电化学装置的化学配方

摘要

本发明公开了化学添加剂用于增大盐在液化气体电解质中的溶解度。

权利要求

1.一种可充电电化学装置，包括：

离子导电电解质，其包括液化气体溶剂和一种或更多种添加剂；

壳体，其包围所述离子导电电解质并且被构造为向所述液化气体溶剂提供加压条件；

和

至少两个导电电极，其与所述离子导电电解质接触；

其中：

所述液化气体溶剂在293.15K的室温下高于100kPa的大气压的蒸气压下操作；以及所述液化气体溶剂在施加压缩压力时能够被置于等于或大于所述液化气体溶剂在室温下的蒸气压的压缩压力下，从而使所述液化气体溶剂保持为液相。

2.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述一种或更多种添加剂包括非环状碳酸酯类化合物。

3.根据权利要求2所述的可充电电化学装置，其中，所述非环状碳酸酯类化合物选自：碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙丁酯、碳酸二丙酯、碳酸丙丁酯、碳酸二丁酯、氟甲基甲基碳酸酯、二氟甲基甲基碳酸酯、三氟甲基甲基碳酸酯、双(氟甲基)碳酸酯、双(二氟甲基)碳酸酯、双(三氟甲基)碳酸酯、氟甲基乙基碳酸酯、二氟甲基乙基碳酸酯、三氟甲基乙基碳酸酯、氟乙基乙基碳酸酯、二氟乙基乙基碳酸酯、三氟乙基乙基碳酸酯、四氟乙基乙基碳酸酯、五氟乙基乙基碳酸酯、六氟乙基乙基碳酸酯、双(氟乙基)碳酸酯、双(二氟乙基)碳酸酯、双(三氟乙基)碳酸酯、双(四氟乙基)碳酸酯、双(五氟乙基)碳酸酯、双(六氟乙基)碳酸酯，以及它们的任意组合。

4.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述一种或更多种添加剂包括非环状醚类化合物。

5.根据权利要求4所述的可充电电化学装置，其中，所述非环状醚类化合物选自：甲基丙基醚、甲基丁基醚、二乙基醚、乙基丙基醚、乙基丁基醚、二丙基醚、丙基丁基醚、二丁基醚、乙基乙烯基醚、二乙烯基醚、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、

1,1,2,2‑四氟‑3‑(1,1,2,2‑四氟乙氧基)‑丙烷、三氟(三氟甲氧基)甲烷、全氟乙基醚、氟甲基甲基醚、二氟甲基甲基醚、三氟甲基甲基醚、双(氟甲基)醚、双(二氟甲基)醚、氟乙基甲基醚、二氟乙基甲基醚、三氟乙基甲基醚、双(氟乙基)醚、双(二氟乙基)醚、双(三氟乙基)醚、

2‑氟代乙氧基甲氧基乙烷、2,2‑二氟代乙氧基甲氧基乙烷、甲氧基‑2,2,2‑三氟乙氧基乙烷、乙氧基‑2‑氟乙氧基乙烷、2,2‑二氟代乙氧基乙氧基乙烷、乙氧基‑2,2,2‑三氟乙氧基乙烷、甲基九氟丁基醚、乙基九氟丁基醚、双(三氟)甲基醚、甲醚、甲基乙基醚、甲基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚，以及它们的任意组合。

6.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述一种或更多种添加剂包括环状醚类化合物。

7.根据权利要求6所述的可充电电化学装置，其中，所述环状醚类化合物选自：环氧丙烷、四氢呋喃、四氢吡喃、呋喃、12‑冠‑4、12‑冠‑5、18‑冠‑6、2‑甲基四氢呋喃、1,3‑二氧戊环、1,4‑二氧戊环、2‑甲基氧戊环、(1,2‑环氧丙烷)、环氧乙烷、八氟四氢呋喃，以及它们的任意组合。

8.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述一种或更多种添加剂包括腈类化合物。

9.根据权利要求8所述的可充电电化学装置，其中，所述腈类化合物选自：乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、己腈、己二腈、戊二腈、丁二腈、丙二腈、乙二腈、异戊腈、苯甲腈、苯乙腈、氯化腈、氰化氢，以及它们的任意组合。

10.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述液化气体溶剂包括选自以下的一种或更多种物质：氟甲烷、二氟甲烷、硫酰氟、硫酰氯、二氧化碳、1,1‑二氟乙烷、氯甲烷，氧化亚氮及其组合。

11.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述一种或更多种添加剂包括环状碳酸酯类化合物。

12.根据权利要求11所述的可充电电化学装置，其中，所述环状碳酸酯类化合物选自：碳酸乙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸1,2‑丁烯酯、碳酸反丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟碳酸乙烯酯、四氟碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、二氯碳酸乙烯酯、三氯碳酸乙烯酯、四氯碳酸乙烯酯、氟甲基亚乙基碳酸酯、二氟甲基亚乙基碳酸酯、三氟甲基亚乙基碳酸酯、双(氟甲基)亚乙基碳酸酯、双(二氟甲基)亚乙基碳酸酯、双(三氟甲基)亚乙基碳酸酯，以及它们的任意组合。

13.根据权利要求3所述的可充电电化学装置，其中，所述液化气体溶剂包括氟甲烷、硫酰氟和/或二氧化碳。

14.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述一种或更多种添加剂包括乙腈、四氢呋喃和/或甲醚。

15.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，还包括一种或更多种锂盐。

16.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述电化学装置是可充电电池、超电容或超级电容器。

17.根据权利要求16所述的可充电电化学装置，其中，所述可充电电池是锂离子电池或锂金属电池。

18.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述电极包括下列的一种或更多种：石墨、碳、石墨烯、石墨烯氧化物、活性炭、钛酸锂、二硫化钛、二硫化钼、磷酸铁锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂、锂钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍锰钴氧化物和锂镍钴铝氧化物。

19.根据权利要求1所述的可充电电化学装置，其中，所述电极是金属电极，并且包括下列一种或更多种：锂金属，钠金属或金属合金或它们的任意组合，所述金属合金包括锂、钠、锡、铝。

20.根据权利要求16所述的可充电电化学装置，其中，所述电极进一步包括各种粘合剂聚合物组分，其选自：聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、苯乙烯‑丁二烯橡胶和聚四氟乙烯。

