CN102812586A - 氟离子电池电解质组合物 - Google Patents

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Abstract

一种氟离子电池包括基本不含锂的阳极和阴极。阳极或阴极中至少一个含氟，并且将一种基本不含锂的液体电解质用于电荷传输。该电解质在温度低于200℃下为液体，并且可以由有机可溶的氟化物盐溶于选定种类的溶剂形成。

Description

氟离子电池电解质组合物
技术领域
本发明涉及基于氟离子转移的非水性电化学电池，包含氟离子盐的液体电解质组合物，及其在电化学电池中的应用，所述电化学电池包括：电池、电容器、超级电容器及原电池。
技术背景
电池通常包括正极（放电时的阴极）、负极（放电时的阳极）和用于离子传输的电解质。电解质可以包含一种或多种离子类物质作为电荷载流子。许多广泛可得的电池系统是基于阳离子电极反应的，电极从电解质中捕获或释放阳离子，并从外部电路中得到电子实现电荷平衡。由于其非常低的电化学氧化/还原电势且轻重量，因此元素锂通常被用于基于阳离子的电池系统。锂电池和锂离子电池均市售可得并被广泛使用。
然而，金属锂或含锂电极的电化学在商业应用中存在一些问题。金属锂活性高，需要大量额外的加工来以更加安全的嵌入形式储存锂、来增加电池重量和降低能量密度。锂离子电池在很多情况下都不稳定，且很容易过热或过充。在极端的情况下，会导致热失控和电池破裂，或电极之间的短路。从安全性和高循环寿命的角度出发，锂离子电池组通常包含昂贵的电压和热控制电路，用于当电压或温度超出安全范围时关闭电池。
基于阴离子的电极反应为锂和锂离子电池的相关问题提供了一种解决方案。在基于阴离子的系统中，电极从电解质中捕获或释放阴离子，同时伴随着从外部电路中释放或捕获电子。这些阴离子系统已经被用于固态电池系统，例如，Potanin的美国专利7,722,993，其描述了一种二级电化学电池的实施方式，其中氟离子在充-放电循环中于阳极和阴极之间可逆地交换，同时这些电极与固态导电氟化物电解质接触。Potanin描述的固态电解质包含La、Ce的氟化物或基于所述氟化物与合金添加剂的复合氟化物，例如：一种或多种碱土金属氟化物（CaF2，SrF2，BaF2）和/或碱金属氟化物（LiF，KF，NaF）和/或碱金属氯化物（LiCl，KCl，NaCl），以及各种其它复合氟化物。
人们也已经尝试提供能够利用液体电解质的基于阴离子电荷载流子的电化学系统。例如，Yazami、Darolles，和Weiss的美国专利20100221603A1“氟化锂离子电池”公开了一种电池，所述电池包括：正电极，其包含碳纳米纤维或碳纳米管材料；负电极，其包含石墨材料；以及正电极与负电极之间的电解质。选择电解质以在正电极和负电极之间传导电荷载流子，该电解质包含溶剂承载的氟化物盐，其至少部分以溶解状态的氟离子存在于电解质中。运行时，在电池充电和放电的过程中，正电极和负电极与电解质可逆地交换氟离子。在一个实施方式中，在电池的放电过程中，氟离子从正电极释放，并被负电极所容纳；和/或在电池的充电过程中，氟离子从负电极释放，并被正电极所容纳。
然而，对于许多应用所述电解质组合物并非不含锂，或者不能提供足够的离子传输能力以确保可靠的、高放电容量的运行。
发明内容
为了解决上述问题，本文描述了一种不含锂的基于阴离子电荷传输的电化学系统，该系统使用了氟离子传输电解质。所述氟离子传输电解质在温度低于200℃下通常为液体。在其它实施方式中，可使用在低于100℃下为液体的电解质。在某些应用中，优选为在温度大于-40℃下为液体的低温电解质。在某些实施方式中，描述了使用上述液体电解质并可在温度低于200℃或高于-40℃下运行的一次和二次（可充电的）氟离子电池。
附图说明
附图中：
图1显示了溶于C6D6的MPPF的1H NMR谱图，表明MPP+阳离子存在于溶液中。
图2显示了溶于苄腈和C6D6的MPPF的19F NMR谱图，表明F-阴离子存在于溶液中，且不存在任何HF2 -杂质；
图3显示了溶于C6D6的MPPF与BF3.OEt2的反应产物的19F NMR谱图，BF4 -的存在表明MPPF作为氟源的反应活性；以及
图4显示了采用铋作阳极、氟化铜作阴极及1M溶于EC:DMC的MPPF溶液的全电池的循环。
发明详述
