鋰空氣電池組電池的制作方法
【專利摘要】在此描述了一種具有含LiPO2F2的電解質(zhì)組合物的鋰空氣電池組電池。該電解質(zhì)組合物包括一種電解質(zhì)溶劑，例如一種或多種非氟化的溶劑，例如碳酸亞乙酯、碳酸二烷基酯或碳酸亞丙酯；和/或一種或多種氟化的有機(jī)溶劑，例如碳酸氟代亞乙酯、順式-碳酸二氟代亞乙酯、反式-碳酸二氟代亞乙酯、4，4-碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯、碳酸四氟代亞乙酯、4-氟-4-甲基-1，3-二氧戊環(huán)-2-酮、4-氟-4-乙基-1，3-二氧戊環(huán)-2-酮、碳酸2，2，2-三氟乙基-甲基酯、以及碳酸2，2，2-三氟乙基-氟甲基酯是優(yōu)選的。該溶劑可以進(jìn)一步包括其他添加劑。還描述了一種車輛電池組，尤其是由多個(gè)本發(fā)明的鋰空氣電池組電池構(gòu)成的汽車電池組。該電池組可以用來對(duì)包括驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的電流消耗者提供電能。
【專利說明】鋰空氣電池組電池
[0001]本發(fā)明涉及包含LiPO2F2作為添加劑的一種鋰空氣電池組電池以及一種鋰空氣電池組。
[0002]可再充電的鋰空氣電池組適合作為電能的儲(chǔ)存媒介并且對(duì)于日用物品例如手機(jī)或膝上電腦是有用的，并且它們尤其適合作為汽車電池組。鋰空氣電池組，簡稱“L1-Ο電池組”，包括一個(gè)或多個(gè)鋰空氣電池組電池，這些電池包含電化學(xué)連接到大氣中的氧氣上的鋰陽極。氧通常從大氣中獲取并且因此是無限的陰極反應(yīng)物。該鋰空氣電池組具有比目前存在的鋰離子電池組高得多的能量密度并且是可再充電的。基本原則是該電池組電池包括陽極室中的一個(gè)金屬陽極以及一個(gè)陰極(例如，多孔碳)、與用作離子傳輸介質(zhì)的一個(gè)凝膠-聚合物電解質(zhì)膜或一個(gè)非水溶劑。經(jīng)常，一個(gè)隔膜，例如，一個(gè)Lisicon隔膜或一個(gè)Nasicon隔膜(對(duì)于金屬陽離子它是可滲透的，而對(duì)于其他的化合物像水或溶劑是不可滲透的)用以有效的分開陽極和陰極室。如果被放電，對(duì)應(yīng)的金屬被氧化成對(duì)應(yīng)的金屬陽離子，形成的陽離子經(jīng)該隔膜和溶劑被傳輸?shù)疥帢O室并且在那里形成金屬氧化物。如果是可再充電的，則這些金屬離子遷移回到陽極室并且被還原為對(duì)應(yīng)的金屬，同時(shí)氧化物被氧化成氧氣。為了防止水的侵入，可以將該陰極室與周圍空氣通過一種排斥水的隔膜(例如Teflon?隔膜)分開。
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)的添加劑和溶劑的鋰空氣電池組電池以及由多個(gè)這樣的鋰空氣電池構(gòu)成的一種電池組，尤其是汽車電池組。這些以及其他的目的是通過如權(quán)利要求書中所述的該鋰空氣電池組電池以及用于車輛、尤其用于汽車的電池組而實(shí)現(xiàn)的。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種鋰空氣電池組電池，該電池組電池包括一種含LiPO2F2的電解質(zhì)組合物。
[0005]在一種鋰空氣電池組中，在放電過程中，在陽極上，Li被氧化而形成Li+。在陰極上，氧氣被還原而形成022_離子和02_離子。在給該鋰空氣電池組電池充電時(shí)，發(fā)生了逆反應(yīng)。在放電過程中形成的Li2O或Li2O2分別在陰極處被分裂而最終產(chǎn)生元素氧。
[0006]附圖簡要說明
