WO2015055442A1 - Phosphonatosilicon compounds as additives in electrolytes for lithium-ion batteries - Google Patents

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WO2015055442A1
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Definitions

  • Phosphonatosilicon compounds as additives in electrolytes for lithium-ion batteries
  • the invention relates to electrolytes for lithium-ion batteries containing phosphonato silicon compounds, the
  • Lithium ion batteries are one of the most promising systems for mobile and stationary power storage applications due to their high energy density, longevity and energy efficiency.
  • the areas of application range from high-quality electronic devices to batteries for motor vehicles with electric drive up to large ones
  • Lithium-ion battery cathodes with active oxidic materials become strong when heated above a critical threshold (onset temperature)
  • Phosphoric acid ester and a phosphoric acid amido ester (TRI-001, TRI-311, TRI-013)
  • T J-001 TRI-3 1 1 T R I-01 3 as electrolyte additives to reduce the energy release in the thermally induced reaction of cathode material and electrolyte.
  • these additives achieves a slight increase in onset temperature of 7K.
  • the additives also lead, even in low concentrations, to a significant reduction in the conductivity of the electrolyte and thus a reduction in the performance of the lithium-ion cell.
  • US Pat. No. 6,746,794 B2 describes phosphates, phosphonates and phosphoamidoesters which reduce the release of energy during the reaction of the electrolyte with lithium metal.
  • various alkyl phosphates and phosphonates as flame retardant additives, SEI-formers for the anode or
  • Additives to improve the performance in electrolytes used for lithium-ion batteries are:
  • R 1 , R 2 , R 3 are each an unsubstituted or
  • R 2 , R 3 can be connected to each other and
  • R 4 , R 5 are each an unsubstituted or
  • organosiloxane compound (0) composed of at least 2 units selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id
  • R is a group -CH 2 -PO (OR 4 " ) (OR 5" ), R 1 is an unsubstituted or halogen-substituted alkyl or alkoxy radical having 1-20 carbon atoms, where two or three of the radicals R 1 may be linked to one another,
  • R ⁇ , R5 are each an unsubstituted or
  • halogen-substituted alkyl radical having 1-20 carbon atoms a is 0, 1 or 2 and
  • b is a value 0 or 1
  • organosiloxane compound (O) contains at least one group R,
  • organosiloxane compound (0) composed of at least 2 units selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id.
  • Electrolytes the onset temperature is shifted to significantly higher temperatures and the energy release greatly reduced.
  • the aprotic solvent is preferably selected from organic carbonates, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate,
  • the electrolyte preferably contains 0.1 to 3 mol / kg,
  • lithium-containing guideline in particular 0.5 to 2 mol / kg of lithium-containing guideline.
  • the lithium-containing masterbatch is preferably selected from LiPFg, LiBF, LiClO 4 , LiAsFg, (LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 )),
  • the electrolyte preferably contains 0.5 to 20% by weight,
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 examples of unsubstituted alkyl radicals are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neo-pentyl, tert.
  • -Pentyl radical hexyl radicals such as the n-hexyl radical, heptyl radicals such as the n-heptyl radical, octyl radicals such as the n-octyl radical and iso-octyl radicals such as the 2, 2, 4-trimethylpentyl radical, nonyl radicals such as the n-nonyl radical, decyl radicals such as the n-decyl radical, dodecyl radicals such as the n-dodecyl radical; and the corresponding alkoxy radicals.
  • Preferred alkyl radicals and alkoxy radicals R 1 , R 2 , R 3 have 1-10 carbon atoms. Particularly preferred are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, methoxy and ethoxy.
  • Preferred alkyl radicals R 4 , R 5 have 1-10 carbon atoms. Particularly preferred are the methyl, ethyl, n-propyl and iso-propyl radical.
  • the siloxy radical may be a silyl radical, for example trimethylsilyl radical or a siloxanyl radical having preferably up to 10 silicon atoms. When two or three of R 1, R 2 , R 3 are joined together, they may form a mono- or bicyclic alkyl or siloxane ring.
  • halogen-substituted alkyl radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 are the chloromethyl, 3-chloropropyl, 3, 3, 3 -Trifluorpropyl- and
  • R 1 , R 4 , R 5 are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neo-pentyl, tert.
  • - Pentyl hexyl, such as the n-hexyl, heptyl, such as the n-heptyl, octyl, such as the n-octyl and iso-octyl, such as the 2, 2, 4 -Trimethylpentylrest, nonyl, such as the n-nonyl, decyl such as the n-decyl radical, dodecyl radicals such as the n-dodecyl radical; and the corresponding alkoxy radicals.
  • Preferred alkyl radicals and alkoxy radicals R - have 1-10
  • R 4 , R 5 have 1-10 carbon atoms. Particularly preferred are the methyl, ethyl, n-propyl and iso-propyl radical. When two or three of R 1 are joined together, they may form a mono- or bicyclic heterocyclic ring.
  • the halogen substituents on R 1 , R 4 , R 5 are preferably Cl and F, in particular F. Examples of halogen-substituted
  • Alkyl radicals R - ⁇ -, R 4 , R 5 are the chloromethyl, 3-chloropropyl, 3, 3, 3-trifluoropropyl and 5, 5, 5, 4, 4, 3, 3 -heptafluoropentyl.
  • the organosiloxane compound (0) is preferably composed of at least 3 and at most 15, preferably at most 8
  • a is 0 or 1.
  • b is 0.
  • the b is 0.
  • Organosiloxane compound (O) composed of units of
  • organosiloxane compound (0) is linear in this case.
  • the organosiloxane compound (0) is linear in this case.
  • Organosiloxane compound (0) composed of 3 to 10, in particular 4 to 6 units of the general formula Ib.
  • Organosiloxane compound (O) is in this case a monocycle.
  • the organosiloxane compound contains (O) per
  • the electrolytes can, as described for example in DE 10027626 A, also other additives, such as organic isocyanates to reduce the water content, HF scavengers, Solubilizer for LiF, organic lithium salts and / or complex salts.
  • a lithium-ion battery which comprises cathode, anode, separator and the above-described electrolyte.
  • the negative electrode of the lithium-ion battery preferably comprises a material reversibly containing lithium ions
  • carbon such as carbon black or graphite, or with lithium alloying
  • the positive electrode of the lithium ion battery preferably comprises a lithium transition metal oxide.
  • Preferred transition metals are Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Mo, W.
  • Preferred lithium transition metal oxides are LiCoO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (CoNi) O 2 , Li (CoV) 0 2 , Li (CoFe) 0 2 or else mixed oxides such as Li (Ni) _Mn m Co n ) 0 2 where 1, m and n each have values of 0.2 to 0.5 and mixtures thereof ,
  • the electrodes of the lithium-ion battery can have more
  • Containing additives e.g. increase the conductivity
  • Binders dispersants and fillers. It is possible to use the further additives which are described in EP 785586 A.