室温或低温氟离子电池（FIB）系统使用载带在液体电解质中的氟阴离子，它作为电化学电池中的至少部分电荷载流子。所述FIB系统具有物理上相互分开的阳极和阴极，但共同与一种氟阴离子传导电解质接触。所述阳极通常为低电势单质或化合物，可以是金属、金属氟化物或嵌入组合物如石墨或其它碳基材料。类似地，阴极可以为单质或组合物，且可以是较所述阳极具有更高电势的金属、金属氟化物或嵌入组合物。所述氟传导电解质中的氟阴离子（F-）在电池的放电过程中从阴极到达阳极，并在电池充电过程中从阳极到达阴极。应理解，该氟离子电池系统的运行需要在电解质溶液中具有一个易得的有机可溶的游离F-源。然而，通常的无水金属氟化物如：碱或碱土金属氟化物（如LiF，CsF，MgF2，BaF2）、过渡金属氟化物（如VF4，FeF3，MoF6，PdF2，AgF）、主族金属氟化物（如A1F3，PbF4，BiF3）和镧系或锕系氟化物（如LaF3，YbF3，UF5）在有机溶剂中是基本不溶的，因此不能被用作电解质组分。另外，许多固态电解质组合物在温度低于约200℃下具有很差的离子传导能力，导致在该低温下由于高电池内阻而电池性能显著下降。这些固态FIB系统一般在温度低于200℃下不能提供良好的性能。
相反，在室温下液体电解质相对于固态电解质通常具有更高的电导率。这使得采用液体电解质的FIB系统相比固态系统能在更低的内阻下运行，改善了性能。此外，基于液体电解质的FIB系统可用于固态装置不适用的场合，包括：储备电池系统（其通过向系统中加入液体电解质被活化）和挠性装置（其中固态系统在挠曲时将断裂，并失去其功能）。采用氟离子电荷载流子、活性电极材料及合适的液体电解质的一次和二次阴离子电化学电池(cell)，如电池(battery)，可以为传统锂电池和锂离子电池技术提供一种替代。
在一个实施方式中，适用于氟离子电化学电池或系统的液体电解质包括含有烷基铵盐或取代烷基铵阳离子R1R2R3R4N+F-的有机可溶的氟化物盐，其中R1，R2，R3和R4可以各自单独为取代或未取代的、直链或支链的、C1至C50脂族或脂环族的、氟烷基、低聚（乙二醇）、芳基或取代芳基基团。
Figure BDA00001978309100031
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Christe等J.Am.Chem.Soc，1990,112,7619所述四甲基氟化铵（TMAF），该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Mahjoub等Chem.Eur.J.，1995,1,261所述2，2-二甲基丙基三甲基氟化铵，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Harmon等J.Org.Chem.，1993,58,7294所述1-金刚烷基三甲基氟化铵，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是苯基三甲基氟化铵。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐包含烷基铵或取代烷基铵阳离子，其中一个或多个R-基团与两个或多个烷基铵阳离子连接，形成二聚物、低聚物或聚合物(R1R2R3R4N+)X(F-)x，其中R1，R2，R3和R4可以各自单独为取代或未取代的、直链或支链的、C1至C50脂族或脂环族的、氟烷基、低聚（乙二醇）、芳基或取代芳基基团，且x是2-50。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Chambers等J.Fluorine Chem.，1999,94,213所述二氟化1，2-二（二甲氨基）-1，2-二（二甲基铵）乙烯，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐包含烷基胍盐和取代烷基胍盐阳离子(R1R2N)3-C+F-，其中R1，R2，R3和R4可以各自单独为取代或未取代的、直链或支链的、C1至C50脂族或脂环族的、氟烷基、低聚（乙二醇）、芳基或取代芳基基团。
Figure BDA00001978309100041