[0007]圖1示出了一種鋰空氣電池組電池的實(shí)例。
[0008]發(fā)明詳細(xì)說明
[0009]提供了一種鋰空氣電池組電池，該電池組電池包括一種含LiPO2F2作為電解質(zhì)鹽或作為添加劑的電解質(zhì)溶劑。術(shù)語“電池組電池”是指電池組的一個(gè)電池或包含單個(gè)電池組電池的一個(gè)電池組。術(shù)語“電池組”是指包括單個(gè)電池或多個(gè)電池的物品。因此，在本發(fā)明中可以將包含單個(gè)電池的電池組稱為“電池組”或“電池組電池”。在具有多個(gè)電池的電池組中，這些電池通常組裝成一排以便實(shí)現(xiàn)比單個(gè)電池所具有的更高的電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的用于汽車電池組的一個(gè)電池組電池。
[0011]該電池被一個(gè)在圖1中省略了的電池組殼體覆蓋。[0012]陽極a由鋰金屬形成。在陽極室b中，包含一種有機(jī)的電解質(zhì)溶劑。適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶劑在下面更詳細(xì)地說明。隔膜c(一種固態(tài)電解質(zhì))將了與陽極a的鋰金屬相接觸的陽極室b、和與空氣電極e相接觸的陰極室d分離開。它是由可透過Li離子、但不透過在陽極室b和陰極室d中存在的其他組分的材料制成的。例如，Lisicon隔膜在這里是適合的。在圖1的實(shí)施方案中，陰極室可以包括一種水性電解質(zhì)組合物或一種有機(jī)電解質(zhì)組合物。如果存在，陰極室d的有機(jī)電解質(zhì)組合物優(yōu)選與陽極室b中的有機(jī)電解質(zhì)組合物實(shí)質(zhì)上相同。
[0013]為了提供一種具有比單個(gè)Li空氣電池組電池所提供的電壓更高的電壓的電池組，可以將若干電池組電池組裝起來以便實(shí)現(xiàn)例如十二個(gè)或更多個(gè)Li空氣電池的所希望的組合電壓。
[0014]本發(fā)明的鋰空氣電池組電池包括一種選自專家認(rèn)為適合此目的的鹽之中的電解質(zhì)鹽。這樣的鹽具有通式MaAb。M是一種金屬陽離子，并且A是一種陰離子。M優(yōu)先選自Li+和NR4+。優(yōu)選的陰離子是PF6' AsF6' BF4' ClO4'
[0015]優(yōu)選地，M是Li+。尤其優(yōu)選地，M是Li+，并且該溶液包括選自下組的一種電解質(zhì)鹽，該組由以下各項(xiàng)組成:LiBF4、LiClO4, LiAsF6, LiPF6, LiN(CF3SO2) 2 以及 LiNQ-C3F7SO2) 2。還可以應(yīng)用二草酸硼酸鋰作為額外的添加劑。該電解質(zhì)鹽的濃度優(yōu)選是1±0.1摩爾。
[0016]如果LiPO2F2是唯一的電解質(zhì)鹽，在它在該電解質(zhì)溶液中的濃度如所提及的優(yōu)選是1±0.1摩爾。如果將LiPO2F2與另一種電解質(zhì)溶液一起用作添加劑，則該電解質(zhì)溶液是包含該電解質(zhì)溶劑、該電解質(zhì)鹽以及多種添加劑(值得注意地是LiPO2F2)的一種組合物，在將包括電解質(zhì)鹽、溶劑和添加劑在內(nèi)的總的電解質(zhì)組合物設(shè)定為按重量計(jì)100 %時(shí)，LiPO2F2在該電解質(zhì)溶液(即，該電解質(zhì)組合物)中的濃度優(yōu)選地等于或大于按重量計(jì)0.1%、更優(yōu)選等于或大于按重量計(jì)0.5% ;優(yōu)選地，其濃度是等于或小于按重量計(jì)10%、更優(yōu)選等于或小于按重量計(jì)5%。優(yōu)選地,相對(duì)于設(shè)定為按重量計(jì)100%的電解質(zhì)組合物,LiPO2F2的含量是按重量計(jì)1%至10 %、更優(yōu)選按重量計(jì)1%至5%。