21.一种可充电锂电池，包括：

离子导电电解质，其包括液化气体溶剂和一种或更多种添加剂，所述添加剂选自：非环状碳酸酯、环状碳酸酯、非环状醚、环状醚、腈以及它们的组合；

壳体，其包围两个导电电极和所述离子导电电解质，其中，所述液化气体溶剂在

293.15K的室温下高于100kPa的大气压的蒸气压下操作，并且所述液化气体溶剂在施加压缩压力时能够被置于等于或大于所述液化气体溶剂在室温下的蒸气压的压缩压力下，从而使所述液化气体溶剂保持为液相。

22.根据权利要求21所述的可充电锂电池，其中，所述液化气体溶剂包括选自以下的一种或更多种物质：氟甲烷、二氟甲烷、硫酰氟、硫酰氯、二氧化碳、1,1‑二氟乙烷、氯甲烷、氧化亚氮及其组合。

说明书

电化学装置的化学配方

[0001] 援引优先权申请的并入

[0002] 本申请要求于2018年5月18日提交的编号为62/673,752的美国临时申请和2018年10月22日提交的编号为62/749,046的美国临时申请的优先权，在此通过引用均整体合并于
此。

[0003] 关于联邦政府赞助的研发的声明

[0004] 本发明是在美国政府的支持下，由美国国家科学基金会(NSF)授予的拨款1721646和由美国国家航空航天局(NASA)授予的合同NNX17CP67P来完成的。美国政府确定享有本发
明的权利。

[0005] 背景

技术领域

[0006] 本发明的实施方式涉及在电化学能量装置如电池和电化学电容器中所使用的电解质的组合物和化学配方。还提供了使用该组合物的装置和使用该组合物的方法。

[0007] 背景技术的描述

[0008] 诸如电池和双层电容器的电化学能量储存装置利用离子导电电解质溶液在正电极与负电极之间运载电荷。通常，这些电解质在标准室温20℃和标准压力(大约1.01325巴
(bar))下为液体。所述电解质溶液使用如下物质的混合物，即一定量的溶剂和盐以及用于
提高装置的电化学稳定性的附加组分或添加剂。常见的组分添加剂包括碳酸乙烯酯(vinyl 
carbonate)、氟代碳酸乙烯酯、双(草酸根)硼酸锂等。此类添加剂在电极的表面改性、安全
性方面或其他用途方面有益。盐的溶解度通常是主要溶剂而不是添加剂的函数。

发明内容

[0009] 本公开的实施方式涉及化学配方、电解质组合物、使用它们的电化学装置，及它们的使用方法。一些公开的实施方式涉及包括液化气体溶剂(liquefied gas solvent)的电
解质的新型配方。

[0010] 一种实施方式涉及一种可充电的电化学装置，其包括：离子导电电解质，其包含液化气体溶剂和一种或更多种添加剂；壳体，其包围所述离子导电电解质并且被构造为向所
述液化气体溶剂提供加压条件；以及至少两个与所述离子导电电解质接触的导电电极。

[0011] 在一些实施方式中，所述液化气体溶剂在施加压缩压力时能够被置于等于或大于该液化气体溶剂在某一温度下的蒸气压的压缩压力下，从而使该液化气体溶剂保持为液
相。在一些实施方式中，液化气体溶剂在293.15K的室温下具有高于100kPa的大气压的蒸气
压。

[0012] 在一些实施方式中，所述液化气体溶剂包括选自以下的一种或更多种物质：氟甲烷、二氟甲烷、硫酰氟、硫酰氯、二氧化碳、1,1‑二氟乙烷、氯甲烷及其组合。在一些实施方式
中，液化气体溶剂包括氟甲烷和二氧化碳。在一些实施方式中，液化气体溶剂包括氟甲烷和
硫酰氟。在一些实施方式中，液化气体溶剂包括氟甲烷和二氟甲烷。在一些实施方式中，液
化气体溶剂包括氟甲烷、二氟甲烷和二氧化碳。在一些实施方式中，液化气体溶剂包括氟甲
烷、硫酰氟和二氧化碳。在一些实施方式中，硫酰氟与氟甲烷之比低于1:9。在一些实施方式
中，硫酰氟与二氧化碳之比为约1:1。

[0013] 在一些实施方式中，所述一种或更多种添加剂选自：非环状碳酸酯、环状碳酸酯、非环状醚、环状醚、腈以及它们的组合。在一些实施方式中，所述一种或更多种添加剂包括
乙腈。在一些实施方式中，所述一种或更多种添加剂包括四氢呋喃。在一些实施方式中，所
述一种或更多种添加剂包括甲醚。

[0014] 在一些实施方式中，所述可充电电化学装置还包含一种或更多种锂盐。在一些实施方式中，所述一种或更多种添加剂与一种或更多种锂盐的摩尔比在约0.01至约10的范围
内。

[0015] 另一实施方式涉及一种可充电锂离子电池。该可充电锂离子电池可以包括离子导电电解质。所述离子导电电解质可以包括液化气体溶剂。在一些实施方式中，离子导电电解
质还可以包括一种或更多种添加剂，所述添加剂选自非环状碳酸酯、环状碳酸酯、非环状
醚、环状醚、腈以及它们的组合。在一些实施方式中，可充电锂离子电池还可以包括壳体，该
壳体包围两个导电电极和所述离子导电电解质。在一些实施方式中，液化气体溶剂在
293.15K的室温具有高于100kPa的大气压的蒸气压。在一些这样的实施方式中，液化气体溶
剂可以在被施加压缩压力时能够被置于等于或大于该液化气体溶剂在某一温度下的蒸气
压的压缩压力下，从而使该液化气体溶剂保持为液相。

[0016] 本文所述的替代或附加的实施方式提供了一种电解质组合物，其包含前述描述或本文其他地方的任何描述中的一个或更多个特征。

[0017] 本文所述的替代或附加的实施方式提供了一种装置，其包括前述描述或本文其他地方的任何描述的一个或更多个特征。

[0018] 本文所述的替代或附加的实施方式提供了一种使用所述电解质组合物或装置的方法，该电解质组合物或装置包括前述描述或本文其他地方的任何描述中的一个或更多个
特征。

[0019] 附图的简要说明

[0020] 图1示出了高压视窗腔(pressure window cell)，其包含在氟甲烷液化气体溶剂中的0.3M LiTFSI(双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂)盐的混合物。图1说明了大部分盐不溶解于该
液化气体电解质(liquefied gas electrolyte)溶液中。

