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    a8重庆时时彩: 电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装置.pdf

    关 键 词:
    电解质 溶液 组合 以及 包括 能量 储存 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110260841.2

    申请日:

    2011.09.05

    公开号:

    CN102385995A

    公开日:

    2012.03.21

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01G 9/035申请公布日:20120321|||实质审查的生效IPC(主分类):H01G 9/035申请日:20110905|||公开
    IPC分类号: H01G9/035; H01G9/145 主分类号: H01G9/035
    申请人: 三星电机株式会社
    发明人: 李相均; 金倍均; 赵智星
    地址: 韩国京畿道
    优先权: 2010.09.06 KR 10-2010-0087118; 2011.08.09 KR 10-2011-0079166
    专利代理机构: 北京康信知识产权代理有限责任公司 11240 代理人: 李丙林;张英
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110260841.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2014.10.29|||2012.05.02|||2012.03.21

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明披露了一种电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装置。该电解质溶液组合物包含:包括锂离子的锂盐;和由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成的溶剂。该电解质溶液组合物可以均衡地保持室温和低温下的特性,并且可以用于预掺杂锂离子,从而可以提高预掺杂效率。

    权利要求书

    1.一种能量储存装置的电解质溶液组合物,所述电解质溶液组合物包
    含:
    包括锂离子的锂盐;和
    由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的
    组中的材料制成的溶剂。
    2.根据权利要求1所述的电解质溶液组合物,其中,所述锂盐包含
    LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF5、LiClO4、LiN、CF3SO3、和LiC
    中的至少任何一种。
    3.根据权利要求1所述的电解质溶液组合物,其中,所述锂盐是1.0
    mol/L至1.5mol/L的LiPF6。
    4.根据权利要求1所述的电解质溶液组合物,其中,所述溶剂包含碳
    酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、和丙酸甲酯(MP)。
    5.根据权利要求4所述的电解质溶液组合物,其中,所述碳酸亚乙酯、
    所述碳酸亚丙酯、和所述丙酸甲酯具有3±0.05∶1±0.02∶4±0.05
    的重量比。
    6.一种能量储存装置,包括:
    壳体;
    在所述壳体的内部被设置成彼此隔开的负极和正极;
    在所述壳体的内部将所述负极和所述正极彼此隔开的隔膜;
    以及
    填充在所述壳体的内部的电解质溶液组合物,
    其中,所述电解质溶液组合物包含:
    包括锂离子的锂盐;和
    由选自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的
    组中的材料制成的溶剂。
    7.根据权利要求6所述的能量储存装置,其中,所述锂盐包含LiPF6、
    LiBF4、LiSbF6、LiAsF5、LiClO4、LiN、CF3SO3、和LiC中的至少
    任何一种。
    8.根据权利要求6所述的能量储存装置,其中,所述锂盐是1.0mol/L
    至1.5mol/L的LiPF6。
    9.根据权利要求6所述的能量储存装置,其中,所述溶剂包含碳酸亚
    乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、和丙酸甲酯(MP)。
    10.根据权利要求9所述的能量储存装置,其中,所述碳酸亚乙酯、所
    述碳酸亚丙酯、和所述丙酸甲酯具有3±0.05∶1±0.02∶4±0.05的
    重量比。

    说明书

    电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装置

    相关申请的参考

    本申请要求在35U.S.C.Section?119下于2010年9月6日和2011年
    8月9日提交的题为“Electrolyte?Solution?Composition?and?Energy?Storage?
    Device?Including?the?Same(电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装
    置)”的韩国专利申请系列号10-2010-0087118和10-2011-0079166的权益,
    由此将上述专利申请以其整体并入本申请中作为参考。

    技术领域

    本发明涉及一种电解质溶液组合物以及包括其的能量储存装置,更具
    体地,涉及一种能够提高能量储存装置的容量及延长其寿命且能够减小电
    阻的电解质溶液组合物,以及包括该电解质溶液组合物的能量储存装置。

    背景技术

    稳定的能量供应已经成为各种电子产品如通信设备中的重要因素。通
    常,这种功能通过电容器来完成。即,在通信设备和各种电子产品的电路
    中,电容器用来储存和供应电力(electricity),从而稳定电路中的电流。
    一般的电容器具有非常短的充电/放电时间、长的寿命以及高的输出密度,
    但却具有较低的能量密度。因此,其在用作储存装置方面具有限制。

    同时,被称作超大容量电容器(ultracapacitor)或超级电容器
    (supercapacitor)的装置,由于较快的充电/放电速度、高的稳定性、以及
    环境友好特性,作为下一代储存装置已经是卓越的。一般的超级电容器由
    电极结构、隔膜、电解质溶液等构造。超级电容器基于这样的电化学机制
    进行驱动,即,通过向电极结构施加功率,电解质溶液中的载流子离子(载
    体离子,carrier?ion)选择性地吸附到电极上。作为代表性的超级电容器,
    目前使用双电层电容器(EDLC)、赝电容器(准电容器,pseudocapacitor)、
    混合电容器等。