[0017]該電解質(zhì)中使用的溶劑可以包括被認(rèn)為對(duì)于可再充電的電池組電池是有用的、尤其被認(rèn)為對(duì)于基于Li鹽的可再充電的電池組電池是有用的任何非氟化的和/或氟化的溶劑或溶劑混合物。術(shù)語“氟化的”是指該溶劑中的氫原子被部分或完全取代。這些氟取代的化合物可以按較低量值來包含，例如相對(duì)于該溶劑的總量按重量計(jì)0.1%的量、高達(dá)相對(duì)于該溶劑的總量按重量計(jì)約10%的量。那么相比于溶劑，更可以將它們視為溶劑添加劑。氟取代的化合物的含量可以甚至高于按重量計(jì)10%，并且在此情況下，更可以將其視為溶劑。適合用于該電解質(zhì)組合物的溶劑可以選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:直鏈或環(huán)狀的醚類、直鏈和環(huán)狀的酯類、直鏈和環(huán)狀的酮類、飽和及不飽和的直鏈和環(huán)狀的烷烴類、芳香族烴類以及尤其是直鏈和環(huán)狀的有機(jī)碳酸酯類。碳酸烷酯類和碳酸亞烴酯類是優(yōu)選的溶劑。術(shù)語“烷基”優(yōu)選表示一個(gè)Cl至C3基團(tuán)。術(shù)語“亞烷基”優(yōu)選表示具有一個(gè)排列在O-C(O)-O基團(tuán)的氧原子之間的C2、C3或C4鏈的一種亞烷基基團(tuán)。該亞烷基基團(tuán)可以被一個(gè)或多個(gè)Cl至C3烷基基團(tuán)所取代，例如被一個(gè)或兩個(gè)甲基和/或一個(gè)或兩個(gè)乙基所取代。經(jīng)常，在該溶劑中包括碳酸亞乙酯(EC)。碳酸亞丙酯和碳酸亞丁酯是可能為該電解質(zhì)溶液的適當(dāng)組分的其他溶劑。該溶劑可以替代地或者另外地包含多種低粘度劑，例如醚類像1，2_ 二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3_ 二氧戊環(huán)、4-甲基二氧戊環(huán)、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸二乙酯以及它們的任何的多種混合物。具有Cl至C20烷基基團(tuán)的腈類例如乙腈、具有Cl至C20烷基基團(tuán)的二睛類、叔戊基苯以及硫取代的化合物，例如亞乙基-1，3- 二氧戊環(huán)-2-硫酮(硫代碳酸亞乙基酯)，也是高度適合的非氟化的溶劑類或添加劑類。
[0018]如以上指出的，該電解質(zhì)溶液中包含的溶劑或溶劑混合物還可以包括或其組成為一種或多種氟取代的有機(jī)化合物。例如，可以包括至少一種含有至少一個(gè)選自下組的雜原子的氟取代的有機(jī)化合物或者它構(gòu)成了唯一的溶劑，該組由以下各項(xiàng)組成:氧、氮、磷、硫和硅。對(duì)該電解質(zhì)溶劑或溶劑混合物(是或不是氟取代的)進(jìn)行選擇以使得在希望使用該電池組的溫度下它是液體。如果相應(yīng)的氟取代的有機(jī)化合物(正如任何代表性的非氟化的化合物)的熔點(diǎn)是足夠低的則它可以是未經(jīng)稀釋來使用的。例如，碳酸單氟亞乙酯(“F1EC”)的熔點(diǎn)是在約22°C。因此，優(yōu)選的是與具有低熔點(diǎn)的一種共溶劑一起應(yīng)用，例如與具有熔點(diǎn)為約2°C至4°C的碳酸二甲酯或碳酸二乙酯、與具有熔點(diǎn)為-14.5°C的碳酸甲乙酯、或者與具有熔點(diǎn)在_50°C的范圍內(nèi)的碳酸亞丙酯。因此，在這種情況下，該溶劑是一種溶劑混合物。優(yōu)選地，該電解質(zhì)溶劑或溶劑混合物在等于或大于_20°C的溫度下是液體。