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Kolomeitsev等J.Fluorine Chem.，2000,103,159所述六甲基氟化胍，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是X+F-形式，其中X是杂环阳离子，其中杂环有4-7个原子，可以是苯并增环的（benzoannelated），可以是多环的，和/或可以是在一个或多个位置上被以下基团取代的：取代或未取代、直链或支链的、C1至C50脂族或脂环族的、氟烷基、低聚（乙二醇）、芳基或取代芳基基团。所述阳离子的例子包括：咪唑鎓、噻唑鎓、噁唑鎓（oxazolium）、异噁唑鎓（isoxazolium）、吡唑烷鎓、吡啶鎓、哌啶鎓、吡咯烷鎓、pyrilium、哒嗪鎓（pyridazinium）、嘧啶鎓（pyrimidinium）、吡嗪鎓（pyrazinium）和三唑鎓。
Figure BDA00001978309100051
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是1-丙基，1-甲基-氟化哌啶鎓。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Mahjoub等Chem.Eur.J.，1995,1,261所述1，3，3，6，6，-六甲基氟化哌啶鎓，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Gnann等J.Am.Chem.Soc，1997,119,112所述1-methylhexamethylenetetramme fluoride，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Schwesinger等Chem.Eur.J.，2006,12,438所述磷腈或含磷腈鎓的物质，例如氟化1，1，1，3，3，3-六（二甲基氨基）二磷腈鎓和四〔三（二甲基氨基）-正膦亚基氨基（phosphoranylidenamino）〕氟化鏻，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐包含烷基膦盐和取代的烷基膦盐阳离子R1R2R3R4P+F-，其中R1，R2，R3和R4可以各自单独为取代或未取代、直链或支链的、C1至C50脂族或脂环族的、氟烷基、低聚（乙二醇）、芳基或取代芳基基团。
Figure BDA00001978309100053
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Komath等Inorg.Chem.2003,42,2894所述四甲基氟化鏻，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Brown等.Chem.Soc.，Chem.Commun，1983,1256所述四苯基氟化鏻，该文献通过引用纳入本文。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是苯基三甲基氟化鏻。
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐包含阳离子，其是一种聚合物片段，例如-[Z-Het+-X-Het+-]-n，其中Het是杂环阳离子，该杂环有4-7个原子，可以是苯并增环的，可以是多环的，和/或可以是在一个或多个位置上被以下基团取代的：取代或未取代、直链或支链的、C1至C50脂族或脂环族的、氟烷基、低聚（乙二醇）、芳基或取代芳基基团；Z和X是间隔基团，例如CH2、CMe2、SiMe2、SO2、P=O、C2至C50脂族或脂环族的、氟烷基、低聚（乙二醇）、芳基或取代芳基基团，且可以是相同的或互不相同的。
Figure BDA00001978309100061
在另一个实施方式中，所述有机可溶的氟化物盐是如Rios等.Poly.Sci.B.Poly.Phys.，1990,28,505所述聚（l，l-二甲基-3，5-二亚甲基哌啶鎓）氟化物，该文献通过引用纳入本文。
