具有離子液體的電解質(zhì)溶液及含有該電解質(zhì)溶液的鋰電池的制作方法
【專利摘要】一種含有具有式(I)結(jié)構(gòu)離子液體的電解質(zhì)溶液，其中，R1是C1-C6烷基，R2是C2-C7烷基，A-是如說明書定義的陰離子基團，具有該離子液體的電解質(zhì)溶液展現(xiàn)高導(dǎo)電性、高熱穩(wěn)定性的性能。本發(fā)明同時還提供了具有該電解質(zhì)溶液的鋰電池。
【專利說明】具有離子液體的電解質(zhì)溶液及含有該電解質(zhì)溶液的鋰電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含離子液體的電解質(zhì)溶液，特別涉及一種具有該電解質(zhì)溶液的鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著鋰電池跨入新能源汽車與儲能系統(tǒng)，鋰電池的市場占有率從2.5%提高到20%。如美國Zpryme公司預(yù)測，2014年全球智能電網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)1，714億美元；在終端運用市場方面，美國派克研究(Pike Research)最新報告也指出，2015年全球公車市場，將有32，000輛采用替代能源驅(qū)動，日漸擴大的商機，將推動全球?qū)τ阡囯姵氐拇罅啃枨?。這代表著電動車與動力電池市場即將來臨。因此，新型耐高溫鋰離子電池的設(shè)計也日趨重要。
[0003]推廣電動車用鋰離子電池的關(guān)鍵之一在于電池的安全性，目前最被廣泛使用的有機電解質(zhì)溶液為高度可燃物，在電池運轉(zhuǎn)過程中，有時會有電壓異?；虺浞烹娛タ刂频臓顩r，導(dǎo)致正極材料分解釋放出氧氣、電解質(zhì)溶液分解產(chǎn)生具高度反應(yīng)性離子等狀況，伴隨著溫度升高，電池即可能產(chǎn)生爆炸。其中有機電解質(zhì)溶液中含有電解質(zhì)及復(fù)雜成分的溶劑，大部份現(xiàn)行被廣泛使用的電解質(zhì)溶液在60至100°C之間即開始產(chǎn)生程度不一的分解反應(yīng)。因此尋找耐高溫、耐高電壓的電解質(zhì)溶液成為增進鋰離子電池安全性的主要課題，其中具有特殊性質(zhì)的離子溶液也成為材料候選之一。現(xiàn)階段對于離子液體用于電解質(zhì)溶液的研究仍然有限，仍有多種用途待開發(fā)。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，室溫狀態(tài)下的離子液體具有特殊性質(zhì)，例如極低蒸氣壓、低熔點、高極性、不可燃性、耐強酸等特性，現(xiàn)有技術(shù)已證明離子液體在鋰離子電池電解質(zhì)溶液方面的運用，成功提高電池的熱穩(wěn)定性，使電池的安全性更上一層。舉例而言，W02007/104144A1公開了一種陰離子結(jié)構(gòu):
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種電解質(zhì)溶液,包括: 有機溶劑； 鋰鹽；以及 以所述電解質(zhì)溶液總重量計，0.1￥1:%至50wt%的離子液體。
2.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)溶液，其特征在于，所述離子液體具有式(I)的結(jié)構(gòu):
3.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)溶液，其特征在于，所述有機溶劑選自Y-丁內(nèi)酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯及碳酸甲乙酯所組成組中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)溶液，其特征在于，所述鋰鹽包括苯并咪唑系鋰鹽。
5.如權(quán)利要求4所述的電解質(zhì)溶液，其特征在于，所述鋰鹽包括LiPF6、LiBF4,LiAsF6,LiSbF6' LiClO4' LiAlCl4' LiGaCl4' LiNO3' LiC(SO2CF3)3' LiN(SO2CF3)2' LiSCN, LiO3SCF2CF3'LiC6F5SO3' LiO2CCF3' LiSO3F' LiB (C6H5) 4、LiBOB 及 LiCF3SO3 所組成組中的至少一種。
6.—種鋰電池,包括如權(quán)利要求1-5中任一項所述的電解質(zhì)溶液。