[0019]在下文中提及了適合作為溶劑或溶劑添加劑的高度適合的氟取代的有機(jī)化合物。優(yōu)選的氟化的有機(jī)化合物是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成::單氟化的、二氟化的、三氟化的、多氟化的、以及全氟化的有機(jī)化合物類。此處，術(shù)語“多氟化的”表示由四個(gè)或更多個(gè)氟原子取代但含有至少一個(gè)氫原子、或者至少一個(gè)氯原子、或者至少一個(gè)氫原予以及至少一個(gè)氯原子的化合物。優(yōu)選地，該單氟化的、二氟化的、三氟化的、多氟化的、以及全氟化的有機(jī)化合物不被氯原子取代。“全氟化的”是其中所有的氫原子是由氟原子取代的那些化合物。
[0020]適當(dāng)?shù)幕衔锸窃赪02007/042471中描述的那些。該文件披露了可用于本發(fā)明的選自以下各組中的化合物，芳香族化合物的組，該組由以下各項(xiàng)組成:1_乙酰氧基-2-氟苯、1_乙酸氧基_3_氣苯、1_乙酸氧基_4_氣苯、2_乙酸氧基-5-氣芐基乙酸酷、4_乙酸基_2，2_ 二氣-1, 3_苯并間二氧雜環(huán)戍稀、6_乙酸基-2,2,3,3-四氣苯并_1，4- 二噁英、
1-乙?；?3-三氟甲基-5-苯基吡唑、1-乙酰基-5-三氟甲基-3-苯基吡唑、三氟甲苯、苯甲?；?-苯甲?；?3-三氟甲基-5-甲基吡唑、1-苯甲?；?5-三氟甲基-3-甲基吡唑、1-苯酰氧基-4-(2，2，2-三氟乙氧基)苯、1-苯甲?；?4-三氟甲基苯、1，4-二(叔丁氧基)四氟苯、2，2_ 二(4-甲基苯基)六氟丙烷、二(五氟苯基)碳酸酯、1，4_ 二(1，1，2，2_四氟乙氧基)苯、2，4-二(三氟甲基)苯甲醛、2，6-二(三氟甲基)苯基氰、二氟乙酰苯、2，2-二氟苯并間二氧雜環(huán)戊烯、2，2-二氟-1，3-苯并間二氧雜環(huán)戊烯-4-甲醒、1_[4_( 二氟甲氧基)苯基]乙酮、3-(3,5-二氟苯基)-1_丙烯、氟二苯甲酮、二氟二苯甲酮、1_(2'-氟[1，1’ -聯(lián)苯基]-4-基)丙烷-1-酮、6-氟-3，4-二氫-2Η-1-苯并噻因 _4_ 麗(6-fluoro-3,4-dihydro-2H-l-benzothiin-4-one)、4_ 氣二苯釀、5-氣-1-卻滿酮、1_(3_氟-4-甲氧基苯基)乙酮、氟苯基乙腈，
[0021]具有一個(gè)S1-C鍵的化合物的組，該組由以下各項(xiàng)組成:二(五氟苯基)二甲基硅烷、1，2_ 二 [二氟(甲基)甲硅烷基]乙烷、N，O-二(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺、N-(叔丁基二甲基硅烷基)-N-甲基三氟乙酰胺、叔丁基二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯、2-二甲氨基-1，3-二甲基咪唑鎗三甲基二氟硅醇酯、二苯基二氟硅烷，
[0022]具有一個(gè)C = O鍵的化合物的組，該組由以下各項(xiàng)組成:二(1，1，1，3，3，3-六氟丙燒-2-基)2-亞甲基琥拍酸酯、二(I, I, I, 3, 3, 3-六氟丙燒-2-基)馬來酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)馬來酸酯、二(全氟辛基)富馬酸酯、二(全氟異丙基)酮、2，6_ 二(2，2，2-三氟乙?；?環(huán)己酮、丁基2，2- 二氟乙酸酯、環(huán)丙基4-氟苯基酮、二乙基全氟代己二酸酯、N, N- 二乙基-2, 3,3,3-四氟-丙酰胺，