  • the invention likewise relates to the use of the above-described electrolyte in a lithium-ion battery. All the above symbols of the above formulas each have their meanings independently of each other. In all
  • Formulas is the silicon atom tetravalent.
  • all amounts and percentages are by weight, all pressures are 0.10 MPa (abs.) And all temperatures are 20 ° C.
  • EMC Ethyl methyl carbonate
  • Vinylene carbonate (VC) as an additive for SEI formation and 1 M LiPFg as conductive salt contains used. To this mixture was called
  • NMC N-methylpyrrolidone
  • Chamber doctor blade and a doctor blade applicator applied to an aluminum foil.
  • the coating was dried and then electrodes were punched from the film (0 12 mm).
  • These were incorporated as cathodes in Swagelok triple-pole cells with lithium foil as anode and reference, a polyethylene nonwoven (FS2226E, Freudenberg) as separator and electrolyte (EC / EMC 3: 7, 2% VC, IM LiPFg, LP572, BASF).
  • the cells in the potentiostat were charged at a feed rate of 5 ⁇ V / s to a voltage of 4.2V.
  • the cells were then disassembled in an argon-filled glove box and the cathodes removed, the delithiated NMC from the aluminum foil
  • the delithiated NMC was then mixed with the respective electrolyte in the ratio (wt.) 1.5: 1 and heated at a heating rate of 5 K / min from 25 ° C to 350 ° C. There was a decrease in energy release and an increase in the onset temperature depending on the content of diethylphosphonatomethyl methyldimethoxysilane observed in the electrolyte. The values are given in Table II. Table II
  • EMC Ethyl methyl carbonate
  • Vinylene carbonate (VC) as an additive for SEI formation and 1 M LiPFg as conductive salt contains used. To this mixture was given as an example
  • PVdF Polyvinylidene fluoride
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • Electrodes punched out of the foil (0 12 mm). These were incorporated as cathodes in Swagelok three-pole cells with lithium foil as the anode, a Freudenberg nonwoven (FS2226E) as a separator and electrolyte (EC / EMC 3: 7, 2% VC, IM LiPFg). The cells were then loaded in the potentiostat at a feed of 5 ⁇ V / s to a voltage of 4.2V. The cells were then disassembled in an argon-filled glove box and the cathodes removed, the delithiated NMC from the aluminum foil
  • the delithiated NMC was then mixed with the respective electrolyte in the ratio (weight) of 1.5: 1 and heated at a heating rate of 5 K / min from 25 ° C to 350 ° C. A decrease in energy release and an increase in the onset temperature depending on the siloxane content is observed: The values are given in Table VI.
  • Methyldimethylphosphonat prepared and also examined in the DSC. With D4, no decrease in energy release and no increase in onset temperature was observed, while with methyl dimethylphosphonate, although a decrease in the

Abstract

The invention provides an electrolyte comprising aprotic solvent, a lithium-containing conductive salt and at least one silicon compound. The silicon compound is selected from silicon compound of the general formula I R1R2R3Si-CH2-PO(OR4) (OR5) and organosiloxane compound (O) composed of at least 2 units selected from the general formulae la, Ib, Ic and Id RaR1'3-a SiO1/2 (Ia), RaR1'2-a SiO2/2 (Ib) RbR1'1-b SiO3/2 (Ic), SiO4/2 (Id), in which R1, R2, R3, R4, R5, R, R1', R4', R5', a and b have the definitions indicated in claim 1, with the proviso that the organosiloxane compound (O) has at least one group R (-CH2-PO(OR4)(OR5)). The invention also provides a lithium-ion battery comprising cathode, anode, separator and the electrolyte of claim 1, and also the use of said electrolyte in a lithium-ion battery.

Description

Phosphonatosiliciumverbindungen als Additive in Elektrolyten für Lithium- Ionen-Batterien  Phosphonatosilicon compounds as additives in electrolytes for lithium-ion batteries
Die Erfindung betrifft Elektrolyte für Lithium- Ionen-Batterien, welche Phosphonatosiliciumverbindungen enthalten, die The invention relates to electrolytes for lithium-ion batteries containing phosphonato silicon compounds, the
Verwendung der Elektrolyte in Lithium- Ionen-Batterien und die Lithium- Ionen-Batterien .  Use of electrolytes in lithium-ion batteries and lithium-ion batteries.
Lithium-Ionen-Batterien gehören unter anderem aufgrund der hohen Energiedichten, der Langlebigkeit und der erreichbaren Energieeffizienz zu den aussichtsreichsten Systemen für mobile und stationäre Stromspeicher-Anwendungen. Die Einsatzgebiete reichen dabei von hochwertigen Elektronikgeräten über Batterien für Kraftfahrzeuge mit Elektroantrieb bis hin zu großen Lithium ion batteries are one of the most promising systems for mobile and stationary power storage applications due to their high energy density, longevity and energy efficiency. The areas of application range from high-quality electronic devices to batteries for motor vehicles with electric drive up to large ones
Speichern für regenerativ erzeugten Strom. Save for regenerative electricity.
Die Sicherheit von Lithium- Ionen-Batterien muss allerdings noch weiter deutlich verbessert werden, um diese Batterietechnologie in weiteren Anwendungsfeldern einsetzen zu können. Ein großes Problem ist das thermische Durchgehen von Batteriezellen bei externer Wärmezufuhr. Dieses wird hauptsächlich von der However, the safety of lithium-ion batteries still needs to be significantly improved in order to be able to use this battery technology in other fields of application. A big problem is the thermal runaway of battery cells with external heat. This is mainly used by the
Reaktion der Kathodenmaterialien mit dem Elektrolyten Reaction of the cathode materials with the electrolyte
verursacht. Bei Kathoden von Lithium- Ionen-Batterien mit oxydischen Aktivmaterialien wird bei Erhitzung über einen kritischen Schwellenwert (Onset-Temperatur) eine stark caused. Lithium-ion battery cathodes with active oxidic materials become strong when heated above a critical threshold (onset temperature)
exotherme Reaktion des Kathodenmaterials mit dem Elektrolyten unter Freisetzung von großen Gasmengen beobachtet, die in exothermic reaction of the cathode material with the electrolyte with the release of large amounts of gas observed in
Batteriezellen zum thermisches Durchgehen und einer damit einhergehenden Zerstörung der Zelle führt. Battery cells for thermal runaway and concomitant destruction of the cell leads.
