt.
Vergleichsbeispiel 1
94 g LiCoO₂ als positives aktives Material, 3 g Super P (Acetylenruß) als Leitmittel und 3 g Polyvinylidenfluorid (PVdF) als Binder wurden in N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) gemischt, um einen dünnen positiven Elektrodenbrei herzustellen. Der dünne Brei wurde auf einer Aluminiumfolie, die eine Breite von 4,9 cm und eine Dicke von 147 μm aufwies, aufgebracht. Dann wurde die mit dem dünnem Brei beschichtete Aluminiumfolie getrocknet, komprimiert und zugeschnitten, so dass eine positive Elektrode ausgebildet wurde.
90 g Mesocarbonfaser (MCF von der PETROCA Company) als negatives aktives Material und 10 g PVdF als Binder wurden vermischt, um einen dünnen negativen Elektrodenbrei herzustellen. Der dünne Brei wurde auf einer Kupferfolie, die eine Breite von 5,1 cm und eine Dicke von 178 μm aufwies, aufgebracht. Dann wurde die mit dem dünnen Brei beschichtete Kupferfolie getrocknet, komprimiert und zugeschnitten, so dass eine negative Elektrode ausgebildet wurde.
Ein Separator aus einem Polyethylenfilm wurde zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordnet, wobei die positive und die negative Elektrode und der Separator dann aufgewickelt wurden, so dass eine Elektrodenanordnung ausgebildet wurde. Die Elektrodenanordnung wurde in einem Batteriegehäuse platziert, und ein Elektrolyt wurde unter Druck in das Gehäuse eingespritzt, womit die Lithiumsekundärbatteriezelle fertiggestellt war.

Der Elektrolyt wurde durch Auflösen von 1 M LiPF₆ in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat, Ethylmethylcarbonat, Dimethylcarbonat und Fluorbenzol hergestellt. Das Volumenverhältnis von Ethylencarbonat:Ethylmethylcarbonat:Dimethylcarbonat:Fluorbenzol betrug 3:5:1:1. Chlortoluol wurde in einer Menge von 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des hergestellten Elektrolyts, zugegeben, und Phenylacetat wurde in einer Menge von 7 Gewichtsteilen zugegeben. Drei Batteriezellen, Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3, wurden gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Nach einer Standardladung und nachdem die Batterie 4 Stunden lang 85° ausgesetzt worden war, wurden die Leerlaufspannung (OCV), der Innenwiderstand (IR) und die Batteriedicke jeder Zelle gemessen. Diese Messungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Zelle Nr.	Nach Standardladung			Nachdem 4 Stunden lang 85°C ausgesetzt
Zelle Nr.	OCV(V)	IR (mOhm)	Dicke (mm)	OCV(V)	IR (mOhm)	Dicke (mm)
Nr. 1	4,15	51,3	5,65	1,00	430,0	8,00
Nr. 2	4,14	52,7	5,57	0,80	457,4	7,50
Nr. 3	4,14	51,8	5,59	1,10	347,5	7,80

Wurde nur Phenylacetat als Additiv verwendet, sank, nachdem die Zellen einer hohen Temperatur ausgesetzt worden waren, die Leerlaufspannung jeder Zelle beträchtlich und stieg die Batteriedicke erheblich an, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Dies weist daraufhin, das in der Batterie Gas erzeugt worden war, das eine beträchtliche Quellung bewirkte.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Lithiumsekundärbatterie wurde genauso wie gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass kein Phenylacetat verwendet wurde.
Nicht erfindungsgemäßes Versuchsbeispiel 1
Eine Arbeitselektrode wurde unter Verwendung von Glaskohlenstoff hergestellt, während eine Referenzelektrode und eine Gegenelektrode unter Verwendung von Lithiummetall hergestellt wurden. Dann wurde die Cyclovoltammetrie von Succinonitril drei Mal bei einer Abtastrate von 0,5 mV/Sekunde gemessen. Die Ergebnisse sind in
2 dargestellt. Wie in 2 gezeigt, zeigte Succinonitril keinen Oxidations-Reduktions-Peak zwischen 2,5 und 4,8V, was darauf hinweist, dass diese Verbindung in diesem Spannungsbereich stabil ist.
Versuchsbeispiel 2
Eine positive Elektrode wurde genauso wie gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt und den Standardladebedingungen unterworfen. Dann wurde die positive Elektrode in eine Elektrolytlösung eingetaucht. Anschließend wurden Phenylacetat und ein erstes Additiv, welches einen Chelatkomplex ausbilden kann, zur positiven Elektrode zugegeben, wobei die positive Elektrode dann vier Stunden lang bei 85° gelagert wurde.