[0021] 图2示出了高压视窗腔，其包含在氟甲烷液化气体溶剂中的0.3M LiTFSI盐和0.3M四氢呋喃的混合物。图2说明大部分盐充分溶解在该液化气体电解质溶液中。

[0022] 图3示出了作为温度的函数、LiTFSI和四氢呋喃在氟甲烷液化气体电解质中为0.1、0.2和0.4M的等摩尔浓度的电解质溶液的电导率。

[0023] 图4示出了使用由在9份氟甲烷和1份二氧化碳中的1M LiTFSI和1M甲醚组成的电解质、在各种充电电压下的NMC622阴极的充放电曲线。

[0024] 图5示出了使用在19体积份的氟甲烷和1体积份的二氧化碳中的1M LiTFSI和0.9M乙腈、碳硫(carbon and sulfur)阴极结合锂金属阳极的电池放电性能。

[0025] 图6比较了使用常规电解质的电池的库仑效率(上图)和使用由在19体积份的氟甲烷和1体积份的二氧化碳中的0.3M LiTFSI和0.3M四氢呋喃组成的电解质的电池的库仑效
率(下图)。每个电池由锂金属对电极(counter electrode)和不锈钢工作电极组成。

[0026] 图7示出了使用由在19体积份的氟甲烷和1体积份的二氧化碳中的0.3M LiTFSI和0.3M四氢呋喃组成的电解质、使用锂金属阳极和石墨阴极的电池的充电和放电特性。

[0027] 图8示出了在没有添加剂的情况下在示例性溶剂中的溶剂化。

[0028] 图9示出了在具有与盐等摩尔浓度的添加剂的示例性溶剂中的溶剂化。

[0029] 图10比较了各种硫酰卤或亚硫酰卤液化气体电解质的蒸气压。

[0030] 图11示出了高压视窗腔，其包含在液化气体溶剂中的0.1M LiTFSI盐的混合物。大部分盐充分溶解在该液化气体电解质溶液中。

[0031] 图12示出了两种类型的液化气体电解质和基于液态SOCl2的电解质的电解质电导率。

[0032] 图13示出了使用0.5M LiTFSI和氟甲烷与SO2F2、碳阴极结合锂金属阳极的电池的放电性能。

[0033] 图14示出了高压视窗腔，其包含在若干种液化气体溶剂中的0.5M LiTFSI盐的混合物。大部分盐充分溶解在该液化气体电解质溶液中。

[0034] 图15示出了使用0.5M LiTFSI和氟甲烷、SO2F2与CO2、碳阴极结合锂金属阳极的电池的放电性能。

[0035] 图16示出了SO2F2、SO2Cl2和SO2Cl2的电子亲和力的计算观测。

[0036] 图17示出了使用液化气体共溶剂和亚硫酰卤如SOF2和SOCl2的另外的阴极电解液的运作。

[0037] 详细说明

[0038] 一种实施方式是一种电化学装置，其包括离子导电电解质并具有一种或更多种添加剂。离子导电电解质可以包括一种或更多种盐。所述一种或更多种添加剂在+20℃的标准
室温和标准压力(大约1.01325巴)下可以是液体、固体或气体。所述一种或更多种盐在+20
℃的标准室温和标准压力(约1.01325巴)下可以是液体、固体或气体。

[0039] 前述段落的离子导电电解质还可以包括一种或更多种溶剂的溶液。所述一种或更多种溶剂可以选自液化气体溶剂、液体溶剂或固体溶剂。本领域技术人员将理解术语“固体
溶剂”是指在室温下为固体的溶剂，其在与其他一种或更多种液体混合时可形成液体溶液。
在一些实施方式中，所述一种或更多种溶剂的溶液可以是一种或更多种液化气体溶剂的溶
液。在+20℃的标准室温和标准压力(约1.01325巴)下同时在装有电解质的机械刚性容器
内，每种液化气体溶剂溶液均处于单一液相状态，或者处于气液混合相。由于高蒸气压电解
质的性质，如果电解质壳体内的容积允许，则电解质的一些液体组分可能变成蒸气组分。在
液体和蒸汽两种状态下，一种或更多种液体组分都可以以相等或不相等的比率与一种或更
多种蒸气组分混合。在任何温度或压力下都可以出现这样的混合比率。尽管任何单一组分
的液化气体溶剂都可以在室温下具有高于大气压的蒸气压，但任意数量的液化气体溶剂、
任意数量的添加剂、任意数量的溶剂和任意数量的盐的混合物也可以将室温下的全溶液的
蒸汽压降至低于大气压。一种或更多种液化气体溶剂的溶液在室温下可以具有高于或低于
大气压的蒸气压。

[0040] 离子导电电解质还可以包括一种或更多种添加剂(或添加剂组分)。所述一种或更多种添加剂组分可以在+20℃的标准室温和标准压力(约1.01325巴)下是液体、固体或气
体。在一种实施方式中，所述添加剂包括在诸如具有LiTFSI盐的氟甲烷的液化气体溶剂溶
液中与盐等摩尔比的四氢呋喃。

[0041] 一些这样的电化学装置的实施方式可以进一步包括：壳体，该壳体包围离子导电电解质并且被构造为向所述一种或更多种盐与一种或更多种溶剂(如液化气体溶剂)的溶
液提供加压条件；以及一对与离子导电电解质接触的电极。

[0042] 在一些实施方式中，离子导电电解质可以包括双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂盐。这样的离子导电电解质可以包括一种或更多种液化气体溶剂的溶液，所述液化气体溶剂包括氟
甲烷，二氟甲烷，二氧化碳，硫酰氟，或其组合。在一些这样的实施方式中，离子导电电解质
可以包括一种或更多种添加剂，其选自四氢呋喃、乙腈、甲醚、二甲氧基乙烷及其组合。在一
些实施方式中，电化学装置是如PCT/US2014/066015和PCT/US2017/029821(其通过引用整
体并入本文)中所述的电化学能量储存装置。在一些实施方式中，电化学装置是可充电电
池、超电容(ultracapacitor)或超级电容器(supercapacitor)。可充电电池可以是锂离子
电池或锂金属电池。

[0043] 本领域技术人员将理解术语“一种或更多种盐”，“一种或更多种溶剂”(包括“液化气体溶剂”和“液体溶剂”)以及“一种或更多种添加剂”在本文中与“离子导电电解质”结合
使用时是指一种或多种电解质组分。

