Tesla meldete ein Patent "Dioxazolone und Nitrilsulfite als Elektrolytadditive für Lithium-Ionen-Batterien" an.

von Eva Fox Januar 28, 2020

Tesla filed a patent 'Dioxazolones and nitrile sulfites as electrolyte additives for lithium-ion batteries'

Unter allen Elektroautoherstellern hat Tesla eine unbestreitbare Führungsrolle bei der Entwicklung von wiederaufladbaren Batterien. Dies ist das Ergebnis einer großen Investition in Forschung und Entwicklung. Das Unternehmen entwickelt seit langem zuverlässige Batterien und ist bestrebt, deren Qualität auf ein noch höheres Niveau zu bringen.

Tesla meldete ein Patent "Dioxazolone und Nitrilsulfite als Elektrolytadditive für Lithium-Ionen-Batterien" an.
Bewerbungsdatum: 25. Juli 2018
Erscheinungsdatum: 26. Dezember 2019

Für Lithium-Ionen-basierte Batterien wurden verbesserte Batteriesysteme entwickelt. Die verbesserten Systeme umfassen einen nichtwässrigen Elektrolyten, der ein oder mehrere Lithiumsalze, ein oder mehrere nichtwässrige Lösungsmittel enthält, und ein Additiv oder eine Additivmischung, die ein oder mehrere operative Additive umfasst, ausgewählt aus einer Gruppe offenbarter Verbindungen, einschließlich 3-Aryl-substituiertem 1,4,2 -Dioxazol-5-one und 3-Phenyl-1,3,2,4-dioxathiazol-2-oxid.

Batterien sind ein wesentlicher Bestandteil von Energiespeichersystemen für Elektrofahrzeuge und zur Speicherung im Netzwerk (z. B. zur Notstromversorgung während eines Stromausfalls, als Teil eines Mikronetzwerks usw.). Li-Ionen-Batterien sind ein üblicher Batterietyp.

Es wurde gezeigt, dass elektrolytische Additive wirken und die Lebensdauer und Wirksamkeit von Lithium-Ionen-Batterien erhöhen. Die Forscher verstehen jedoch in der Regel nicht die Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Additiven, die es ihnen ermöglichen, synergistisch mit dem Elektrolyten und bestimmten positiven und negativen Elektroden zu interagieren. Daher basiert die Identität bestimmter Systeme häufig auf Versuch und Irrtum und kann nicht im Voraus vorhergesagt werden.

Für weitere Fortschritte bei der Verwendung von Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen aus dem Netzwerk ist es wünschenswert, die Chemie von Lithium-Ionen-Zellen zu entwickeln, die eine längere Lebensdauer bei hohen Temperaturen und Hochspannungszellen ohne signifikante Kostensteigerung bietet. Die Einführung von Opferelektrolytadditiven in der Größenordnung von einigen Gewichtsprozent ist ein praktisches Verfahren zur Bildung von schützenden Festelektrolyt-Interphasenschichten (SEI), die die Elektrolytzersetzung während der Lagerung und des Betriebs der Zellen begrenzen. In den letzten Jahren haben erhebliche Anstrengungen ermöglicht, eine große Anzahl solcher Additive zu erhalten, die verwendet werden können, um die Eigenschaften von Zellen für verschiedene Anwendungen zu verbessern.

Dieses Patent stellt Zusammensetzungen zur Verwendung als Elektrolytadditive in Lithium-Ionen-Batteriesystemen bereit und bezieht sich auf die chemische Zusammensetzung von wiederaufladbaren Batteriesystemen, einschließlich aktiver Elektrolytadditive, um die Eigenschaften von wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batteriesystemen zu verbessern.

Diese Offenbarung umfasst neue Batteriesysteme mit weniger aktiven Elektrolytadditiven, die in verschiedenen Energiespeicheranwendungen verwendet werden können, beispielsweise in Fahrzeugen und Stromversorgungssystemen. Insbesondere umfasst diese Offenbarung additive Elektrolytsysteme, die die Leistung und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, während die Kosten anderer Systeme, die auf mehr oder anderen Additiven beruhen, gesenkt werden. Diese Offenbarung stellt auch Verfahren zur Herstellung der hierin offenbarten Additive bereit.

Bestimmte hierin beschriebene Ausführungsformen umfassen einen nichtwässrigen Elektrolyten für eine Lithiumionenbatterie, umfassend mindestens ein Lithiumsalz, mindestens ein nichtwässriges Lösungsmittel und eine Additivkomponente, die mindestens ein operatives Additiv umfasst. Das mindestens eine operative Additiv ist ausgewählt aus

(a) die Gruppe bestehend aus 3-Aryl-substituierten 1,4,2-Dioxazol-5-on-Verbindungen gemäß Formel (I):


 (MOL) (CDX)

worin R ein beliebiger aromatischer Substituent, ein beliebiger ungesättigter aliphatischer Substituent oder ein beliebiger aliphatischer Substituent ist, der ein oder mehrere Fluoratome enthält; oder
   
(b) die Gruppe bestehend aus 3-CRR'R '' substituierten 1,4,2-Dioxazol-5-on-Verbindungen gemäß Formel (II):

 (MOL) (CDX)
wobei jedes von R, R 'und R' 'Wasserstoff, Alkylsubstituenten oder aromatische Substituenten ist; oder
(c) die Gruppe bestehend aus R-substituierten Nitrilsulfitverbindungen gemäß
Formel (III):

 (MOL) (CDX)
worin R irgendein Alkyl- oder aromatischer Substituent ist.

FEIGE. 3veranschaulicht ein Schema einer Lithiumionenzelle300. Lithiumionen350sind im gesamten Elektrolyten verteilt320, innerhalb des Containers360. Container360kann Teil einer Batteriezelle sein. Die Lithiumionen350zwischen positiver Elektrode wandern330und negative Elektrode340. Separator370trennt die negative Elektrode und die positive Elektrode. Schaltung310verbindet die negative Elektrode und die positive Elektrode.

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Ausgewähltes Bild: utd.today




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