[0023]具有一個(gè)C = C鍵的化合物的組，該組由以下各項(xiàng)組成:烯丙基1H，IH-七氟丁基醚、反式-1，2-二(全氟己基)亞乙基、(E)-5，6-二氟八-3，7-二烯烴-2-酮，
[0024]由N, N- 二乙基_1，1，2, 3, 3, 3_六氣丙基胺構(gòu)成胺的組。
[0025]這些化合物可用作鋰空氣電池組中的電解質(zhì)溶劑的一種或多種添加劑。該溶劑此外還包含苯、氟苯、甲苯、三氟甲苯、二甲苯或環(huán)己烷。
[0026]術(shù)語“二氣代乙酸苯”包括用氣在芳環(huán)上的2, 3_、2，4_、2，5_、2，6_、3，4_以及3,5-位置取代的異構(gòu)體。
[0027]術(shù)語“氟二苯甲酮”具體包括以下這些異構(gòu)體2-氟二苯甲酮以及4-氟二苯甲酮。
[0028]術(shù)語“二氟二苯甲酮”包括用氟在2，3' -、2，3-、2，4' _、2，4_、2，5_、2，6_、3，31 -、3,4' _、3，4-、3，5-以及4,4' _位置取代的異構(gòu)體。
[0029]術(shù)語“氟苯基乙腈”包括用氟在2-、3_以及4-位置取代的異構(gòu)體。
[0030]這些化合物可以按一種已知的方式來合成并且還可以商購，例如來自德國ABCRGmbH&C0.KG, Karlsruhe 公司。
[0031]優(yōu)選的氟化的有機(jī)化合物是選自以下構(gòu)成的組:氟取代的羧酸酯類、氟取代的羧酸酰胺類、氟取代的氟化的醚類、氟取代的氨基甲酸酯類、氟取代的環(huán)狀碳酸酯類、氟取代的非環(huán)狀碳酸酯類、氟取代的亞磷酸酯類、全氟烷基膦烷類、氟取代的磷酸酯類、氟取代的膦酸酯類、以及飽和的或不飽和的氟取代的雜環(huán)類。
[0032]適合的可用作溶劑或溶劑添加劑的氟化的醚類是例如在US5，916，708中描述的那些，即具有以下化學(xué)式(I)的部分氟化的醚類
[0033]RO- [(CH2)mO] n-CF2-CFH-X (I)
[0034]其中
[0035]R是具有I至10個(gè)C原子的直鏈烷基基團(tuán)或者具有3至10個(gè)C原子的一種支鏈
烷基基團(tuán)，
[0036]X是氟、氯或者具有I至6個(gè)C原子的一種全氟烷基基團(tuán)，這些基團(tuán)可以包括醚氧，
[0037]m是2至6的一個(gè)整數(shù)，并且
[0038]η是I至8的一個(gè)整數(shù)，
[0039]和/或具有以下化學(xué)式(II)的部分氟化的醚類
[0040]X-CFH-CF2O-[ (CH2)m0]n-CF2-CFH-X (II)
[0041]其中
[0042]X、m以及η具有以上給出的意義。
[0043]適合作為溶劑添加劑的部分氟化的氨基甲酸酯類例如是在US6，159，640中說明的那些，即具有化學(xué)式R1R2N-C(O)OR3的化合物，其中R1和R2獨(dú)立地是相同的或不同的并且是直鏈的C1-C6-烷基、支鏈的C3-C6-烷基、C3-C7-環(huán)烷基、或R1和R2是直接或者通過一個(gè)或多個(gè)另外的N和/或O原子連接的，形成具有3元至7元的一個(gè)環(huán)。可任選地，在該環(huán)中的另外的N是用Cl至C3烷基基團(tuán)飽和的，并且此外，該環(huán)中的碳原子可以是由Cl至C3烷基基團(tuán)取代的。在這些R1和R2的基團(tuán)中，一個(gè)或多個(gè)氫原子可以是由氟原子取代的。R3是一種部分氟化的或全氟化的直鏈或支鏈的具有I至6或者相應(yīng)地3至6個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)、或者一種部分或全氟化的具有3至7個(gè)C原子的環(huán)烷基基團(tuán)，這些基團(tuán)可以是由一個(gè)或多個(gè)Cl至C6烷基基團(tuán)取代的。