7.如權(quán)利要求6所述的鋰電池，其特征在于，包括: 陽極； 陰極；以及 隔離膜，夾置于所述陽極與陰極之間，且所述隔離膜具有貫穿的開口，與所述陽極與陰極構(gòu)成容置空間，以容納所述電解質(zhì)溶液。
8.如權(quán)利要求7所述的鋰電池，其特征在于， 所述陽極包括: 第一導(dǎo)電組件，以及 陽極金屬箔，形成于所述第一導(dǎo)電組件上，且所述隔離膜設(shè)于所述第一導(dǎo)電組件上，以使得部分所述第一導(dǎo)電組件自所述隔離膜的開口外露； 所述陰極包括:第二導(dǎo)電組件，以及 陰極金屬箔，形成于所述第二導(dǎo)電組件上，使所述第二導(dǎo)電組件夾置于所述隔離膜與陰極金屬箔之間，并由所述隔離膜與第一導(dǎo)電組件及第二導(dǎo)電組件構(gòu)成容置空間，以容納所述電解質(zhì)溶液。
9.如權(quán)利要求7所述的鋰電池，其特征在于。包括封裝結(jié)構(gòu)，包覆所述陽極、陰極以及隔離膜。
10.如權(quán)利要求8所述的鋰電池，其特征在于，所述第一導(dǎo)電組件選自鋰、合金、金屬氧化物、氮化物、硅基材料、過渡金屬釩酸鹽、硫化物、磷化物及碳化物所組成組中的至少一種。
11.如權(quán)利要求10所述的鋰電池，其特征在于，所述合金由選自Mg、Ca、Al、Ge、Sn、Pb、As、Sb、B1、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、N1、Cu、Mn及Fe所組成組中的至少二種元素構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求10所述的鋰電池，其特征在于，所述金屬氧化物選自Ti02、Li4Ti5O12-y,Cu2O、 CuO、 CoO、Co3O4、 NiO、FeO、Fe203、Fe304、CuFe2O4、 NiFe204、CoFe204、MgO、MnV2O6、 MnMoO4、W02、MoO2、Nb2O5、SnO 或 SnO2，其中，y 為 O 至 0.1。
13.如權(quán)利要求10所述的鋰電池，其特征在于，所述硅基材料選自S1、Mg2S1、NiS1、CaS1、Cu3S1、Cu5Si及SiOxK組成組中的至少一種，其中，x為I或2。
14.如權(quán)利要求10所述的鋰電池，其特征在于，所述碳化物選自碳粉、石墨、碳纖維、納米碳管及石墨烯所組成組中的至少一種。
15.如權(quán)利要求14所述的鋰電池，其特征在于，所述碳粉的平均粒徑為IOOnm至30 μ m0
16.如權(quán)利要求14所述的鋰電池，其特征在于，所述碳粉選自無定形碳、石墨類碳及中間相碳微珠所組成組中的至少一種。
17.如權(quán)利要求8所述的鋰電池，其特征在于，所述第二導(dǎo)電組件選自混有鋰的過渡金屬混合氧化物。
18.如權(quán)利要求17所述的鋰電池，其特征在于，所述混有鋰的過渡金屬混合氧化物選自 LiMnO2,LiMn2O4,LiCoO2,Li2Cr2O7、Li2CrO4,LiNiO2,LiFeO2,LiNiqCo1、pO2,LiMPO4Fq,LiMSiO4,Li2MSiO4' LiM1a、rtM2rPO4, LiM1a、M2rSiO4, Li2M1a、rtM2rSiO4, LiMn0.5Nia502、LiL15_aMn Co NiO2-及LiMca5Mnh5O4所組成組中的至少一種，其中，p、q、r的值均為O至1，M選自N1、Co、Mn、Fe 的一種，M1 與 M2 獨立選自 N1、Co、Mn、Fe、Zn、Zr、Mg、Ag、Al、Sb 或 Cr，a 為 O 至 0.5，β、X、δ三者相加值等于I, σ為O至0.5, Mc為二價過渡金屬元素。
19.如權(quán)利要求8所述的鋰電池，其特征在于，所述第二導(dǎo)電組件選自TiS2、V2O5或MoO30
20.如權(quán)利要求8所述的鋰電池，其特征在于，包括粘著劑，粘合所述陽極金屬箔及第一導(dǎo)電組件，以及粘合所述陰極金屬箔及第二導(dǎo)電組件。
21.如權(quán)利要求20所述的鋰電池，其特征在于，所述粘著劑選自聚偏氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡膠、聚酰胺或三聚氰胺樹脂。
22.如權(quán)利要求7所述的鋰電池，其特征在于，所述隔離膜選自聚乙烯、聚丙烯或其組合。
【文檔編號】H01M10/0566GK103456992SQ201210370597
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】張顥薰, 王復(fù)民, 劉融融 申請人:中國石油化學(xué)工業(yè)開發(fā)股份有限公司