可用于本发明的溶剂包括非水性（此处记作“有机的”）并能够溶解上述氟化物盐至摩尔浓度达到0.01M及以上，优选浓度为0.05-5M的溶剂。所述溶剂可以包括：腈、胺、醚、碳酸酯、硝基化合物、脂肪和芳香烃、卤代化合物、亚砜、砜、酰胺、酯、醇、杂环化合物、包含一种或多种这些功能基团的直链和环状分子。所述溶剂的例子包括：丙酮、乙腈、苄腈、4-氟苄腈、五氟苄腈、三乙胺、二异丙基乙胺、1，2-二甲氧基乙烷、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基酯乙基酯、碳酸丙基酯甲基酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、硝基甲烷、苯、甲苯、氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、二甲亚砜、环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二硫化碳、乙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸正丙酯、丙酸甲酯、甲酸甲酯、4-甲基-1，3-二氧戊环、吡啶、甲基异丁基酮、甲乙酮、六甲基磷酰胺、六甲基磷酰三胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸2-甲氧基乙酯和它们的取代衍生物，以及砜，例如甲基乙基砜、三亚甲基砜、1-甲基三亚甲基砜、乙基-仲丁基砜、3，3，3-三氟丙基甲基砜和2，2，2-三氟乙基砜。
多种电极材料可与所述液体电解质联用。为了提高安全性，优选不含锂的电极或基本不含锂、或含有低锂质量百分数的电极（例如，锂含量低于10%）。
阳极材料
－在充电状态下为周期表中各种金属M，或在放电状态下为其相应的金属氟化物MFn，其标准电势E0低于阴极材料的标准电势，其中n大于0。
－其在充电状态下为各种金属的各种合金MM1M2...Mn，或在放电状态下为其相应的金属合金氟化物MM1M2...MnFm，其E0低于阴极材料的E0。
－在充电状态下为各种金属氟化物MFn，在放电状态下其可以进一步发生氟化形成MFn+x，或MFn+x，它有一个中间氟化态（大于0的金属氧化态）的标准电势低于阴极材料。
－在充电状态下为各种金属氧化物MOx，或在放电状态下为其相应的金属氧化氟化物MOxFn，其标准电势E0低于阴极材料的标准电势。
－各种合金MM1M2...MnOxFm，其中n大于或等于2，且m大于或等于0。
－可以在其结构中容纳氟阴离子的各种聚合物，其标准电势E0低于阴极材料的标准电势，所述聚合物包括（但不限于）聚苯胺或聚吡咯。
-在其结构中可容纳氟阴离子的各种LDH（层状双氢氧化物），其标准电势E0低于阴极材料的标准电势。通式：Mz+ 1-xM3+(x(OH)2]q+(Xn-)q/n·yH2O
-一种或多种上述类型材料的各种混合物。
阴极材料
-在放电状态下为周期表中各种金属M，或在充电状态下为其相应的金属氟化物MFn，其标准电势E0大于阳极材料的标准电势，其中n大于0。
-在放电状态下为各种金属的各种合金MM1M2...Mn，或在充电状态下为其相应的金属合金氟化物MM1M2...MnFm，其E0大于阳极材料的E0。
-在放电状态下为各种金属氟化物MFn，它可以容纳更多的氟形成在充电状态下的MFn+x，或MFn+x，它有一个中间氟化态（大于0的金属氧化态），其标准电势大于阳极材料。
-在放电状态下为各种金属氧化物MOx，或在充电状态下为其相应的金属氧化氟化物MOxFn，其标准电势E0大于阳极材料的标准电势。
-在放电状态下为各种金属氧化物MOx，或在充电状态下为进一步氟化的金属氧化氟化物MOxFn，其标准电势E0大于阳极材料的标准电势。
-各种合金MM1M2...MnOxFm，其中n大于或等于2，且m大于或等于0。
-可以在其结构中容纳氟阴离子的各种聚合物，其标准电势E0大于阳极材料的标准电势，所述聚合物包括（但不限于）聚苯胺或聚吡咯。
-在其结构中可容纳氟阴离子的各种LDH（层状双氢氧化物），其标准电势E0大于阳极材料的标准电势。通式：Mz+ 1-xM3+(x(OH)2]q+(Xn-)q/n·yH2O
-一种或多种上述类型材料的各种混合物。
-氟化碳CFx，其中x是0-2。
一些电极材料的理论标准电势举例：
为了更好得理解氟离子电化学系统的一个例子，
认为：
La/F-电解质/CoF3
具有延伸的电池反应：
Figure BDA00001978309100081
平衡式1