[0044]適合作為溶劑添加劑的氟化的乙酰胺類例如是在US6，489，064中說明的那些，即對(duì)應(yīng)于化學(xué)式(I)R1CO-NR2R3(III)的部分氟化的酰胺，其中R1是一種直鏈的并且其中至少一個(gè)氫原子是由氟取代的C1-C6烷基基團(tuán)，或者是一種支鏈的并且其中至少一個(gè)氫原子是由氟取代的一個(gè)C3-C6烷基基團(tuán)、或者可任選地由一種直鏈C1-C6烷基基團(tuán)或者支鏈的C3-C6烷基基團(tuán)或者兩者(其中該烷基基團(tuán)或可任選的直鏈或支鏈的烷基取代基或兩者的至少一個(gè)氫原子是由氟取代的)取代一次或多次的一種C3-C7環(huán)烷基基團(tuán)，并且R2和R3獨(dú)立地代表一個(gè)相同的或不同的直鏈C1-C6烷基基團(tuán)、一種支鏈的C3-C6烷基基團(tuán)或一種C3-C7環(huán)烷基基團(tuán)、或者與酰胺氮一起形成一種飽和的五元或六元環(huán)含氮的環(huán)，或者與一個(gè)或多個(gè)另外的N和/或O原子連接以形成一個(gè)4元或7元的環(huán)，其中存在于該環(huán)上的另外的N原子可任選地用C1-C3烷基基團(tuán)飽和并且這些環(huán)碳原子也可以攜帶C1-C3烷基基團(tuán)。
[0045]適合作為溶劑或溶劑添加劑的部分氟化的酯類是例如在US6，677，085中說明的由一種對(duì)應(yīng)于以下化學(xué)式(IV)的二醇衍生的部分氟化的化合物那些A1CO-O-[CHR3(CH2)m-0]n-R2(IV)，其中R1是一種(C1-C8)烷基基團(tuán)或者一種(C3-C8)環(huán)烷基基團(tuán)，其中每個(gè)所述基團(tuán)均是部分氟化的或全氟化的這樣使得該基團(tuán)的至少一個(gè)氫原子是由氟代替的；R2是一種(C1-C8)烷基羰基基團(tuán)或者(C3-C8)環(huán)烷基羰基基團(tuán)，其中所述烷基羰基基團(tuán)或環(huán)烷基羰基基團(tuán)可以任選地是部分氟化的或全氟化的；R3是一個(gè)氫原子或一種(C1-C8)烷基基團(tuán)或(C3-C8)環(huán)烷基羰基基團(tuán)；111是0、1、2或3，并且η是1、2或3。
[0046]尤其優(yōu)選的是直鏈 的或支鏈的氟取代的碳酸二烷基酯以及氟取代的碳酸亞烴酯。
[0047]適合作為溶劑或溶劑添加劑的氟化的碳酸二烷基酯是具有以下化學(xué)式(V)的那
Skh
[0048]R1-O-C (O) -O-R2 (V)
[0049]在具有化學(xué)式(V)的化合物中，R1和R2可以是相同的或不同的，前提條件是R1和R2中的至少一個(gè)是由至少一個(gè)氟原子取代的。R1和R2優(yōu)選是具有I至8個(gè)碳原子、優(yōu)選I至4個(gè)碳、更優(yōu)選具有I至3個(gè)碳原子的直鏈烷基基團(tuán)；具有3至8個(gè)碳原子、優(yōu)選具有3個(gè)碳原子的支鏈的烷基基團(tuán)；或者具有5至7個(gè)碳原子、優(yōu)選5或6個(gè)碳原子的環(huán)狀烷基基團(tuán)；前提條件是R1和R2中的至少一個(gè)是由至少一個(gè)氟原子取代的。