In Tabelle 2 sind das verwendete erste Additiv und die Farbe der Elektrolytlösung aufgeführt. Tabelle 2

	Anfängliche Farbe	Farbe nach 4-stündiger Lagerung bei 85°
Beispiel 1	Transparent	Dunkelorange
Succinonitril	Transparent	Blassgelb
Acetonitril	Transparent	Hellrosa
Valeronitril	Transparent	Hellrosa
3-Ethoxypropionitril	Transparent	Hellrosa
Ethylenglycoldiacrylat	Transparent	Rosa
1,2-Bis(diphenylphosphino)ethan	Blassgelb	Gelb
1,2-Dibromethan	Transparent	Blassorange
Ethylendiamin	Gelb	Dunkelbraun
Tetraethylendiamin	Gelb	Dunkelbraun

Tabelle 2 zeigt, dass nach der Freisetzung von Cobalt ein Komplex ausgebildet wurde, was zu einer Farbänderung führte. Aufgrund der in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse lässt sich erwarten, dass Verbindungen auf der Basis von Amin mit der Elektrolytlösung derart reagieren, dass sich die Farbe zu Dunkelbraun ändert.
Nicht erfindungsgemäßes Beispiel 1
Eine Lithiumsekundärbatterie wurde genauso wie gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass der Elektrolyt durch die Zugabe von Succinonitrol zu einer Lösung aus 1 M LiPF₆, welches in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat, Ethylmethylcarbonat, Dimethylcarbonat und Fluorbenzol gelöst war, hergestellt wurde. Das Volumenverhältnis von Ethylencarbonat:Ethylmethylcarbonat:Dimethyicarbonat:Fluorbenzol betrug 3:5:1:1. Das Succinonitril wurde in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, zugegeben.
Beispiel 2
Eine Lithiumsekundärbatterie wurde genauso wie gemäß dem Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass der Elektrolyt durch die Zugabe von Succinonitril und Phenylacetat zu einer Lösung aus 1 M LiPF₆, welches in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat, Ethylmethylcarbonat, Dimethylcarbonat und Fluorbenzol gelöst war, hergestellt wurde. Das Volumenverhältnis von Ethylencarbonat:Ethylmethylcarbonat:Dimethylcarbonat:Fluorbenzol betrug 3:5:1:1. Das Succinonitril wurde in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, zugegeben, während das Phenylacetat in einer Menge von 3 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, zugegeben wurde.
Nicht erfindungsgemäßes Beispiel 3
Eine Lithiumsekundärbatterie wurde genauso wie gemäß dem Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass 3-Ethoxypropionitril (EPN) anstelle von Succinonitril verwendet wurde. Das 3-Epoxypropionitril wurde in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, zugegeben.
Nicht erfindungsgemäßes Beispiel 4
Eine Lithiumsekundärbatterie wurde genauso wie gemäß dem Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass Ethylenglycoldiacrylat (EGDA) anstelle von Succinonitril verwendet wurde. Das Ethylenglycoldiacrylat wurde in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, zugegeben.
Nicht erfindungsgemäßes Beispiel 5
Eine Lithiumsekundärbatterie wurde genauso wie gemäß dem Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass 1,2-Bis(diphenylphosphino)ethan (DPPE) anstelle von Succinonitril verwendet wurde. Das 1,2-Bis(diphenylphosphino)ethan wurde in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, zugegeben.
Nicht erfindungsgemäßes Beispiel 6
Eine Lithiumsekundärbatterie wurde genauso wie gemäß dem Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass 1,2-Dibromethan (DBE) anstelle von Succinonitril verwendet wurde. Das 1,2-Dibromethan wurde in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, zugegeben.
Die gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Lithiumbatteriezellen wurden bei 1,5 C überladen, wobei die Spannung und die Temperatur entsprechend der Betriebsdauer gemessen wurden. Diese Messungen sind in 3 dargestellt. Wie in 3 dargestellt, wies die gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 ausschließlich unter Verwendung von Phenylacetat als Additiv hergestellte Lithiumbatteriezelle eine unstabile Spannung entsprechend der Betriebsdauer auf, wobei die Batterietemperatur sehr hoch war, was auf eine mangelhafte Sicherheit der Batterie hinweist. Die gemäß Beispiel 2 unter Verwendung von Phenylacetat und Succinonitril hergestellte Lithiumbatteriezelle wies dagegen eine gleichmäßige Betriebsspannung auf, wobei die Batterietemperatur niedriger als gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 war, was auf eine verbesserte Sicherheit der Batterie hinweist.