[0044] 在一些实施方式中，离子导电电解质可以由溶剂和盐组成，其中溶剂还包括在标准状况下仅为气态的物质。在一些实施方式中，所述物质包括氟甲烷、二氟甲烷和二氧化
碳。在一些实施方式中，使用提供有益的用途的附加的添加剂，因为它涉及改善盐在溶液中
的溶解度。实施方式涉及使电解质盐组分的溶解度增大的物料添加剂。没有这种添加剂，盐
的溶解度可能受到限制。在这里，添加剂可以被当作全体溶剂溶液的附加组分。

[0045] 盐溶解度主要是带正电和带负电的离子之间的结合能、带正电的离子与溶剂之间的结合能以及带负电的离子与溶剂之间的结合能的函数。这些结合能是温度以及溶液中特
定离子和溶剂的函数。当带正电和带负电的离子之间的结合能比离子与溶剂分子之间的结
合能低时，则盐在溶剂中的溶解度较高。这是由于溶剂能够有效地将带正电和带负电的离
子分开并克服它们相应的库伦吸引力，从而使离子可溶解在溶液中而不会与溶液中带相反
电荷的离子相互接触。当带正电和带负电的离子之间的结合能比离子与溶剂分子之间的结
合能高时，盐在溶剂中的溶解度较低。这是由于溶剂无法有效地将带正电和带负电的离子
分开以克服它们相应的库伦吸引力，这导致正离子和负离子相互接触并从溶液中分离出
来，从而降低了总溶解度。

[0046] 图8表明了盐离子之间的结合能大于离子与溶剂之间的结合能的情况。在此示例中，溶剂分子1通常被正离子3吸引，因此若干溶剂分子1会在正离子3周围形成溶剂化壳。在
此示例中，负离子与溶剂的结合能被认为很低并因此在此忽略。在此示例中，在贴近的溶剂
化壳中四个溶剂分子围绕着离子。但是，相对于正离子3与负离子4之间的结合能，正离子3
与溶剂壳中所有溶剂分子之间的结合能较低。这些分子之间的结合是如下表示的，正离子3
与溶剂1之间的结合用实线表示，以及正离子3与负离子4之间结合用虚线表示。在此示例
中，以实线表示的在单个正离子上的与溶剂的结合能的总和相对低于用虚线表示的正离子
2与负离子4之间的结合能。这使离子保持相互接触并降低了盐在溶液中的溶解度。

[0047] 图9表明了盐离子之间的结合能小于离子与溶剂之间的结合能的情况。在此示例中，溶剂分子1通常被正离子3吸引，因此，若干溶剂分子1会在正离子3周围形成溶剂化壳。
在此示例中，负离子与溶剂的结合能被认为很低，并因此在此忽略。在该示例中，溶剂溶液
由与盐等摩尔量的附加的添加剂5组成。该添加剂与正离子3的结合能比与其他溶剂分子1
的结合能更高。溶剂1与正离子3的结合由实线表示，而添加剂5与正离子1的结合由长虚线2
表示。在此示例中，三个溶剂分子1和一个附加的溶剂分子5会包围正离子。再者，溶剂化壳
由围绕单个正离子3的总共四个溶剂分子组成，但是，现在溶剂壳由两种不同类型的分子组
成。现在，相对于正离子3与负离子4之间的结合能，正离子3与溶剂壳中所有溶剂分子之间
的结合能更高。在此示例中，由实线和长虚线表示的在单个正离子上的与溶剂的全部结合
能之总和相对地高于由虚线表示的正离子2与负离子4之间的结合能。这样可以增进离子之
间的分离，并提高盐在溶液中的溶解度。

[0048] 温度影响各种物质的结合能，因此溶解度可能随温度增大或减小。此外，尽管构成盐的离子的平均结合能可以高于或低于离子与溶剂分子之间的结合能，但是由于分子的动
力学运动或分子取向排列而引起的随机统计波动会通常显示出通常被认为在溶液中不溶
的组分的某种微量溶解度，并通常显示出通常被认为在溶液中可溶的某种微量盐沉淀。

[0049] 离子聚集体频繁地形成。这发生在两个或更多个相同或不同电荷的离子在溶液中接触并形成稳定的颗粒时。例如，两个带正电的离子和一个带负电的离子可以聚集为单个
更大的带正电离子。此外，单个离子可以具有双电荷或三电荷，如在镁或铝离子中经常看到
的。尽管它们构成了较大的聚集体，但这些离子通常仍可溶于溶液中，并且可以有助于电解
质溶液的电解电导率。

[0050] 盐具有中等溶解度的一个实例是由在氟甲烷和二氧化碳溶剂溶液中的LiTFSI盐构成的电解质，它是液化气体电解质。由于溶剂与离子的结合能相对低于Li阳离子与TFSI
阴离子的结合能，因此LiTFSI盐在该溶剂中的溶解度有限。

[0051] 本公开提供了可以提高此类盐在液化气体电解质中的溶解度的物质，以提高装置性能，例如提高电导率或电解以实现更高功率的装置。一个实例公开了在诸如具有LiTFSI
盐的氟甲烷的液化气体溶剂溶液中，与盐等摩尔比的四氢呋喃被用作添加剂。与仅为氟甲
烷溶液的溶液相比，四氢呋喃的使用增大了该溶剂溶液与盐离子之间的结合能。这种增大
的结合能促进了带负电的TFSI阴离子和带正电的Li阳离子的分离，从而提高了盐在该溶剂
溶液中的溶解度。

[0052] 上面的示例使用相等摩尔浓度的添加剂和盐，尽管这不是必需的。添加剂浓度可以高于或低于盐的浓度。此外，添加剂或盐的组合可以以任何相应的摩尔比来使用。将添加
剂浓度限制为小于或等于盐的摩尔比的一个优点是提高了该添加剂的电化学稳定性。在文
献中已经表明，具有高浓度盐的电解质溶液显示出增强的电化学稳定性。这是因为大多数
或所有溶剂分子都与盐离子牢固结合。与盐离子的这种结合降低了溶剂与电极的化学反应
性，该化学反应性导致分解。通常，未与盐离子结合的游离溶剂分子将显示出降低的电化学
稳定性。在本发明的一个方面，在氟甲烷中以与LiTFSI相等的摩尔浓度来使用添加剂，如四
氢呋喃。由于氟甲烷是一种具有出色电化学稳定性的溶剂，因此四氢呋喃是最有可能首先
在电极表面发生分解的组分。但是，由于四氢呋喃与盐的摩尔浓度相等，因此几乎所有的四
氢呋喃分子始终与盐组分结合。与上述提到的含高浓度盐的电解质溶液非常相似，由于所
有四氢呋喃分子均与盐离子络合或结合，因此四氢呋喃在基于氟甲烷的电解质中的行为就
像是在高浓度电解质中那样，从而减少了与电极的分解反应并提高了电化学稳定性。