[0050]高度優(yōu)選地，R1和R2表示具有I至3個(gè)碳原子的直鏈烷基基團(tuán)，前提條件是R1和R2中的至少一個(gè)是由至少一個(gè)氟原子取代的。更優(yōu)選地，R1和R2是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、乙基、1-氟乙基、2-氟乙基、1，1-二氟乙基、1，2-二氟乙基、2，2，2_三氟乙基以及1-氟-1-甲基乙基。具有化學(xué)式(V)的最優(yōu)選的化合物是碳酸甲基.氟甲酯、碳酸氟甲基.乙酯、碳酸甲基.2，2，2_三氟乙酯、碳酸氟甲基.2，2，2-三氟乙酯、以及碳酸二 -2，2，2-三氟乙酯。此類化合物可以由碳酰氯、COFCl或C0F2、以及相應(yīng)的醇類、或者如在未公布的歐洲專利申請(qǐng)?zhí)?9155665.2中說明來制造。根據(jù)那種方法，制造具有通式(Vi) ,FCHR-OC (O)-0R’的碳酸氟烷基?(氟)烷基酯類，其中R表示具有I至5個(gè)C原子的直鏈的或支鏈的烷基或H，并且R’表示具有I至7個(gè)碳原子的直鏈的或支鏈的烷基；由至少一個(gè)氟原子所取代的具有2至7個(gè)碳原子的直鏈的或支鏈的烷基；苯基；由一個(gè)或多個(gè)Cl至C3烷基基團(tuán)原子取代的苯基，或由一個(gè)或多個(gè)氯或氟原子取代的苯基；或芐基包括以下的一個(gè)步驟:使具有化學(xué)式(VII)，F(xiàn)CHROC(O)F,的一種氟烷基氟甲酸酯、或者具有化學(xué)式(VII’)，F(xiàn)CHR0C(0)C1，的一種氟烷基氯甲酸酯與具有化學(xué)式(VIII)，R’ 0H,的一種醇進(jìn)行反應(yīng)(其中R和R’具有以上所給出的含義)；或者包括以下的一個(gè)步驟:使具有化學(xué)式(IX)，CICHROC(O) F，的一種氯烷基氟甲酸酯、或者具有化學(xué)式(IX’ ), CICHROC(O)Cl的一種氯烷基氯甲酸酯(其中R具有以上所給出的含義)與具有化學(xué)式(VIII)，R’ 0H,的一種醇(其中R’具有以上所給出的含義)進(jìn)行反應(yīng)，以及一個(gè)隨后的氯-氟交換。術(shù)語“(氣)烷基”表不烷基以及氣取代的烷基。
[0051]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，應(yīng)用了具有以下化學(xué)式(X)的氟取代的碳酸亞烴酯
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰-空氣電池組電池，其包括包含LiPO2F2的電解質(zhì)組合物。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰-空氣電池組電池，其中，LiPO2F2的含量為按重量計(jì)1%至10%。
3.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池，其中，該電解質(zhì)組合物包括至少一種選自下組的電解質(zhì)溶劑，該組由以下各項(xiàng)組成:非氟化的無質(zhì)子有機(jī)化合物以及氟化的無質(zhì)子有機(jī)化合物。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池，其中，該電解質(zhì)組合物包括電解質(zhì)溶劑，該電解質(zhì)溶劑包括至少一種含有至少一個(gè)選自下組的雜原子的氟取代的有機(jī)化合物或由至少一種含有至少一個(gè)選自下組的雜原子的氟取代的有機(jī)化合物組成，該組由以下各項(xiàng)組成:氧、氮、磷、硫和硅。