Die Batteriezellen aus den Beispielen 1 bis 6 und aus den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden 4 Stunden lang bei 85°C gelagert. Die Batteriezellen aus den Beispielen 1 bis 6 und aus den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden jeweils separat überladen. Eine Überladung wurde durchgeführt, indem jede Zelle auf 4,2 V voll aufgeladen wurde. Durch Widerstandsschweißen einer Anschlussfahne aus Nickel an entsprechende Anschlüsse wurden Anschlussleitungen hergestellt. Die Anschlussleitungen wurden mit der Lade-/Entladeausstattung verbunden und die Batteriezelle unter Konstantstrom/Konstantspannung auf 1,5 C (1,6 A/12 V) überladen. Nachdem 12 V erreicht waren, wurde 2,5 Stunden lang Strom angelegt. Während der Überladung wurden das Brennen und die Explosion der Zellen gemessen. Diese Messungen sind in Tabelle 3 dargestellt. In Tabelle 3 ist die Sicherheit bei einer Überladung wie folgt aufgeführt:
L0: gut, L1: Auslaufen, L2: Blitz, L2: Flamme, L3: Rauch, L4: Entzündung, L5: Explosion. Tabelle 3

	Additiv, welches einen Chelatkomplex ausbilden kann	Menge (%)	Menge des Phenylacetats (in Gewichtsteilen)	Standardkapazität (mAh)	Wenn einer hohen Temperatur ausgesetzt	Überladung
Vergl.bspl. 2	-	-	0	1083	OK	L5
Vergl.bspl. 1	-	-	7	1060	NG	L0
Bsp. 1	Succinonitril	5	0	1070	OK	L3
Bsp. 2	Succinonitril	5	3	1060	OK	L0
Bsp. 3	EPN	5	0	1088	OK	L4
Bsp. 4	EGDA	5	0	1051	OK	L3
Bsp. 5	DPPE	5	0	1048	OK	L4
Bsp. 6	DBE	5	0	1062	OK	L5

Wie in Tabelle 3 gezeigt, wies das Beispiel 2, gemäß dem Succinonitril und Phenylacetat verwendet wurden, nach einer Lagerung bei einer hohen Temperatur gute Eigenschaften auf und wies Sicherheit bei einer Überladung auf. Die Beispiele 3 bis 6, gemäß denen kein Phenylacetat verwendet wurde, wiesen nach einer Lagerung bei einer hohen Temperatur zufriedenstellende Eigenschaften auf und wiesen, verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 2, in dem kein Additiv verwendet wurde, ein verbessertes Sicherheitsverhalten auf. Die Beispiele 3 bis 6 wiesen jedoch keine Sicherheitsniveaus nahe L0 auf.
Das Vergleichsbeispiel 2, in dem kein Additiv verwendet wurde, erfüllte die Anforderungen an die Lagerung bei einer hohen Temperatur, zeigte jedoch eine mangelhafte Sicherheit während einer Überladung. Das Vergleichsbeispiel 1, gemäß dem ausschließlich Phenylacetat als Additiv verwendet wurde, zeigte eine gute Sicherheit bei einer Überladung, jedoch eine mangelhafte Leistung nach einer Lagerung bei einer hohen Temperatur.
Die Batteriezellen gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 wurden einer Standardladung unterworfen, worauf die Leerlaufspannung, der Innenwiderstand und die Batteriedicke gemessen wurden. Dann wurden die Batteriezellen 4 Stunden lang bei 85°C gelagert, worauf die Leerlaufspannung, der Innenwiderstand und die Batteriedicke (t) erneut gemessen wurden. Die Batteriedicke (t) wurde bei 85°C und bei Raumtemperatur gemessen. Diese Messungen sind in Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4 führt auch die Kapazität jeder Zelle nach einer Standardladung/-entladung