[0053] 有时一种溶剂和一种添加剂与盐的混合物将形成可溶和可混溶的溶液。但是，有时添加另一种溶剂或添加剂会使溶液离析并变得不可混溶。这样的一个示例是0.3M 
LiTFSI和0.3四氢呋喃在液化气体氟甲烷中的混合物，该混合物对所有组分都显示出良好
的混溶性和溶解性。然而，在两个体积份的氟甲烷和一个体积份的硫酰氟(也是液化气体溶
剂)的溶液中的0.3M LiTFSI和0.3四氢呋喃的混合物显示出组分从溶液中明显分离。一个
小分离量很可能是在四氢呋喃和氟甲烷混合物中的高浓度盐，而第二分离量则为由氟甲烷
和硫酰氟构成的混合物中的高浓度盐。然而，使用二甲氧基乙烷代替四氢呋喃则显示出所
有组分的高度可溶和可混溶的溶液。因此，某些添加剂可以改善组分在某些溶液中的溶解
度。

[0054] 本文公开了可以在液化气体电解质中使用以提高盐溶解度的添加剂。在一些实施方式中，添加剂与作为主要溶剂的氟甲烷和锂基盐结合使用。在一些实施方式中，其他液化
气体溶剂，诸如二氟甲烷、三氟甲烷、氟乙烷、四氟乙烷、五氟乙烷、1,1‑二氟乙烷、1,2‑二氟
乙烷、1,1,1‑三氟乙烷、1,1,2‑三氟乙烷、1,1,1,2‑四氟乙烷、1,1,2,2‑四氟乙烷、五氟乙
烷、氯甲烷、氯乙烷、亚硫酰氟、氯氟亚硫酰(thionyl chloride fluoride)、磷酰氟、氯氟磷
酰(phosphoryl chloride fluoride)、硫酰氟、氯氟硫酰(sulfuryl chloride fluoride)、
1‑氟丙烷、2‑氟丙烷、1,1‑二氟丙烷、1,2‑二氟丙烷、2,2‑氟丙烷、1,1,1‑三氟丙烷、1,1,2‑
三氟丙烷、1,2,2‑三氟丙烷、氟乙烯、顺式1,2‑氟乙烯、1,1‑氟乙烯、1‑氟丙烯、2‑丙烯、氯、
氯甲烷、溴、碘、氨、氧化亚氮、分子氧、分子氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二硫化碳、氟
化氢、氯化氢或任何它们的组合也可以与这些添加剂组合来用作液化气体溶剂。在一些实
施方式中，液化气体溶剂可以是二氟甲烷。在一些实施方式中，液化气体溶剂可以是氯甲
烷。在一些实施方式中，液化气体溶剂可以是1,1‑二氟乙烷。在一些实施方式中，液化气体
溶剂可以是硫酰氟。在一些实施方式中，液化气体溶剂可以是亚硫酰氯或亚硫酰氟。在一些
实施方式中，液化气体溶剂可以选自氟甲烷、二氟甲烷、硫酰氟、氯甲烷、二氧化碳、1,1‑二
氟乙烷及其任何组合。在一些实施方式中，液化气体电解质包括单一的液化气体溶剂或液
化气体溶剂与一种或更多种添加剂和一种或更多种盐的组合。这些添加剂在+20℃的标准
室温和标准压力(约1.01325巴)下可以是气态、液态或固态。此外，任何气态添加剂也可以
被用作主要溶剂。在一些实施方式中，基于液化气体电解质的总重量，主要溶剂或主要溶剂
的混合物的量以重量计大于约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约
80％、约90％、约95％、约98％、或约99％。在一些实施方式中，基于液化气体电解质的总重
量，主要溶剂的量以重量计小于约99％、约98％、约95％、约90％、约80％、约70％、约60％、
约50％、约40％、约30％、或约20％。在一些实施方式中，基于液化气体电解质的总重量，添
加剂的量以重量计小于约80％、约70％、约60％、约50％、约40％、约30％、约20％、约10％、
约5％、约2％、或约1％。

[0055] 在一些实施方式中，液化气体溶剂包括两种溶剂。在一些实施方式中，液化气体溶剂包括三种溶剂。在一些实施方式中，液化气体溶剂包括四种或更多种溶剂。在一些实施方
式中，液化气体溶剂包括氟甲烷、硫酰氟和二氧化碳。在一些实施方式中，液化气体溶剂包
括氟甲烷和二氧化碳。在一些实施方式中，液化气体溶剂包括硫酰氟和二氧化碳。在一些实
施方式中，液化气体电解质包括氟甲烷、二氟甲烷和二氧化碳。在一些实施方式中，液化气
体溶剂包括卤代烃和硫酰卤。在一些实施方式中，液化气体溶剂包括卤代烃、硫酰卤和二氧
化碳。在一些实施方式中，添加剂与盐的摩尔比大于约0.01、约0.05、约0.1、约0.2、约0.30、
约0.5、约0.7、约0.9、约0.95、约0.98、约1.0、约1.05、约1.1、约1.5、约2、约3、约5、约10或约
100。在一些实施方式中，为了确保电解质中的大部分添加物质大体上与电解质中的离子结
合或络合从而增强电池的电化学稳定性，具有与盐相比例如为约0.9、约0.95或约0.98的较
低摩尔浓度的添加剂可以是有利的。在一些实施方式中，添加剂与盐的摩尔比小于0.8、
0.85、0.9、0.95、0.98、0.99、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5。在一些实施方式中，添加剂与盐
的摩尔比小于约0.8、约0.85、约0.9、约0.95、约0.98、约0.99、约1.0、约1.1、约1.2、约1.3、
约1.4或约1.5。在一些实施方式中，添加剂与盐的摩尔比在约0.5至约1.0、约0.8至约0.98、
约0.9至约1.0、或约0.9至约0.98的范围内。在一些实施方式中，为了确保盐的最大溶解度
以提高性能，具有与盐相比例如为约1.1、约1.2或约2.0的较高摩尔浓度的添加剂可以是有
利的。在一些实施方式中，使用多种添加剂，每种添加剂与盐的摩尔比可以大于约0.01、约
0.05、约0.1、约0.2、约0.30、约0.5、约0.7、约0.9、约0.95、约0.98、约1.0、约1.05、约1.1、约
1.5、约2、约3、约5、约10或约100。在一些实施方式中，电解质溶液中的盐浓度按每升溶液计
大于约0.1、约0.3、约0.5、约0.8、约1.0、约1.3、约1.5、约1.8、约2.0、约3.0、约4.0、约5.0或
约8.0摩尔。