    双电层电容器是使用由活性炭制成的电极且利用双电层充电作为反
    应机制的超级电容器。赝电容器是使用过渡金属氧化物或导电聚合物作为
    电极且利用赝电容(准电容,pseudo-capacitance)作为反应机制的超级电
    容器?;旌系缛萜魇蔷哂性谒绮愕缛萜饔胴偷缛萜髦涞闹屑涮匦缘某?br />级电容器。

    作为混合电容器,锂离子电容器(LIC)已经是卓越的,所述锂离子
    电容器利用由活性炭制成的正极(阴极,cathode)和由石墨制成的负极(阳
    极,anode),并利用锂离子作为载流子离子,从而具有高的二次电池能量
    密度和高的双电层电容器输出特性。

    锂离子电容器使能够吸收和分离锂离子的负极材料与锂金属接触,并
    利用化学方法或电化学方法预先在负极中吸收或掺杂锂离子,由此降低负
    极电势以增大耐受电压并显著提高能量密度。

    然而,当使用根据现有技术(related?art)的二次电池中已经使用的电
    解质溶液时,实际上,在锂离子电容器中,低温下会使电容快速减小且使
    电阻快速增大,使得输出特性降低。

    因此,在诸如锂离子电容器的能量储存装置中,目前正需要开发一种
    技术,用于实现相比于现有技术甚至在低温下电容或电阻特性的改善。

    发明内容

    本发明的一个目的是提供一种能够改善低电阻和低温特性的电解质
    溶液组合物、以及包括其的能量储存装置。

    根据本发明的一个示例性实施方式,提供了一种能量储存装置的电解
    质溶液组合物,该电解质溶液组合物包含:包括锂离子的锂盐;和由选自
    由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成的
    溶剂。

    锂盐可以包含LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF5、LiClO4、LiN、CF3SO3
    和LiC中的至少任何一种。

    锂盐可以是1.0mol/L至1.5mol/L的LiPF6。

    溶剂可以包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和丙酸甲酯(MP)。

    碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和丙酸甲酯可以具有3±0.05∶1±0.02∶4±
    0.05的重量比。

    根据本发明的另一个示例性实施方式,提供了一种能量储存装置,
    包括:壳体;在壳体的内部被设置成彼此隔开的负极和正极;在壳体的
    内部将负极和正极彼此隔开的隔膜;以及填充在壳体的内部的电解质溶
    液组合物,其中,电解质溶液组合物包含:包括锂离子的锂盐;和由选
    自由至少一种环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料制成
    的溶剂。

    锂盐可以包含LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF5、LiClO4、LiN、CF3SO3
    和LiC中的至少任何一种。

    锂盐可以是1.0mol/L至1.5mol/L的LiPF6。

    溶剂可以包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和丙酸甲酯(MP)。

    碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和丙酸甲酯可以具有3±0.05∶1±0.02∶4±
    0.05的重量比。

    具体实施方式

    本发明的各种优点和特征以及实现其的方法通过下列参照附图对实
    施方式的描述会变得显而易见。然而,本发明可以以多种不同的形式进行
    修改,并且不应当将其局限于本文中所述的实施方式??梢蕴峁┱庑┦凳?br />方式使得本申请的披露内容彻底且完整,以及将本发明的范围充分地传达
    给本领域技术人员。

    本说明书中使用的术语用于解释实施方式,而不是限制本发明。除非
    明确说明与其相反,否则在本说明书中单数形式包括复数形式。词语“包
    括”及变型如“包含”或“含有”,应当被理解为暗示包括所陈述的组分、
    步骤、操作和/或元件,但不排除任何其他的组分、步骤、操作和/或元件。

    在下文中,将详细地描述根据本发明一个示例性实施方式的电解质溶
    液组合物。

    根据本发明示例性实施方式的电解质溶液组合物包含锂盐和溶剂。

    这里,作为锂盐,可以使用LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF5、LiClO4、
    LiN、CF3SO3、LiC等。

    同时,构成根据本发明示例性实施方式的电解质溶液组合物的溶剂
    可以包含选自由环状碳酸酯化合物和丙酸酯化合物组成的组中的材料的
    混合物。

    特别地,环状碳酸酯化合物的实例可以包含碳酸亚乙酯(EC)和碳
    酸亚丙酯(PC),而丙酸酯化合物的实例可以包含丙酸甲酯。

    <实验实施例1>

    为了分析电解质溶液组合物的特性,将具有2000m2/g比表面积的活
    性炭以60μm的厚度涂覆在集电体上从而用作正极,而将具有10m2/g
    比表面积的硬碳(硬炭,硬黑,hard?carbon)以25μm的厚度涂覆在集
    电体上从而用作负极。

