專利名稱：一種基于雜多酸的離子液體電解液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種鋰離子電池的電解液及制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池作為新一代的儲(chǔ)能技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注?？梢栽陔娋W(wǎng)調(diào)峰、平衡負(fù)載，調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電與供電的不連續(xù)性問(wèn)題，以及用作小型備用電站等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前鋰離子電池均采用有機(jī)溶劑與鹽混合組成的電解液。但是有機(jī)溶劑作為電解液時(shí)，容易被氣化，使得電池發(fā)生爆炸，故安全性不能保證。若單純地利用高沸點(diǎn)溶劑，因其在室溫時(shí)一般粘度很高，甚至為固體，故也不能從根本上解決電解液的耐熱性問(wèn)題。在低溫時(shí)這類電解液有鹽析出，這樣就使得電解液中離子濃度顯著下降，造成充放電性能變差或性能劣化。同時(shí)，這類電解液在電池化成時(shí)會(huì)分解產(chǎn)生氣體，引起電池脹氣，從而導(dǎo)致電池性能變差，特別是電池阻抗的增加。與傳統(tǒng)的有機(jī)液體電解液相比，室溫離子液體具有一系列優(yōu)異的特性(1)蒸氣壓極低；(2)耐熱性高，液態(tài)溫度范圍寬(可達(dá)300°C ) ； (3)難燃性；(4)化學(xué)穩(wěn)定性高，物質(zhì)的溶解力強(qiáng)；(5)電化學(xué)窗口寬，分解電壓高；(6)可通過(guò)陰陽(yáng)離子的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)離子液體的性能，又被稱為“可設(shè)計(jì)溶劑”。室溫離子液體中加入適當(dāng)?shù)匿圎}后，可用作鋰離子電池的電解液，同時(shí)也可以作為鋰離子電池電解液的添加劑使用。在很大的程度上，緩解了電池的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一類基于雜多算的的離子液體，該類離子液體具有常規(guī)離子液體的特性。此外，離子液體的陰離子部分為雜多酸陰離子，使得這類離子液體具有陰離子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性，極大的豐富了離子液體的種類。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種離子液體電解液的制備方法，這類電解液能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中使用有機(jī)溶劑和鋰鹽組成的電解液存在高低溫問(wèn)題并且有安全隱患的缺點(diǎn)，提供一種新型的可以高溫存儲(chǔ)并且具有一定阻燃性的鋰離子電池電解液，并且該離子液體還具有較高的電導(dǎo)率。本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，該電解液含有鋰鹽、離子液體和非水溶劑， 其中所述的離子液體通式包括H10_XZX [ a -SiW9O34]，H10_XZX [ ^ -Siff9O34]，H8_XZX [ y -Siff10O36]，H8_XZX [ a -Siff11O39]本發(fā)明提供的多酸離子液體中，X代表不同的質(zhì)子被陽(yáng)離子取代的程度。Z代表離子液體中的陽(yáng)離子，所述離子液體陽(yáng)離子為季銨離子、季瞵離子、哌啶離子、吡咯離子吡唑離子、咪唑離子和胍離子中的一種或幾種。
權(quán)利要求
1.一種離子液體，其特征在于離子液體的陰離子部分為雜多酸陰離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離子液體，其特征在于所述離子液體的雜多酸陰離子為不同中心原子的雜多陰離子，選自磷鎢酸陰離子、硅鎢酸陰離子和磷鑰酸陰離子中一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離子液體，其特征在于離子液體為帶有陽(yáng)離子(Z)、以及雜多陰離子(A)構(gòu)成的功能化的離子液體，離子液體的分子式如下H10_XZX [ a -Siff9O34]，Η10_ΧΖΧ [ β -Siff9O34]，Η8_ΧΖΧ[ Y -Siff10O36]，H8_XZX[ a -Siff11O39]其中X代表不同的質(zhì)子被陽(yáng)離子取代的程度，Z代表離子液體中的陽(yáng)離子，所述離子液體陽(yáng)離子為季銨離子、季膦離子、哌啶離子、吡咯離子吡唑離子、咪唑離子和胍離子中的一種或幾種，陽(yáng)離子的化學(xué)式如下
4.權(quán)利要求I所述的離子液體的制備方法，包括以下步驟a.雜多陰離子鹽的制備。b.對(duì)雜多陰離子鹽溶解于水中進(jìn)行酸化。c.將氯代的陽(yáng)離子與雜多酸進(jìn)行陽(yáng)離子交換反應(yīng)，得到雜多陰離子功能化離子液體。
5.一種鋰離子電池電解液，該電解液含有鋰鹽、權(quán)利要求1-3所述離子液體和非水溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池電解液，其中，所述鋰鹽在電解液中的濃度為 1-1. 5摩爾/升，所述離子液體在電解液中的質(zhì)量為1% -8%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池電解液，其中，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、氟代磺酰亞胺鋰的一種或者幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池電解液，其中，所述非水溶劑的組成選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、Y-丁內(nèi)酯、1，3 丙磺酸內(nèi)酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯以及其他含氟、含硫或者含不飽和鍵的鏈狀或者環(huán)狀有機(jī)酯類中的一種或者幾種。
9.一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括電芯和電解液，其特征在于，所述電解液為權(quán)利要求5-8中任意一項(xiàng)所述電解液。
全文摘要
一種鋰離子電池電解液，該電解液含有鋰鹽、非水溶劑和離子液體。本發(fā)明使用的離子液體是一類新型的離子液體，此類離子液體的陰離子部分為雜多酸陰離子，離子液體的分子式如下H10-xZx[α-SiW9O34]，H10-xZx[β-SiW9O34]，H8-xZx[γSiW10O36]，H8-xZx[α-SiW11O39]，其中X代表不同的質(zhì)子被陽(yáng)離子取代的程度，Z代表離子液體中的陽(yáng)離子，為季銨離子、季瞵離子、哌啶離子、吡咯離子吡唑離子、咪唑離子和胍離子中的一種或幾種；陰離子為不同中心原子的雜多陰離子，其中雜多陰離子為磷鎢酸陰離子、硅鎢酸陰離子、磷鉬酸陰離子的一種或者幾種。本發(fā)明的目的在于提供一類新型離子液體的制備方法。同時(shí)提供一種新型的可以高溫存儲(chǔ)并且具有一定阻燃性的鋰離子電池電解液，該離子液體還具有較高的電導(dǎo)率。
文檔編號(hào)H01M10/0568GK102584708SQ20121000390
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者常嵩, 張亮, 張鎖江, 蔡迎軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所