[0056] 在一些实施方式中，液化气体电解质可以包括一种或更多种添加剂。在一些实施方式中，液化气体电解质可以包括一种添加剂。在一些实施方式中，液化气体电解质可以包
括两种或更多种添加剂。在一些实施方式中，添加剂可以是非环状碳酸酯，环状碳酸酯，非
环状醚，环状醚或腈类化合物，或它们的任意组合。在一些实施方式中，添加剂是四氢呋喃。

[0057] 在一种实施方式中，添加剂可以是非环状碳酸酯类化合物，其选自：碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙丁酯、碳酸二丙酯、
碳酸丙丁酯、碳酸二丁酯、氟甲基甲基碳酸酯、二氟甲基甲基碳酸酯、三氟甲基甲基碳酸酯、
双(氟甲基)碳酸酯、双(二氟甲基)碳酸酯、双(三氟甲基)碳酸酯、氟甲基乙基碳酸酯、二氟
甲基乙基碳酸酯、三氟甲基乙基碳酸酯、氟乙基乙基碳酸酯、二氟乙基乙基碳酸酯、三氟乙
基乙基碳酸酯、四氟乙基乙基碳酸酯、五氟乙基乙基碳酸酯、六氟乙基乙基碳酸酯、双(氟乙
基)碳酸酯、双(二氟乙基)碳酸酯、双(三氟乙基)碳酸酯、双(四氟乙基)碳酸酯、双(五氟乙
基)碳酸酯、双(六氟乙基)碳酸酯，以及它们的任意组合。

[0058] 在另一实施方式中，添加剂可以是环状碳酸酯类化合物，其选自：碳酸乙烯酯(vinyl carbonate)、碳酸亚乙酯(ethylene carbonate)、碳酸丙烯酯、碳酸1,2‑丁烯酯、碳
酸反丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟碳酸乙烯酯、四氟碳酸乙烯酯、氯代碳
酸乙烯酯、二氯碳酸乙烯酯、三氯碳酸乙烯酯、四氯碳酸乙烯酯、氟甲基亚乙基碳酸酯、二氟
甲基亚乙基碳酸酯、三氟甲基亚乙基碳酸酯、双(氟甲基)亚乙基碳酸酯、双(二氟甲基)亚乙
基碳酸酯、双(三氟甲基)亚乙基碳酸酯，以及它们的任意组合。

[0059] 在另一实施方式中，添加剂可以是非环状醚类化合物，其选自：甲基丙基醚、甲基丁基醚、二乙基醚、乙基丙基醚、乙基丁基醚、二丙基醚、丙基丁基醚、二丁基醚、乙基乙烯基
醚、二乙烯基醚、甘醇二甲醚(glyme)、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、1,1,2,
2‑四氟‑3‑(1,1,2,2‑四氟乙氧基)‑丙烷、三氟(三氟甲氧基)甲烷、全氟乙基醚、氟甲基甲基
醚、二氟甲基甲基醚、三氟甲基甲基醚、双(氟甲基)醚、双(二氟甲基)醚、氟乙基甲基醚、二
氟乙基甲基醚、三氟乙基甲基醚、双(氟乙基)醚、双(二氟乙基)醚、双(三氟乙基)醚、2‑氟代
乙氧基甲氧基乙烷、2,2‑二氟代乙氧基甲氧基乙烷、甲氧基‑2,2,2‑三氟乙氧基乙烷、乙氧
基‑2‑氟乙氧基乙烷、2,2‑二氟代乙氧基乙氧基乙烷、乙氧基‑2,2,2‑三氟乙氧基乙烷、甲基
九氟丁基醚、乙基九氟丁基醚、2‑氟代乙氧基甲氧基乙烷、2,2‑二氟代乙氧基甲氧基乙烷、
甲氧基‑2,2,2三氟乙氧基乙烷、乙氧基‑2‑氟乙氧基乙烷、2,2‑二氟代乙氧基乙氧基乙烷、
乙氧基‑2,2,2‑三氟乙氧基乙烷、双(三氟)甲基醚、甲醚、甲基乙基醚、甲基乙烯基醚、全氟
甲基乙烯基醚，以及它们的任意组合。

[0060] 在另一实施方式中，添加剂可以是环状醚类化合物，其选自：环氧丙烷、四氢呋喃、四氢吡喃、呋喃、12‑冠‑4、12‑冠‑5、18‑冠‑6、2‑甲基四氢呋喃、1,3‑二氧戊环、1,4‑二氧戊
环、2‑甲基氧戊环(2‑metyloxolane)、(1,2‑环氧丙烷)、环氧乙烷、八氟四氢呋喃，以及它们
的任意组合。

[0061] 在另一实施方式中，添加剂可以是腈类化合物，其选自：乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、己腈、己二腈、戊二腈、丁二腈、丙二腈、乙二腈、异戊腈、苯甲腈、苯乙腈、氯化腈、氰化氢、乙二
腈，以及它们的任意组合。