Eine Erhöhung der Onset-Temperatur wird in EP 2479832A1 durch die Zugabe eines Fluoroethylbissulfonimidosalzes als Additiv zum Elektrolyten erreicht. Hier wird allerdings keine Verminderung der Energiefreisetzung beobachtet. Zudem wird die Leitfähigkeit des Elektrolyten durch das Additiv negativ beeinflusst. Beschrieben sind auch (Mandal et al . , Journal of Power Sources, Volume 161(2), S. 1341-1345) zwei An increase in the onset temperature is achieved in EP 2479832A1 by the addition of a Fluoroethylbissulfonimidosalzes as an additive to the electrolyte. Here, however, no Reduction of energy release observed. In addition, the conductivity of the electrolyte is adversely affected by the additive. Also described are (Mandal et al., Journal of Power Sources, Volume 161 (2), pp. 1341-1345) two
Phosphorsäureester und ein Phosphorsäureamidoester (TRI-001, TRI-311, TRI-013) Phosphoric acid ester and a phosphoric acid amido ester (TRI-001, TRI-311, TRI-013)
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T J-001 TRI-3 1 1 T R I-01 3 als Elektrolytadditive zur Verminderung der Energiefreisetzung bei der thermisch induzierten Reaktion von Kathodenmaterial und Elektrolyt. Es wird aber nur mit einem dieser Additive eine leichte Erhöhung der Onset-Temperatur um 7 K erreicht. Die Additive führen zudem schon in geringer Konzentration zu einer deutlichen Senkung der Leitfähigkeit des Elektrolyten und damit einer Senkung der Leistungsfähigkeit der Lithium-Ionen-Zelle. Weiterhin werden in US 6746794 B2 Phosphate, Phosphonate und Phospoamidoester beschrieben, die die Energiefreisetzung bei der Reaktion des Elektrolyten mit Lithiummetall verringern. Außerdem werden verschiedene Alkylphosphate und -phosphonate als Flammschutzadditive, SEI-Bildner für die Anode oder  T J-001 TRI-3 1 1 T R I-01 3 as electrolyte additives to reduce the energy release in the thermally induced reaction of cathode material and electrolyte. However, only one of these additives achieves a slight increase in onset temperature of 7K. The additives also lead, even in low concentrations, to a significant reduction in the conductivity of the electrolyte and thus a reduction in the performance of the lithium-ion cell. Furthermore, US Pat. No. 6,746,794 B2 describes phosphates, phosphonates and phosphoamidoesters which reduce the release of energy during the reaction of the electrolyte with lithium metal. In addition, various alkyl phosphates and phosphonates as flame retardant additives, SEI-formers for the anode or
Additive zur Verbesserung der Leistung in Elektrolyten für Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Beispiele dafür sind: Additives to improve the performance in electrolytes used for lithium-ion batteries. Examples are:
DE69531901T2 - Phosphatester mit fluorierten Alklylresten als Flammschutzmittel in Elektrolyten DE69531901T2 - Phosphate esters with fluorinated Alklylresten as flame retardants in electrolytes
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US2004013944 - Lineare Polymere mit P=0-Bindungen als Anti- Swelling Additive Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrolyt, der US2004013944 - Linear polymers with P = O bonds as anti-swelling additives The invention relates to an electrolyte which
aprotisches Lösungsmittel, aprotic solvent,
lithiumhaltiges Leitsatz und lithium-containing principle and
Siliciumverbindung, ausgewählt aus Silicon compound selected from
Siliciumverbindung der allgemeinen Formel I  Silicon compound of general formula I.
R1R2R3Si-CH2-PO(OR4) (OR5) R 1 R 2 R 3 Si-CH 2 -PO (OR 4 ) (OR 5 )
in der in the
R1, R2, R3 jeweils einen unsubstituierten oder R 1 , R 2 , R 3 are each an unsubstituted or
halogensubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1-20  halogen-substituted alkyl or alkoxy radical having 1-20
Kohlenstoffatomen oder einen Siloxyrest mit 1-20  Carbon atoms or a siloxy radical with 1-20
Siliciumatomen bedeuten, wobei zwei oder drei der Reste R1,Silicon atoms, where two or three of the radicals R 1 ,
R2, R3 miteinander verbunden sein können und R 2 , R 3 can be connected to each other and
R4 , R5 jeweils einen unsubstituierten oder R 4 , R 5 are each an unsubstituted or
halogensubstituierten Alkylrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen bedeuten,  halogen-substituted alkyl radical having 1-20 carbon atoms,
und Organosiloxanverbindung (0) aufgebaut aus mindestens 2 Einheiten, die ausgewählt werden aus den allgemeinen Formeln Ia, Ib, Ic und Id and organosiloxane compound (0) composed of at least 2 units selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id
RaR1'3-aS Oi/2 (Ia),
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R a R 1 ' 3-aS Oi / 2 (Ia),
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Figure imgf000004_0002
Figure imgf000004_0002
Figure imgf000004_0003
in denen
Figure imgf000004_0003
in which
R eine Gruppe -CH2 -PO (OR4 " ) (OR5 " ) , R1 einen unsubstituierten oder halogensubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei zwei oder drei der Reste R1 miteinander verbunden sein können, R is a group -CH 2 -PO (OR 4 " ) (OR 5" ), R 1 is an unsubstituted or halogen-substituted alkyl or alkoxy radical having 1-20 carbon atoms, where two or three of the radicals R 1 may be linked to one another,
R^ , R5 jeweils einen unsubstituierten oder R ^, R5 are each an unsubstituted or
halogensubstituierten Alkylrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen, a einen Wert 0, 1 oder 2 und  halogen-substituted alkyl radical having 1-20 carbon atoms, a is 0, 1 or 2 and
b einen Wert 0 oder 1 b is a value 0 or 1
bedeuten, mit der Maßgabe, daß die Organosiloxanverbindung (O) mindestens eine Gruppe R enthält, with the proviso that the organosiloxane compound (O) contains at least one group R,
oder Gemische aus Siliciumverbindung der allgemeinen Formel I und Organosiloxanverbindung (0) aufgebaut aus mindestens 2 Einheiten, die ausgewählt werden aus den allgemeinen Formeln Ia, Ib, Ic und Id, enthält. or mixtures of silicon compound of the general formula I and organosiloxane compound (0) composed of at least 2 units selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id.
Durch die Zugabe von Siliciumverbindung der allgemeinen Formel I und/oder Organosiloxanverbindung (0) als Additiv zum By the addition of silicon compound of general formula I and / or organosiloxane compound (0) as an additive to
Elektrolyten wird die Onset-Temperatur zu deutlich höheren Temperaturen verschoben und die Energiefreisetzung stark vermindert. Electrolytes, the onset temperature is shifted to significantly higher temperatures and the energy release greatly reduced.