(STD_DC) auf. Außerdem führt Tabelle 4 die nach einer Lagerung bei einer hohen Temperatur und einer sofortigen Kühlung gemessene Entladekapazität (ret(DC)) jeder Zelle auf. Schließlich führt Tabelle 4 die nach einer Lagerung bei einer hohen Temperatur, Entladung und darauffolgender Ladung-Entladung gemessene Kapazität (rec(DC)) jeder Zelle auf. In Tabelle 4 zeigt ret(DC) die Erhaltung der Ladekapazität und rec(DC) die Erhaltung der Kapazität nach einer Lagerung bei einer hohen Temperatur an. Tabelle 4

	Nach Standardladung				Nach dem 4 Stunden lang 85°C ausgesetzt	STD DC (mAh)	Ret(D C) (mAh)	Rec (DC) (mAh)
	OCV (V)	IR (mOhm)	t (mm)	OCV (V)	IR (mOhm)	STD DC (mAh)	Ret(D C) (mAh)	Rec (DC) (mAh)	t (mm, 85°C) Temp.)	t (mm), Raumt
Bsp. 2 (Nr. 1)	4,15	48,6	5,67	4,11	59,8	6,13	5,85	1053,4	944,2	959,2
Bsp. 2 (Nr. 2)	4,15	48,1	5,69	4,12	58,1	6,27	5,88	1063,5	975,3	991,9
Bsp. 2 (Nr. 3)	4,18	48,8	5,72	4,12	59,8	6,12	5,91	1061,2	959,0	966,2
Bsp. 2 (Nr. 4)	4,18	50,0	5,63	4,12	69,8	6,01	5,76	1039,2	920,6	922,4
Bsp. 2 (Nr. 5)	4,18	47,9	5,66	4,13	58,4	6,23	5,86	1066,9	956,5	965,5
Durchschnitt	4,17	48,7	5,67	4,12	61,2	6,15	5,85	1056,8	951,1	961,0
Vergl.bspl. 2 (Nr. 1)	4,16	44,7	5,47	4,14	48,8	5,79	5,70	1085,6	1022,1	1019,6
Vergl.bspl. 2 (Nr. 2)	4,16	45,9	5,45	4,14	50,1	5,82	5,66	1082,9	1011,8	1009,3
Durchschnitt	4,16	45,3	5,46	4,14	49,5	5,81	5,68	1084,3	1017,0	1014,5

Die in Tabelle 4 aufgeführten Messungen zeigen, dass die gemäß Beispiel 2 hergestellte Batteriezelle und die gemäß Vergleichsbeispiel 2 hergestellte Batteriezelle eine ähnliche Leistung aufweisen. Wie in Tabelle 3 und 4 dargestellt, erhält die Kombination aus Succinonitril und Phenylacetat die Batterieleistung aufrecht, verbessert die Stabilität der Batterie bei hohen Temperaturen und gewährleistet die Sicherheit der Batterie während einer Überladung.

Claims

Elektrolyt für eine Lithiumbatterie, aufweisend: ein nicht-wässriges, organisches Lösungsmittel; ein Lithiumsalz; ein erstes Additiv, welches einen Chelatkomplex mit einem Übergangsmetall ausbilden kann, wobei das erste Additiv bei Spannungen von circa 2,5 bis circa 4,8 V stabil ist, und wobei das erste Additiv eine Verbindung, welche aus der Gruppe der Verbindungen, die durch die Formeln 4 bis 26 dargestellt sind, ausgewählt ist, aufweist:

; und ein zweites Additiv, welches ein Übergangsmetall von einer positiven Elektrode freisetzen kann und aus der Gruppe Phenylacetat, Benzylbenzoat, Ethylacetat, 1-Naphthylacetat, 2-Chromanon und Ethylpropionat ausgewählt ist.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das erste Additiv im Elektrolyt in einer Menge von circa 0,1 Gew.-% bis circa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, vorliegt.
Elektrolyt nach Anspruch 2, wobei das erste Additiv im Elektrolyt in einer Menge von circa 1 Gew.-% bis circa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, vorliegt.
Elektrolyt nach Anspruch 2, wobei das erste Additiv im Elektrolyt in einer Menge von circa 3 Gew.-% bis circa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyts, vorliegt.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das zweite Additiv im Elektrolyt in einer Menge von circa 1 bis circa 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, vorliegt.
Elektrolyt nach Anspruch 5, wobei das zweite Additiv im Elektrolyt in einer Menge von circa 1 bis circa 7 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, vorliegt.
Elektrolyt nach Anspruch 6, wobei das zweite Additiv im Elektrolyt in einer Menge von circa 3 bis circa 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Elektrolyts, vorliegt.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das Lithiumsalz aus der Gruppe LiPF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAsF₆, LiCIO₄, LiCF₃SO₃, Li(CF₃SO₂)₂N, LIC₄F₉SO₃, LiAIO₄, LiAICI₄, LiCl, Lil, LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF2_y+1SO₂) und aus Gemischen derselben ausgewählt ist, wobei x und y natürliche Zahlen sind.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das Lithiumsalz eine Konzentration einer molaren Masse M von circa 0,6 bis circa 2,0 aufweist.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das Lithiumsalz eine Konzentration einer molaren Masse M von circa 0,7 bis circa 1,6 aufweist.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das nicht-wässrige, organische Lösungsmittel aus der Gruppe der Carbonate, Ester, Ether, Ketone und aus Gemischen derselben ausgewählt ist.
Elektrolyt nach Anspruch 11, wobei die Carbonate aus der Gruppe Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Dipropylcarbonat (DPC), Methylpropylcarbonat (MPC), Ethylpropylcarbonat (EPC), Methylethylcarbonat (MEC), Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC) und aus Gemischen derselben ausgewählt sind.
Elektrolyt nach Anspruch 11, wobei die Ester aus der Gruppe n-Methylacetat, n-Ethylacetat, n-Propylacetat und aus Gemischen derselben ausgewählt sind.
Elektrolyt nach Anspruch 11, wobei das nicht-wässrige, organische Lösungsmittel ein Carbonat, welches ein Gemisch aus Kettencarbonaten und cyclischen Carbonaten aufweist, aufweist, wobei das Volumenverhältnis der Kettencarbonate zu den cyclischen Carbonaten im Bereich von circa 1:1 bis circa 1:9 liegt.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das nicht-wässrige Lösungsmittel ein Gemisch aus einem Carbonatlösungsmittel und aus einem aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel aufweist.
Elektrolyt nach Anspruch 15, wobei das Volumenverhältnis des Carbonatlösungsmittels zum aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel im Bereich von circa 1:1 bis circa 30:1 liegt.
Elektrolyt nach Anspruch 15, wobei das aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel aus der Gruppe der Lösungsmittel, welche durch die Formel 27 dargestellt sind, ausgewählt ist:
wobei q eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist und R10 aus der Gruppe der Halogene und C₁-C₁₀-Alkyle ausgewählt ist.
Elektrolyt nach Anspruch 17, wobei das aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel aus der Gruppe Benzol, Fluorbenzol, Toluol, Trifluortoluol, Chlorbenzol, Xylol und aus Gemischen derselben ausgewählt ist.
Elektrolyt nach Anspruch 1, weiterhin ein drittes Additiv aufweisend, wobei das dritte Additiv aus der Gruppe der Carbonate, welche Halogensubstituenten aufweisen, der Carbonate, welche Cyano(CN)-Substituenten aufweisen, der Carbonate, welche Nitro(NO₂)-Substituenten aufweisen, Vinylencarbonat, Divinylsulfon, Ethylensulfit und aus Gemischen derselben ausgewählt ist.
Elektrolyt nach Anspruch 19, wobei das dritte Additiv aus der Gruppe der Verbindungen, welche durch die Formel 28 dargestellt sind, ausgewählt ist:
wobei X1 aus der Gruppe der Halogene, Cyano(CN)-Gruppen und Nitro(NO₂)-Gruppen ausgewählt ist.
Elektrolyt nach Anspruch 19, wobei das dritte Additiv Fluoretyhlencarbonat ist.
Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das erste Additiv Succinonitril und das zweite Additiv Phenylacetat ist.
Lithiumbatterie, aufweisend: einen Elektrolyt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, eine positive Elektrode, welches ein positives aktives Material, welches fähig zur Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen ist, aufweist; und eine negative Elektrode, welche ein aktives Material, das aus der Gruppe der Materialien, welche fähig zur Interkalation/Deinterkalation von Lithiumionen sind, der Lithiummetalle, lithiumhaltigen Gemische und der Materialien, welche lithiumhaltige Verbindungen durch die reversible Reaktion mit Lithium ausbilden können, ausgewählt ist, aufweist.