[0062] 在使用液化气体电解质的示例性电化学装置中，所述液化气体电解质由一种或更多种液体组分、一种或更多种固体组分或一种或更多种盐组分的任意组合与一种或更多种
液化气体组分所构成，其中电极由两个插入型电极或化学反应电极或金属电极的任意组合
构成，插入型电极为诸如石墨、碳、活性炭、钛酸锂、二硫化钛、二硫化钼、磷酸铁锂(lithium 
iron phosphate)、磷酸钴锂(lithium cobalt phosphate)、磷酸镍锂(lithium nickel 
phosphate)、锂钴氧化物(lithium cobalt oxide)、锂镍锰氧化物(lithium nickel 
manganese oxide)、锂镍锰钴氧化物(lithium nickel manganese cobalt oxide)、锂镍钴
铝氧化物(lithium nickel cobalt aluminum oxide)；化学反应电极为诸如具有化学物质
硫、氧、二氧化碳、氮、二氧化硫、亚硫酰氟、氯氟亚硫酰、硫酰氟、氯氟硫酰；金属电极具有锂
金属或钠金属或金属合金或它们的任意组合，该金属合金包括锂、钠、锡、铝。这些组分可以
与包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、苯乙烯‑丁二烯橡胶或聚四氟乙烯的各种粘合剂聚合物
组分进行组合，以保持电极的结构完整性。

[0063] 此外，一种或更多种液化气体溶剂溶液或电解质可以与一种或更多种盐进行组合，所述一种或更多种盐包括下列一种或更多种：双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷
酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氯铝酸锂、四镓铝酸锂(tetragaliumaluminate)、双(草酸
根)硼酸锂、六氟锡酸锂、二氟(草酸)硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、氟化铝锂(lithium 
aluminum fluoride)、氯铝酸锂、四氟硼酸锂、四氯铝酸锂、二氟磷酸锂、四氟(草酸)磷酸
锂、二氟双(草酸根)磷酸锂、硼酸锂、草酸锂、硫氰酸锂、四氯没食子酸锂、氯化锂、溴化锂、
碘化锂、碳酸锂、氟化锂、氧化锂、氢氧化锂、氮化锂、超氧化锂、叠氮化锂、三角酸锂
(lithium deltate)、方酸二锂、克酮酸锂二水合物(lithium croconate dihydrate)、玫瑰
红酸二锂(dilithium rhodizonate)、草酸锂、丙酮二酸二锂、二酮丁二酸锂(lithium di‑
ketosuccinate)或任何相应的其带正电的锂阳离子被钠或镁取代的盐，或它们的任意组
合。其他有用的盐包括这样的盐，其具有带正电荷的阳离子，诸如四甲基铵、四乙基铵、四丙
基铵、四丁基铵、三乙基甲基铵(triethylmethylammonium ammonium)、N,N‑二乙基‑N‑甲
基‑N(2‑甲氧基乙基)铵、N,N‑二乙基‑N‑甲基‑N‑丙基铵、N,N‑二甲基‑N‑乙基‑N‑(3‑甲氧基
丙基)铵、N,N‑二甲基‑N‑乙基‑N‑苄基铵、N,N‑二甲基‑N‑乙基‑N‑苯基乙基铵、N‑乙基‑N,N‑
二甲基‑N‑(2‑甲氧基乙基)铵、N‑三丁基‑N‑甲基铵、N‑三甲基‑N‑己基铵、N‑三甲基‑N‑丁基
铵、N‑三甲基‑N‑丙基铵、1,3‑二甲基咪唑鎓、1‑(4‑磺丁基)‑3‑甲基咪唑鎓、1‑烯丙基‑3H‑
咪唑鎓、1‑丁基‑3‑甲基咪唑鎓、1‑乙基‑3‑甲基咪唑鎓、1‑己基‑3‑甲基咪唑鎓、1‑辛基‑3‑
甲基咪唑鎓、3‑甲基‑1‑丙基咪唑鎓、H‑3‑甲基咪唑鎓、三己基(十四烷基)鏻、N‑丁基‑N‑甲
基哌啶鎓、N‑丙基‑N‑甲基哌啶鎓、1‑丁基‑1‑甲基吡咯烷鎓、1‑甲基‑1‑(2‑甲氧基乙基)吡
咯烷鎓、1‑甲基‑1‑(3‑甲氧基丙基)吡咯烷鎓、1‑甲基‑1‑辛基吡咯烷鎓、1‑甲基‑1‑戊基吡
咯烷鎓、N‑丙基或N‑甲基吡咯烷鎓；所述阳离子与如下带负电荷的阴离子配对，阴离子为诸
如乙酸根、双(氟磺酰)亚胺、双(草酸)硼酸根、双(三氟甲磺酰)亚胺、溴离子(bromide)、氯
离子(chloride)、双氰胺、二乙基磷酸根、六氟磷酸根、硫酸氢根、碘离子(iodide)、甲磺酸
根、甲基膦酸根、四氯铝酸根、四氟硼酸根和三氟甲磺酸根。

[0064] 示例

[0065] 与常规的电解质液体溶剂相反，液化气体溶剂在室温下具有远高于标准压力的蒸气压，其可能具有极小的盐溶解度，这限制了装置的性能。添加某些化学添加剂实质上增大
了盐在液化气体电解质中的溶解度，使电化学装置的性能得以提高。在最低等摩尔比的添
加剂与盐比的情况下观察到溶解度增大。

[0066] 实施例1

[0067] 对锂盐在氟甲烷中的溶解度进行检查。通过高压观察玻璃窗目测检查溶解度。图1示出了室温下在氟甲烷中浓度为每升0.3摩尔盐(0.3M)的双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂盐的溶
解度。大部分盐未溶解。然而，据悉在小于0.3M的浓度下少量的盐确实会溶解以形成导电溶
液，原因在于已经构建出功能性电池装置并且其表现出了高性能。为了提高盐的溶解度，可
以将附加的添加剂添加到溶液中以增进盐的解离。图2示出了在氟甲烷中的0.3M LiTFSI+
0.3M四氢呋喃(一种环状醚)的溶液。在室温下即使仅具有与盐等摩尔的四氢呋喃，该溶液
也显示出LiTFSI盐优异的溶解性。该溶液的优点是利用了氟甲烷溶剂作为溶剂的益处以及
四氢呋喃的益处，利用氟甲烷溶剂作为溶剂的益处包括装置的低温性能、低粘度以实现高
的离子迁移率；利用四氢呋喃的益处是有利于锂盐的解离和低电位下的高抗还原性。

[0068] 实施例2

[0069] 与实施例1类似，已经使用若干种其它添加剂代替四氢呋喃来提高LiTFSI在氟甲烷中的溶解度；所选择的测试添加剂包括乙腈、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、二甲氧基乙烷、氟
代碳酸乙烯酯等。在这些实验中盐浓度从0.1M至1M不等，并且在氟甲烷中等摩尔浓度的
LiTFSI和添加剂具有高的溶解度。在某些情况下可能会发生两相分离的从低至‑78℃到高
达约+40℃的温度条件下，这些溶液通常显示出高溶解度和良好的可混溶性且不会发生相
分离。