Das aprotische Lösungsmittel wird vorzugsweise ausgewählt aus organischen Carbonaten, wie Dimethylcarbonat , Diethylcarbonat , Ethylmethylcarbonat , Ethylencarbonat , Vinylencarbonat , The aprotic solvent is preferably selected from organic carbonates, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate,
Propylencarbonat , Butylencarbonat ; cyclischen und linearen Estern, wie Methylacetat , Ethylacetat Butylacetat, Propylene carbonate, butylene carbonate; cyclic and linear esters, such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate,
Propylpropionat , Ethylbutyrat , Ethyl-isobutyrat ; cyclischen und linearen Ethern, wie 2 -Methyltetrahydrofuran, 1,2- Diethoxymethan, THF, Dioxan, 1 , 3 -Dioxolan, Diisopropylether, Diethylenglycoldimethylether ; Ketonen, wie Cyclopentanon, Di- isopropylketon, Methyl -isobutylketon; Lactonen, wie γ- Butyrolacton; Sulfolane, Dimethylsulfoxid, Formamid, Dimethylformamid, 3 -Methyl-1 , 3 -oxazolidine-2 -on und Gemischen dieser Lösungsmittel. Propyl propionate, ethyl butyrate, ethyl isobutyrate; cyclic and linear ethers such as 2-methyltetrahydrofuran, 1,2-diethoxymethane, THF, dioxane, 1,3-dioxolane, diisopropyl ether, diethylene glycol dimethyl ether; Ketones, such as cyclopentanone, diisopropyl ketone, methyl isobutyl ketone; Lactones, such as γ-butyrolactone; Sulfolane, dimethyl sulfoxide, formamide, Dimethylformamide, 3-methyl-1,3-oxazolidine-2-one and mixtures of these solvents.
Besonders bevorzugt sind die vorstehend beschriebenen  Particularly preferred are those described above
organischen Carbonate . organic carbonates.
Der Elektrolyt enthält vorzugsweise 0,1 bis 3 Mol/kg, The electrolyte preferably contains 0.1 to 3 mol / kg,
insbesondere 0,5 bis 2 Mol/kg lithiumhaltiges Leitsatz.  in particular 0.5 to 2 mol / kg of lithium-containing guideline.
Das lithiumhaltige Leitsatz wird vorzugsweise ausgewählt aus LiPFg, LiBF , LiCl04, LiAsFg , (LiB(C204)2, LiBF2 (C204 ) ) , The lithium-containing masterbatch is preferably selected from LiPFg, LiBF, LiClO 4 , LiAsFg, (LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 )),
LiS03CxF2x+li LiN(S02CxF2x+1)2 und LiC (S02CxF2x+1) 3 , wobei x ganzzahlige Werte von 0 bis 8 einnimmt, und deren Mischungen. LiS0 3 C x F 2x + li LiN (S0 2 C x F 2x + 1 ) 2 and LiC (S0 2 CxF 2x + 1 ) 3 , where x takes integer values from 0 to 8, and their mixtures.
Der Elektrolyt enthält vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-%, The electrolyte preferably contains 0.5 to 20% by weight,
insbesondere 1 bis 10 Gew.-%, Siliciumverbindung der in particular 1 to 10 wt .-%, silicon compound of
allgemeinen Formel I und/oder Organoslloxanverbindung (O) . general formula I and / or Organoslloxanverbindung (O).
Beispiele für unsubstituierte Alkylreste R1, R2 , R3 , R4 , R5 sind der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert . -Butyl- , n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert . -Pentylrest , Hexylreste, wie der n-Hexylrest, Heptylreste, wie der n-Heptylrest , Oktylreste, wie der n-Octylrest und iso- Oktylreste, wie der 2 , 2 , 4 -Trimethylpentylrest , Nonylreste, wie der n-Nonylrest, Decylreste, wie der n-Decylrest, Dodecylreste , wie der n-Dodecylrest ; sowie die entsprechenden Alkoxyreste.Examples of unsubstituted alkyl radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neo-pentyl, tert. -Pentyl radical, hexyl radicals such as the n-hexyl radical, heptyl radicals such as the n-heptyl radical, octyl radicals such as the n-octyl radical and iso-octyl radicals such as the 2, 2, 4-trimethylpentyl radical, nonyl radicals such as the n-nonyl radical, decyl radicals such as the n-decyl radical, dodecyl radicals such as the n-dodecyl radical; and the corresponding alkoxy radicals.
Bevorzugte Alkylreste und Alkoxyreste R1, R2 , R3 weisen 1-10 Kohlenstoffatome auf. Insbesondere bevorzugt sind der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, Methoxy- und Ethoxyrest. Preferred alkyl radicals and alkoxy radicals R 1 , R 2 , R 3 have 1-10 carbon atoms. Particularly preferred are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, methoxy and ethoxy.
Bevorzugte Alkylreste R4 , R5 weisen 1-10 Kohlenstoffatome auf. Insbesondere bevorzugt sind der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und iso-Propylrest . Der Siloxyrest kann einen Silylrest, beispielsweise Trimethylsilylrest oder einen Siloxanylrest mit vorzugsweise bis zu 10 Siliciumatomen bedeuten. Wenn zwei oder drei der Reste Rl , R2 , R3 miteinander verbunden sind, können diese einen mono- oder bicyclischen Alkyl- oder Siloxanring bilden. Preferred alkyl radicals R 4 , R 5 have 1-10 carbon atoms. Particularly preferred are the methyl, ethyl, n-propyl and iso-propyl radical. The siloxy radical may be a silyl radical, for example trimethylsilyl radical or a siloxanyl radical having preferably up to 10 silicon atoms. When two or three of R 1, R 2 , R 3 are joined together, they may form a mono- or bicyclic alkyl or siloxane ring.
Die Halogensubstituenten an R1, R2 , R3 , R4 , R5 sind The halogen substituents on R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 are
vorzugsweise Cl und F, insbesondere F. Beispiele für preferably Cl and F, in particular F. Examples of
halogensubstituierte Alkylreste R1, R2 , R3 , R4 , R5 sind der Chlormethyl-, 3 -Chlorpropyl- , 3 , 3 , 3 -Trifluorpropyl- und halogen-substituted alkyl radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 are the chloromethyl, 3-chloropropyl, 3, 3, 3 -Trifluorpropyl- and
5,5,5,4,4,3, 3 -Heptafluorpentylrest . Beispiele für unsubstituierte Alkylreste R1 , R4 , R5 sind der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert . -Butyl- , n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert . - Pentylrest, Hexylreste, wie der n-Hexylrest, Heptylreste, wie der n-Heptylrest , Oktylreste, wie der n-Octylrest und iso- Oktylreste, wie der 2 , 2 , 4 -Trimethylpentylrest , Nonylreste, wie der n-Nonylrest, Decylreste, wie der n-Decylrest, Dodecylreste , wie der n-Dodecylrest ; sowie die entsprechenden Alkoxyreste .5,5,5,4,4,3,3-heptafluoropentyl radical. Examples of unsubstituted alkyl radicals R 1 , R 4 , R 5 are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neo-pentyl, tert. - Pentyl, hexyl, such as the n-hexyl, heptyl, such as the n-heptyl, octyl, such as the n-octyl and iso-octyl, such as the 2, 2, 4 -Trimethylpentylrest, nonyl, such as the n-nonyl, decyl such as the n-decyl radical, dodecyl radicals such as the n-dodecyl radical; and the corresponding alkoxy radicals.