    此外,根据本发明(实施例1),在电解质溶液的组成中,使用1.0
    至1.5mol/L的LiPF6作为溶质,而使用具有以下组成比:EC∶PC∶MP=
    3±0.05∶1±0.02∶4±0.05的材料作为溶剂。

    为了与根据本发明实施例的电解质溶液的特性进行比较,制备并然
    后测试对照组,在对照组中,使用1.2mol/L的LiPF6作为溶质,而使用
    包含下列三种组成比的材料作为溶剂。

    (对照组1)EC∶PC=3∶5

    (对照组2)EC∶PC=7∶1

    (对照组3)EC∶PC∶碳酸甲乙酯(EMC)=3∶1∶4

    下表1中示出的结果通过对于实施例1和对照组1至3在25℃和
    -40℃的温度下测量电容(F)和电阻Ω而获得。

    <表1>根据电解质溶液的组成变化的特性比较


    如表1中所示,包括根据本发明实施例1的电解质溶液组合物的能
    量储存装置可以实现对应于室温(25℃)下电容的54.9%的低温(-40℃)
    下电容,并且可以保持对应于室温(25℃)下电阻的9倍以下的低温
    (-40℃)下电阻。

    另一个方面,可以证实,在对照组的情况下,保持仅对应于室温下
    电容的至多44.9%的低温下电容,并且低温下的电阻增大到室温下电阻
    的10倍以上。

    <实验实施例2>

    在实验实施例2中,使用具有不同组成比的EC、PC和MP的混合
    物作为电解质溶液的溶剂,在与实验实施例1相同的条件下,比较根据
    温度的电容和电阻特性。

    (实施例1)EC∶PC∶MP=3∶1∶4

    (实施例2)EC∶PC∶MP=3∶2∶3

    (实施例3)EC∶PC∶MP=3∶3∶2

    下表2中示出的结果通过对于实施例1至3在25℃和-40℃温度下
    测量电容(F)和电阻Ω而获得。

    <表2>根据溶剂成分比(成分含量比,content?ratio)的变化的特性比较


    如表2中所示,包括根据本发明实施例1的电解质溶液组合物的能
    量储存装置可以实现对应于室温(25℃)下电容的54.9%的低温(-40℃)
    下电容,并可以保持对应于室温(25℃)下电阻的9倍以下的低温(-40℃)
    下电阻。

    另一个方面,在实施例2的情况下,可以实现仅对应于室温(25℃)
    下电容的42.6%的低温(-40℃)下电容,并可以保持对应于室温(25℃)
    下电阻的9.82倍以下的低温(-40℃)下电阻。

    此外,在实施例3的情况下,可以实现仅对应于室温(25℃)下电
    容的34.4%的低温(-40℃)下电容,并可以保持对应于室温(25℃)下
    电阻的9.95倍以下的低温(-40℃)下电阻。

    因此,可以证实,当溶剂的成分比(成分含量比,含量比)设定为
    如实施例1中的EC∶PC∶MP=3∶1∶4时,可以推导出最佳性能。

    同时,当在锂离子电容器中使用根据本发明的电解质溶液组合物
    时,可以使其效果达到最大值。

    根据本发明示例性实施方式的电解质溶液组合物可以用作锂离子
    电容器的工作电解质溶液,均衡地保持室温和低温下的特性,且对于电
    极材料具有优异的润湿性,以及对于电极活性物质具有低反应性。

    此外,根据本发明的示例性实施方式的电解质溶液组合物用于预掺
    杂(pre-doping)锂离子,从而可以提高预掺杂效率。

    进一步地,根据本发明的示例性实施方式的电解质溶液组合物可以
    更易于解离锂盐、抑制电解质溶液的粘度升高、以及提高电解质溶液的
    电导性。

    此外,根据本发明的示例性实施方式的能量储存装置具有增大的温
    度范围,在该温度范围内,其可以被稳定且有效地使用,并且甚至在低
    温下也不会引起电阻相对较大的升高,从而可以保持高的输出特性。

    已经结合目前认为是实践上示例性的实施方式描述了本发明。尽管
    已经描述了本发明的示例性实施方式,但是本发明也可以在各种其他组
    合、修改和环境中使用?;谎灾?,本发明可以在说明书中披露的本发明
    的构思范围内进行改变或修改,该范围等同于本发明所属领域中的技术
    或知识的披露内容和/或范围。已经提供以上描述的示例性实施方式以解
    释实施本发明的最佳状态。因此,在使用其他诸如本发明的发明中,其
    可以在本发明所属领域已知的其他状态下实施,并且还可以以在特定应
    用领域及利用本发明中所需的各种形式进行修改。因此,应当理解的是,
    本发明并不局限于所披露的实施方式。应当理解的是,其他实施方式也
    包括在所附权利要求书的精神和范围内。

    关于本文
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