[0070] 实施例3

[0071] 硫酰氟是一种相对不活泼的气体并工业上用作熏蒸剂。它在大多数有机溶剂中的溶解度有限，但可与氟甲烷混溶，正如通过类似于图1和图2的高压视窗腔所检查的那样。将
0.3M LiTFSI和0.3M四氢呋喃的混合物加入到2体积份氟甲烷和1体积份硫酰氟混合溶剂溶
液中。该溶液显示出两相分离的清晰液线，可能一个相是LiTFSI‑四氢呋喃‑氟甲烷混合溶
液，而第二相是氟甲烷‑硫酰氟溶液。代替四氢呋喃添加剂，在包含0.3M LiTFSI和0.3M二甲
氧基乙烷的溶液中则采用了二甲氧基乙烷，并将该溶液添加到2体积份的氟甲烷和1份的硫
酰氟的混合溶剂溶液中。该溶液充分混合。该溶液可以用在利用硫酰氟作为阴极电解液的
原电池(primary battery)装置中。

[0072] 实施例4

[0073] 对不同浓度的LiTFSI与四氢呋喃(THF)的氟甲烷(CH3F)溶液进行电导率测量。图3示出了由氟甲烷中0.1、0.2和0.4M的LiTFSI与等摩尔浓度的四氢呋喃组成的溶液的电解电
导率。当盐完全溶解在溶液中时，这些溶液的电导率如所预期的那样随着浓度的增加而平
稳地增大。在氟甲烷中含0.4M THF和0.4M THF的浓度下，最大电导率接近4mS/cm。此外，由
于氟甲烷的超临界点，高温极限保持在+44℃左右。冷却后，盐自然溶解返回到溶液中，电导
率恢复到标称值。在低至‑60℃的温度下仍具有出色的低温电导率，这证明了可能在低温下
用于电化学装置时性能表现优异。

[0074] 实施例5

[0075] 使用在9份氟甲烷和1份二氧化碳中的1M LiTFSI和1M甲醚组成的电解质来构建由NMC622阴极(LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2)和Li金属阳极组成的电池。电池进行充电和放电至相
对于Li的从4.2至4.5V的各种电位。如所预期地，每克活性阴极的放电容量为150～180mAh/
g。

[0076] 实施例6

[0077] 形成由锂金属阳极与由硫和碳的混合物所构成的阴极组成的电化学电池，并用由在19体积份的氟甲烷和1体积份的二氧化碳中的1M LiTFSI和0.9M乙腈所组成的电解质进
行测试。该电池的容量约为5mAh/cm2，在室温下以约50uA的速率放电，放电性能如图5所示。
性能尚可，但需要低的放电速率以获得高容量。

[0078] 实施例7

[0079] 使用锂金属阳极可以大大提高电池装置的能量密度，但是，需要显著提高效率以制造有用的装置。构建由锂金属电极和不锈钢对电极组成的电池，并用于测试锂金属的镀
覆和锂金属的剥离效率。使用在19体积份的氟甲烷和1体积份的二氧化碳中的0.3M LiTFSI
和0.3M四氢呋喃的电解质溶液。这些电池用于在室温下以0.5mA/cm2的电流通过数百个循
环将0.5mAh/cm2的锂金属电镀到不锈钢工作电极上。当电流反向时，使用1V的高的截止电
压以实现剥离限制(stripping limit)，并继续电镀。如图6所示，该电池的平均库仑效率显
示出在近600个循环中为骄人的99.73％。还可以看到约60mV的恒定的过电位(over 
potential)，并且在循环期间几乎没有增长。使用常规液体电解质(1M LiPF6在1:1质量比
的碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯中)和上述液化气体电解质溶液进行一个电镀周期后，对比电池
的低温扫描电子显微镜图像。与常规的液体电解质体系相比，SEM显示出液化气体电解质体
系具有相对地高度光滑的表面和紧密的体积。此类光滑的表面证实树枝状生长很少，并且
高度紧密的镀覆体积(platted volumn)则由于该电池相对较高的库仑效率。

[0080] 实施例8

[0081] 使用由锂金属阳极和石墨阴极组成的电池来测试液化气体电解质在石墨电极上形成稳定的固态电解质中间相的能力。使用在19体积份的氟甲烷和1体积份的二氧化碳中
的0.3M LiTFSI和0.3M四氢呋喃的电解质溶液。电池在数十个循环中循环得相当好，但是在
循环中容量确实下降了，如图7所示。

[0082] 实施例9

[0083] 对锂盐在硫酰氟，氟甲烷与硫酰氟的混合物以及氟甲烷、硫酰氟与THF添加剂的混合物中的溶解度进行检查。通过高压观察玻璃窗目测检查溶解度。图11示出了在室温下在
硫酰氟中浓度为每升0.1摩尔盐(0.1M)的双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂盐的溶解度。将相同浓
度的盐溶解在氟甲烷、硫酰氟(1:9)与0.1M THF添加剂的混合物中。

[0084] 实施例10

[0085] 形成由锂金属阳极与由碳所构成的阴极组成的电化学电池，并用由0.5M LiTFSI和氟甲烷与硫酰氟(体积比1:9)组成的电解液进行测试。该电池在室温下以约1mA/g的速率
放电，放电性能如图13所示。

[0086] 实施例11

[0087] 对锂盐在氟甲烷与硫酰氟的混合物，氟甲烷、二氧化碳与硫酰氟的混合物中的溶解度进行检查。加入THF作为添加剂。图14示出了在室温下在各种溶剂中浓度为每升0.5摩
尔盐(0.5M)的双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂盐的溶解度。

[0088] 实施例12

[0089] 形成由锂金属阳极与由碳所构成的阴极组成的电化学电池，并用由0.5M LiTFSI和以下物质组成的电解质进行测试：氟甲烷与硫酰氟的混合物(体积比1:9)；硫酰氟、CO2与
氟甲烷的混合物(体积比1:1:18)；以及CO2与氟甲烷的混合物(体积比1:19)。该电池在室温
下以约1mA/g的速率放电，放电性能如图15所示。