Bevorzugte Alkylreste und Alkoxyreste R- - weisen 1-10 Preferred alkyl radicals and alkoxy radicals R - have 1-10
Kohlenstoffatome auf. Insbesondere bevorzugt sind der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, Methoxy- und Ethoxyrest . Carbon atoms on. Particularly preferred are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, methoxy and ethoxy.
Bevorzugte Alkylreste R4 , R5 weisen 1-10 Kohlenstoffatome auf. Insbesondere bevorzugt sind der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und iso-Propylrest . Wenn zwei oder drei der Reste R1 miteinander verbunden sind, können diese einen mono- oder bicyclischen heterocyclischen Ring bilden. Die Halogensubstituenten an R1 , R4 , R5 sind vorzugsweise Cl und F, insbesondere F. Beispiele für halogensubstituierte Preferred alkyl radicals R 4 , R 5 have 1-10 carbon atoms. Particularly preferred are the methyl, ethyl, n-propyl and iso-propyl radical. When two or three of R 1 are joined together, they may form a mono- or bicyclic heterocyclic ring. The halogen substituents on R 1 , R 4 , R 5 are preferably Cl and F, in particular F. Examples of halogen-substituted
Alkylreste R-^- , R4 , R5 sind der Chlormethyl-, 3 -Chlorpropyl- , 3 , 3 , 3 -Trifluorpropyl- und 5 , 5 , 5 , 4 , 4 , 3 , 3 -Heptafluorpentylrest . Alkyl radicals R - ^ -, R 4 , R 5 are the chloromethyl, 3-chloropropyl, 3, 3, 3-trifluoropropyl and 5, 5, 5, 4, 4, 3, 3 -heptafluoropentyl.
Die Organosiloxanverbindung (0) ist vorzugsweise aufgebaut aus mindestens 3 und höchstens 15, vorzugsweise höchstens 8 The organosiloxane compound (0) is preferably composed of at least 3 and at most 15, preferably at most 8
Einheiten, die ausgewählt werden aus den allgemeinen Formeln Ia, Ib, Ic und Id. Units which are selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id.
Vorzugsweise bedeutet a die Werte 0 oder 1. Preferably, a is 0 or 1.
Vorzugsweise bedeutet b den Wert 0. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Preferably, b is 0. In a preferred embodiment, the
Organosiloxanverbindung (O) aufgebaut aus Einheiten der  Organosiloxane compound (O) composed of units of
allgemeinen Formel Ib und 2 Einheiten der allgemeinen Formel Ia. Die Organosiloxanverbindung (0) ist in diesem Fall linear. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die general formula Ib and 2 units of general formula Ia. The organosiloxane compound (0) is linear in this case. In a preferred embodiment, the
Organosiloxanverbindung (0) aufgebaut 3 bis 10, insbesondere 4 bis 6 Einheiten der allgemeinen Formel Ib. Die  Organosiloxane compound (0) composed of 3 to 10, in particular 4 to 6 units of the general formula Ib. The
Organosiloxanverbindung (O) ist in diesem Fall ein Monocyclus . Vorzugsweise enthält die Organosiloxanverbindung (O) pro  Organosiloxane compound (O) is in this case a monocycle. Preferably, the organosiloxane compound contains (O) per
Einheit, die ausgewählt wird aus den allgemeinen Formeln Ia, Ib, Ic und Id, durchschnittlich 0,3 bis 1,5, insbesondere 0,6 bis 1,2 Gruppen R . Die Elektrolyte können, wie beispielsweise in DE 10027626 A beschrieben, auch weitere Additive, wie organische Isocyanate zur Herabsetzung des Wassergehaltes, HF-Abfänger, Lösungsvermittler für LiF, organische Lithiumsalze und/oder Komplexsalze enthalten. Unit selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id, on average from 0.3 to 1.5, in particular from 0.6 to 1.2, groups R. The electrolytes can, as described for example in DE 10027626 A, also other additives, such as organic isocyanates to reduce the water content, HF scavengers, Solubilizer for LiF, organic lithium salts and / or complex salts.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Lithium-Ionen- Batterie, welche Kathode, Anode, Separator und den vorstehend beschriebenen Elektrolyten umfasst. Likewise provided by the invention is a lithium-ion battery which comprises cathode, anode, separator and the above-described electrolyte.
Die negative Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie umfasst vorzugsweise ein Material, das reversibel Lithiumionen The negative electrode of the lithium-ion battery preferably comprises a material reversibly containing lithium ions
aufnehmen und wieder abgeben kann, beispielsweise Kohlenstoff, wie Ruß oder Graphit, oder auch mit Lithium legierende can absorb and release again, for example carbon, such as carbon black or graphite, or with lithium alloying
Materialien wie Si, Sn, Ge, AI, Pb, deren Oxide oder Mischungen daraus. Die positive Elektrode der Lithium- Ionen-Batterie umfasst vorzugsweise ein Lithium-Übergangmetall-Oxid . Materials such as Si, Sn, Ge, Al, Pb, their oxides or mixtures thereof. The positive electrode of the lithium ion battery preferably comprises a lithium transition metal oxide.
Bevorzugte Übergangmetalle sind Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Mo, W. Bevorzugte Lithium-Übergangmetall-Oxide sind LiCo02, LiCo02, LiNi02, LiMn02, LiMn204 , Li(CoNi)02, Li(CoV)02, Li(CoFe)02 oder auch gemischte Oxide wie Li (Ni]_MnmCon) 02 wobei 1, m und n jeweils Werte von 0,2 bis 0,5 einnehmen und deren Mischungen. Die Elektroden der Lithium- Ionen-Batterie können weitere Preferred transition metals are Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Mo, W. Preferred lithium transition metal oxides are LiCoO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (CoNi) O 2 , Li (CoV) 0 2 , Li (CoFe) 0 2 or else mixed oxides such as Li (Ni) _Mn m Co n ) 0 2 where 1, m and n each have values of 0.2 to 0.5 and mixtures thereof , The electrodes of the lithium-ion battery can have more
Additive enthalten, die z.B. die Leitfähigkeit erhöhen, Containing additives, e.g. increase the conductivity,
Bindemittel, Dispergiermittel und Füllstoffe. Es können die weiteren Additive eingesetzt werden, welche in EP 785586 A beschrieben sind. Binders, dispersants and fillers. It is possible to use the further additives which are described in EP 785586 A.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des vorstehend beschriebenen Elektrolyten in einer Lithium- Ionen- Batterie . Alle vorstehenden Symbole der vorstehenden Formeln weisen ihre Bedeutungen jeweils unabhängig voneinander auf. In allen The invention likewise relates to the use of the above-described electrolyte in a lithium-ion battery. All the above symbols of the above formulas each have their meanings independently of each other. In all
Formeln ist das Siliciumatom vierwertig. In den folgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, alle Drücke 0,10 MPa (abs.) und alle Temperaturen 20°C. Formulas is the silicon atom tetravalent. In the following examples, unless otherwise indicated, all amounts and percentages are by weight, all pressures are 0.10 MPa (abs.) And all temperatures are 20 ° C.