5.如權(quán)利要求4所述的鋰-空氣電池組電池，其中，該氟取代的電解質(zhì)溶劑是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:氟取代的羧酸酯類、氟取代的羧酸酰胺類、氟取代的氟化的醚類、氟取代的氨基甲酸酯類、氟取代的環(huán)狀碳酸酯類、氟取代的非環(huán)狀碳酸酯類、氟取代的醚類、全氟烷基膦烷類、氟取代的亞磷酸酯類、氟取代的磷酸酯類、氟取代的膦酸酯類以及氟取代的雜環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的鋰-空氣電池組電池，其中，該氟取代的溶劑是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:碳酸單氟亞乙酯、順式-碳酸二氟代亞乙酯、反式-碳酸二氟代亞乙酯、碳酸4，4_ 二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯、碳酸四氟代亞乙酯、4-氟-4-甲基-1，3-二氧戊環(huán)-2-酮、4-氟-4-乙基-1，3- 二氧戊環(huán)-2-酮、碳酸2，2，2-三氟乙基甲基酯、以及碳酸2,2,2-三氟乙基氟甲基酯。
7.如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池，其中，該非氟化的電解質(zhì)溶劑是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成:碳酸烷基酯類、碳酸亞烴酯類、以及醚類。
8.如權(quán)利要求7所述的鋰-空氣電池組電池，其中，該非氟化的溶劑是至少一種選自下組的溶劑，該組由以下各項(xiàng)組成:1，2_ 二甲氧基乙烷、四甘醇二甲醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧戊環(huán)、4-甲基二氧戊環(huán)、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲基酯、碳酸二乙酯、以及它們的任何混合物。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池，該電池組電池進(jìn)一步包括選擇性對(duì)鋰離子傳導(dǎo)的隔膜。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池,其中，該電解質(zhì)組合物包含LiPFdt為電解質(zhì)鹽。
11.如權(quán)利要求10所述的鋰-空氣電池組電池，其中，在該電解質(zhì)組合物中LiPF6的濃度為 I±0.1molο
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池，其中，該電解質(zhì)組合物進(jìn)一步包括具有Cl至C20烷基鏈的單腈或具有Cl至C20亞烷基鏈的二腈。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池，其中，陽極室的電解質(zhì)組合物與陰極室的電解質(zhì)組合物是相同的。
14.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池，其中，陽極室的電解質(zhì)組合物是基于無質(zhì)子有機(jī)溶劑，并且陰極室的電解質(zhì)組合物是基于水作為溶劑。
15.一種由多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的鋰-空氣電池組電池構(gòu)成的電池組。
【文檔編號(hào)】H01M10/0567GK103636052SQ201280031539
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月26日
【發(fā)明者】J.艾徹爾, J.奧爾施科, M.博姆坎普, P.加西亞-朱安 申請(qǐng)人:索爾維公司