Beispiel 1 example 1
Es wurde eine Mischung aus Ethylencarbonat (EC) und  It was a mixture of ethylene carbonate (EC) and
Ethylmethylcarbonat (EMC) im Verhältnis 3:7, das 2 % Ethyl methyl carbonate (EMC) in the ratio 3: 7, which is 2%
Vinylencarbonat (VC) als Additiv zur SEI -Bildung und 1 M LiPFg als Leitsalz enthält, verwendet. Zu dieser Mischung wurde alsVinylene carbonate (VC) as an additive for SEI formation and 1 M LiPFg as conductive salt contains used. To this mixture was called
Beispiel Diethylphosphonatomethylmethyldimethoxysilan (R4, R5 = Ethyl; R1, R2 = Methoxy, R3= Methyl in der allgemeinen Formel I) in Gewichtsanteilen von 1,2,3,5 und 10 % zugemischt und die so erhaltenen Elektrolyte elektrochemisch charakterisiert und im DSC in Mischung mit einem delithiierten LiNi0 T ^MUQ F 3C0Q f 3 (NMC) vermessen . Example Diethylphosphonatomethylmethyldimethoxysilane (R 4 , R 5 = ethyl; R 1 , R 2 = methoxy, R 3 = methyl in the general formula I) in proportions by weight of 1,2,3,5 and 10% mixed and the resulting electrolytes electrochemically characterized and in the DSC in mixture with a delithiated LiNi 0 T ^ MUQ F 3C0 Q f 3 (NMC) measured.
Es wurden Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt mit:  Conductivity measurements were carried out with:
METTLER TOLEDO METTLER TOLEDO
Seven Multi Seven Multi
(Conductivity TDS/SAL/Resistivity) (Conductivity TDS / SAL / Resistivity)
Leitfähigkeitssensor: INLAB741 Conductivity sensor: INLAB741
Die Leitfähigkeit der Elektrolyte ist in Tabelle I angegeben. Sie veränderte sich nur wenig mit der Zugabe des Additivs der allgemeinen Formel I: Tabelle I The conductivity of the electrolytes is given in Table I. It changed only slightly with the addition of the additive of general formula I: Table I
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
*nicht erfindungsgemäß  * not according to the invention
Für die DSC-Messungen wurde eine Mischung aus 80 Teilen NMC (1:1:1, BASF), 10 Teilen Leitruß (Super P Li,Timcal) und 10 Teilen Polyvinylidenfluorid (PVdF, Kynar 761, Arkema) in N- Methylpyrrolidon (NMP) dispergiert und mittels eines For the DSC measurements, a mixture of 80 parts NMC (1: 1: 1, BASF), 10 parts carbon black (Super P Li, Timcal) and 10 parts polyvinylidene fluoride (PVdF, Kynar 761, Arkema) in N-methylpyrrolidone (NMP ) and dispersed by means of a
Kammerrakels und eines Rakelziehgeräts auf eine Aluminiumfolie aufgebracht . Die Beschichtung wurde getrocknet und anschließend wurden Elektroden aus der Folie gestanzt (0 12 mm) . Diese wurden als Kathoden in Swagelok-Dreipolzellen mit Lithiumfolie als Anode und Referenz, einem Polyethylen-Vlies (FS2226E, Freudenberg) als Separator und Elektrolyt (EC/EMC 3:7, 2 % VC, IM LiPFg, LP572, BASF) eingebaut. Anschließend wurden die Zellen im Potentiostaten bei einem Vorschub von 5 μν/s bis zu einer Spannung von 4.2 V geladen. Die Zellen wurden dann in einer mit Argon gefüllten Glovebox demontiert und die Kathoden entnommen, das delithiierte NMC von der Aluminiumfolie Chamber doctor blade and a doctor blade applicator applied to an aluminum foil. The coating was dried and then electrodes were punched from the film (0 12 mm). These were incorporated as cathodes in Swagelok triple-pole cells with lithium foil as anode and reference, a polyethylene nonwoven (FS2226E, Freudenberg) as separator and electrolyte (EC / EMC 3: 7, 2% VC, IM LiPFg, LP572, BASF). Subsequently, the cells in the potentiostat were charged at a feed rate of 5 μV / s to a voltage of 4.2V. The cells were then disassembled in an argon-filled glove box and the cathodes removed, the delithiated NMC from the aluminum foil
abgekratzt und gesammelt. Für die Messung der DSC-Spektren wurde dann das delithiierte NMC mit dem jeweiligen Elektrolyten im Verhältnis (Gew.) 1.5:1 gemischt und bei einer Heizrate von 5 K/min von 25°C bis 350°C erhitzt. Es wurde eine Abnahme der Energiefreisetzung und eine Erhöhung der Onset-Temperatur in Abhängigkeit vom Gehalt an Diethylphosphonatomethyl- methyldimethoxysilan im Elektrolyten beobachtet. Die Werte sind in Tabelle II angegeben. Tabelle II scraped and collected. For the measurement of the DSC spectra, the delithiated NMC was then mixed with the respective electrolyte in the ratio (wt.) 1.5: 1 and heated at a heating rate of 5 K / min from 25 ° C to 350 ° C. There was a decrease in energy release and an increase in the onset temperature depending on the content of diethylphosphonatomethyl methyldimethoxysilane observed in the electrolyte. The values are given in Table II. Table II
Figure imgf000012_0001
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*nicht erfindungsgemäß Als Vergleichsbeispiel wurden Elektrolyte mit entsprechenden Anteilen an Octamethylcyclotetrasiloxan (D4) (Tabelle III) oder Methyldimethylphosphonat (Tabelle IV) hergestellt und ebenfalls in der DSC untersucht. Mit D4 wurde keine Abnahme der  * not according to the invention As a comparative example, electrolytes were prepared with corresponding amounts of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) (Table III) or methyldimethylphosphonate (Table IV) and also examined in the DSC. With D4 was no decrease in the
Energiefreisetzung und keine Erhöhung der Onset-Temperatur beobachtet, während mit Methyldimethylphosphonat zwar eineEnergy release and no increase in the onset temperature observed while methyldimethylphosphonat with a
Abnahme der Energiefreisetzung aber keine Erhöhung der Onset- Temperatur festgestellt werden konnte. Decrease in energy release but no increase in the onset temperature could be detected.
Tabelle III, nicht erfindungsgemäß Table III, not according to the invention
Anteil D4 Onset- freigesetzte  Proportion D4 onset released
(Gew. -%) Temperatur Gesamtenergie  (% By weight) Temperature Total energy
0 212 680,37  0 212 680.37
1 203 654, 25  1 203 654, 25
2 194 604,49  2 194 604.49
3 201 676, 58  3,201,676, 58
5 197 635, 91  5 197 635, 91
10 212 637, 33 Tabelle IV, nicht erfindungsgemäß 10 212 637, 33 Table IV, not according to the invention
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
Beispiel 2 Example 2
Es wurde eine Mischung aus Ethylencarbonat (EC) und  It was a mixture of ethylene carbonate (EC) and
Ethylmethylcarbonat (EMC) im Verhältnis 3:7, das 2 % Ethyl methyl carbonate (EMC) in the ratio 3: 7, which is 2%
Vinylencarbonat (VC) als Additiv zur SEI-Bildung und 1 M LiPFg als Leitsalz enthält, verwendet. Zu dieser Mischung wurde als Beispiel  Vinylene carbonate (VC) as an additive for SEI formation and 1 M LiPFg as conductive salt contains used. To this mixture was given as an example
Tetrakis (diethylphosphonatomethyl) tetramethylcyclotetrasiloxan (4*Ib, R1'=Methyl, R4 '=R5 "=Ethyl , a=l) in Gewichtsanteilen von 1,2,3,5 und 10 % zugemischt und die so erhaltenen Elektrolyte elektrochemisch charakterisiert und im DSC in Mischung mit einem delithiierten LiNig t , 3C00 , 3 (NMC) vermessen . Es wurden Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt mit: Tetrakis (diethylphosphonatomethyl) tetramethylcyclotetrasiloxane (4 * Ib, R 1 '= methyl, R 4' = R 5 "= ethyl, a = l) in proportions by weight of 1,2,3,5 and 10% mixed and the resulting electrolytes electrochemically and measured in the DSC in admixture with a delithiated LiNig t , 3C00, 3 (NMC). Conductivity measurements were carried out with:
METTLER TOLEDO METTLER TOLEDO
Seven Multi Seven Multi
(Conductivity TDS/SAL/Resistivity)  (Conductivity TDS / SAL / Resistivity)
Leitfähigkeitssensor: INLAB741 Conductivity sensor: INLAB741
Die Leitfähigkeit der Elektrolyte ist in Tabelle V angegeben. Sie veränderte sich nur wenig mit der Zugabe der The conductivity of the electrolytes is given in Table V. It changed little with the addition of the
Organosiloxanverbindung (0) : Tabelle V Organosiloxane compound (0): Table V
Figure imgf000014_0001
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*nicht erfindungsgemäß Für die DSC-Messungen wurde eine Mischung aus 80 Teilen NMC, 10 Teilen Leitruß Super P (Timcal) und 10 Teilen  * not according to the invention For the DSC measurements, a mixture of 80 parts NMC, 10 parts conductive black Super P (Timcal) and 10 parts
Polyvinylidenfluorid (PVdF) in N-Methylpyrrolidon (NMP) dispergiert und mittels eines Kammerrakels und eines Polyvinylidene fluoride (PVdF) in N-methylpyrrolidone (NMP) and dispersed by means of a chamber doctor blade and a
Rakelziehgeräts auf eine Aluminiumfolie aufgebracht. Die Doctor blade applied to an aluminum foil. The
Beschichtung wurde getrocknet und anschließend wurden Coating was dried and then
Elektroden aus der Folie gestanzt (0 12 mm) . Diese wurden als Kathoden in Swagelok-Dreipolzellen mit Lithiumfolie als Anode, einem Freudenberg-Vlies (FS2226E) als Separator und Elektrolyt (EC/EMC 3:7, 2 % VC, IM LiPFg) eingebaut. Anschließend wurden die Zellen im Potentiostaten bei einem Vorschub von 5 μν/s bis zu einer Spannung von 4,2 V geladen. Die Zellen wurden dann in einer mit Argon gefüllten Glovebox demontiert und die Kathoden entnommen, das delithiierte NMC von der Aluminiumfolie  Electrodes punched out of the foil (0 12 mm). These were incorporated as cathodes in Swagelok three-pole cells with lithium foil as the anode, a Freudenberg nonwoven (FS2226E) as a separator and electrolyte (EC / EMC 3: 7, 2% VC, IM LiPFg). The cells were then loaded in the potentiostat at a feed of 5 μV / s to a voltage of 4.2V. The cells were then disassembled in an argon-filled glove box and the cathodes removed, the delithiated NMC from the aluminum foil
abgekratzt und gesammelt. Für die Messung der DSC- Spektren wurde dann das delithiierte NMC mit dem jeweiligen Elektrolyten im Verhältnis (Gew.) 1,5:1 gemischt und bei einer Heizrate von 5 K/min von 25°C bis 350°C erhitzt. Die wird eine Abnahme der Energiefreisetzung und eine Erhöhung der Onset -Temperatur in Abhängigkeit vom Siloxangehalt beobachtet: Die Werte sind in Tabelle VI angegeben. scraped and collected. For the measurement of the DSC spectra, the delithiated NMC was then mixed with the respective electrolyte in the ratio (weight) of 1.5: 1 and heated at a heating rate of 5 K / min from 25 ° C to 350 ° C. A decrease in energy release and an increase in the onset temperature depending on the siloxane content is observed: The values are given in Table VI.
Tabelle VI Table VI
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Figure imgf000015_0001
*nicht erfindungsgemäß  * not according to the invention
Als Vergleichsbeispiel wurden Elektrolyte mit entsprechenden Anteilen an Octamethylcyclotetrasiloxan (D4) oder As a comparative example, electrolytes with corresponding amounts of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) or
Methyldimethylphosphonat hergestellt und ebenfalls in der DSC untersucht. Mit D4 wurde keine Abnahme der Energiefreisetzung und keine Erhöhung der Onset-Temperatur beobachtet, während mit Methyldimethylphosphonat zwar eine Abnahme der Methyldimethylphosphonat prepared and also examined in the DSC. With D4, no decrease in energy release and no increase in onset temperature was observed, while with methyl dimethylphosphonate, although a decrease in the
Energiefreisetzung aber keine Erhöhung der Onset-Temperatur festgestellt werden konnte. Energy release but no increase in the onset temperature could be found.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Elektrolyt, der 1. Electrolyte, the
aprotisches Lösungsmittel, aprotic solvent,
lithiumhaltiges Leitsatz und lithium-containing guiding principle and
Siliciumverbindung, ausgewählt aus Silicon compound, selected from
Siliciumverbindung der allgemeinen Formel I Silicon compound of the general formula I
R1R2R3Si-CH2-PO(OR4) (OR5) R 1 R 2 R 3 Si-CH 2 -PO(OR 4 ) (OR 5 )
in der in the
R2 , R3 jeweils einen unsubstituierten oder R2, R3 each have an unsubstituted or
halogensubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen oder einen Siloxyrest mit 1-20 halogen-substituted alkyl or alkoxy radical with 1-20 carbon atoms or a siloxy radical with 1-20
Siliciumatomen bedeuten, wobei zwei oder drei der Reste R1 silicon atoms, where two or three of the radicals R 1
R2, R3 miteinander verbunden sein können und R2, R3 can be connected to each other and
R5 jeweils einen unsubstituierten oder R 5 each represents an unsubstituted or
halogensubstituierten Alkylrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen bedeuten, halogen-substituted alkyl radical with 1-20 carbon atoms,
und Organosiloxanverbindung (0) aufgebaut aus mindestens 2 Einheiten, die ausgewählt werden aus den allgemeinen and organosiloxane compound (0) composed of at least 2 units selected from the general ones
Formeln Ia, Ib, Ic und Id Formulas Ia, Ib, Ic and Id
Ra*1 aSiOi/2 (Ia) ,
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Ra* 1 aSiOi/2 (Ia),
Figure imgf000016_0001
RbRl' 1-.bSi03 2 (ic) , R b Rl ' 1- . b Si0 3 2 (ic),
Si04/2 (Id) , in denen R eine Gruppe -CH2 -PO (OR4 ' ) (OR5 ' ) , Si0 4/2 (Id) , in which R is a group -CH 2 -PO (OR 4 ' ) (OR 5 ' ),
R1 einen unsubstituierten oder halogensubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei zwei oder drei der Reste R1 miteinander verbunden sein können, R 1 represents an unsubstituted or halogen-substituted alkyl or alkoxy radical with 1-20 carbon atoms, where two or three of the radicals R 1 can be connected to one another,
R^ , R5 jeweils einen unsubstituierten oder R^, R5 each have an unsubstituted or
halogensubstituierten Alkylrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen, a einen Wert 0, 1 oder 2 und halogen-substituted alkyl radical with 1-20 carbon atoms, a has a value of 0, 1 or 2 and
b einen Wert 0 oder 1 b a value 0 or 1
bedeuten, mit der Maßgabe, daß die Organosiloxanverbindung mean, with the proviso that the organosiloxane compound
(0) mindestens eine Gruppe R enthält, (0) contains at least one group R,
oder Gemische aus Siliciumverbindung der allgemeinen Formel or mixtures of silicon compounds of the general formula
1 und Organosiloxanverbindung (O) aufgebaut aus mindestens1 and organosiloxane compound (O) made up of at least
2 Einheiten, die ausgewählt werden aus den allgemeinen Formeln Ia, Ib, Ic und Id, enthält. 2 units selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id.
2. Elektrolyt nach Anspruch 1, bei dem das aprotische 2. Electrolyte according to claim 1, in which the aprotic
Lösungsmittel ausgewählt wird aus organischen Carbonaten, cyclischen und linearen Estern, cyclischen und linearen Ethern, Ketonen, Lactonen, Sulfolanen, Dimethylsulfoxid, Formamid, Dimethylformamid, 3 -Methyl- 1 , 3 -oxazolidine-2 -on und Gemischen dieser Lösungsmittel. Solvent is selected from organic carbonates, cyclic and linear esters, cyclic and linear ethers, ketones, lactones, sulfolanes, dimethyl sulfoxide, formamide, dimethylformamide, 3-methyl-1, 3-oxazolidine-2-one and mixtures of these solvents.
3. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher 0,1 bis 3 Mol/kg lithiumhaltiges Leitsatz enthält. 3. Electrolyte according to one of the preceding claims, which contains 0.1 to 3 mol / kg of lithium-containing principle.
4. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das lithiumhaltige Leitsatz ausgewählt wird aus LiPFg,4. Electrolyte according to one of the preceding claims, in which the lithium-containing principle is selected from LiPFg,
LiBF4, LiCl04, LiAsFg, LiS03CxF2x+1 ; (LiB(C204)2, LiBF 4 , LiCl0 4 , LiAsFg, LiS0 3 C x F 2x+1 ; (LiB(C 2 0 4 ) 2 ,
LiBF2 (C204) ) , LiN(S02CxF2x+i) 2 und LiC (S02CxF2x+1) 3 , wobei x ganzzahlige Werte von 0 bis 8 einnimmt, und deren LiBF 2 (C 2 0 4 ) ), LiN(S0 2 C x F 2x+ i) 2 and LiC (S0 2 CxF 2x+1 ) 3 , where x takes integer values from 0 to 8, and their
Mischungen. Mixtures.
5. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher 0,5 bis 20 Gew.-% Siliciumverbindung gemäß Anspruch 1 enthält . 5. Electrolyte according to one of the preceding claims, which contains 0.5 to 20% by weight of silicon compound according to claim 1.
6. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem6. Electrolyte according to one of the preceding claims, in which
R1, R2, R3 ausgewählt werden aus Methyl-, Ethyl-, n- Propyl-, iso-Propyl-, Methoxy- und Ethoxyrest. R 1 , R 2 , R 3 are selected from methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, methoxy and ethoxy.
7. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem7. Electrolyte according to one of the preceding claims, in which
R4, R5 ausgewählt werden aus Methyl-, Ethyl-, n- Propyl- und iso-Propylrest . R 4 , R 5 are selected from methyl, ethyl, n-propyl and iso-propyl radicals.
8. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem R1 ausgewählt wird aus Methyl-, Ethyl-, n- Propyl-, iso-8. Electrolyte according to one of the preceding claims, in which R 1 is selected from methyl, ethyl, n-propyl, iso-
Propyl-, Methoxy- und Ethoxyrest. Propyl, methoxy and ethoxy radical.
9. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem9. Electrolyte according to one of the preceding claims, in which
R4 , R5 ausgewählt werden aus Methyl-, Ethyl-, n- Propyl- und iso-Propylrest. R 4 , R 5 are selected from methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl radicals.
10. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Organosiloxanverbindung (O) aufgebaut ist aus 10. Electrolyte according to one of the preceding claims, in which the organosiloxane compound (O) is made up of
mindestens 3 und höchstens 15 Einheiten, die ausgewählt werden aus den allgemeinen Formeln Ia, Ib, Ic und Id. at least 3 and at most 15 units selected from the general formulas Ia, Ib, Ic and Id.
Lithium- Ionen-Batterie, welche Kathode, Anode, Separator und den Elektrolyten gemäß nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst. Lithium-ion battery comprising cathode, anode, separator and the electrolyte according to one of claims 1 to 10.
12. Verwendung des Elektrolyten gemäß nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Lithium- Ionen-Batterie . 12. Use of the electrolyte according to one of claims 1 to 10 in a lithium-ion battery.
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