如下表1，其列出了用于FIB的代表性阳极材料（Ca，Ce，La，和Ba）和阴极材料（BiF3，CuF2，CoF3，SnF2，NiF2和FeF3）及它们的标准电势和容量；根据平衡式1，对于选定的阳极/阴极对，所述系统的电压和理论能量密度可以被计算出来，如下表2所示。
表1
Figure BDA00001978309100082
表2
 阳极/阴极   比能量(Wh/kg)  能量密度(Wh/L)
 La/CoF3   1100  5400
 Ca/CoF3   1650  5600
 La/CuF2   970  4800
 Ca/CuF2   1360  3870
 La/BiF3   580  3200
使用所述的电极和电解质，加上常规的隔膜、电池壳或包装、集电器、电接触柱和本领域技术人员已知的其他电池构成元件，可制得可在低于200℃下操作的电化学电池。所述电化学电池在放电时可以有基本不可逆的电化学反应，使得它们适合用来形成原电池或一次电池。或者，如果通过充电使所述电化学反应能至少部分可逆，则可以形成二次（可充电的）电池。或者，可以形成电容和超级电容。
在一些实施方式中，可用在低于100℃下为液体的电解质。在某些应用中，优选为在温度大于-40℃下为液体的低温电解质。在某些实施方式中，使用所述液体电解质的一次和二次（可充电的）氟离子电池可以在温度低于100℃或高于-40℃下运行。
提供以下具体实施例旨在说明本发明的实施，但不应理解为以任何方式限制。
实施例1
1-甲基，1-丙基-氟化哌啶的制备。
将1-溴丙烷（28.8g，0.21mol）逐滴加入溶入乙腈（150mL）的N-甲基哌啶（21.1g，0.21mol），合成1-甲基，1-丙基溴化哌啶。对沉淀的1-甲基，1-丙基溴化哌啶进行过滤，用乙腈（5×10mL）洗涤，并真空干燥。将1-甲基，1-丙基溴化哌啶（1g，5mmol）溶于水（20mL）中。在30分钟内向该溶液中加入溶于水（20mL）的AgF（0.51g，4mmol）溶液，得到AgBr黄色沉淀。过滤该混合物，滤液在旋转蒸发仪中干燥（保持温度在50°C以下），得到白色固体，下文称为MPPF。产量：0.7g，4mmol，95%。
实施例2
NMR谱图。
在充满氩气的手套箱中将0.05g MPPF溶解于1mL无水C6D6，通过1H和19FNMR谱图研究。图1显示了其1H NMR谱图，表明MPP+阳离子以稳定的形式存在。图2显示了19F谱图，表明溶液中F-离子的存在，与如Schwesinger等Chern.Eur.J.，2006,12,438所述观察到的其它溶于C6D6溶液的“裸”氟离子有相似的化学位移。在该谱图中未见因HF或HF2 -引起的杂质峰。
实施例3
溶液中MPPF的反应活性。
向实施例2所述溶解于C6D6的MMPF溶液中加入约0.1mL溶于无水Et2O的BF3.OEt2。如图3显示的19F NMR谱图表明了用于形成BF4 -的F-的定量消耗，因此显示出有机溶液中F-离子的反应活性。
实施例4
溶解度。
发现MPPF溶解于数种有机溶剂中，包括：氯仿、苄腈、碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯（EC）/碳酸二甲酯（DMC）的混合物(1∶1体积/体积)。
实施例5
电导率数据。
将MPPF在数种浓度下溶解于EC和碳酸二甲酯DMC的混合物（1∶1体积/体积）中。使用双电极电导池测量电导率数据。测得的电导率数值为2.2mS/cm(0.1M溶液)。
实施例6
电导率数据。
将TMAF在数种浓度下溶解于EC和碳酸亚丙酯(PC)的混合物（1∶1体积/体积）中。使用双电极电导池测量电导率数据。测得的电导率数值为l.7mS/cm(0.1M溶液)。
实施例7
电池运行。
图4显示了采用铋作阳极、氟化铜作阴极及1M溶于EC:DMC的MPPF溶液的全电池的循环。该图表明了采用合适的电解质和示例性的电极所达到的优异电池性能。
本申请中所有的文献（例如非专利文献文件或其它源材料）均通过引用的方式将其全文纳入本文，犹如通过引用单独引用纳入本文一样，其纳入本文至这样一种程度，即各文献至少有部分与本申请中的公开一致。本文所用的术语和表述仅用作说明性而非限制性术语，在使用这些术语和表达时并不排除所显示和所描述特征，或部分所述显示和描述特征的任何等同特征，应认识到各种改进都可能落入本发明要求的范围之内。因此，应理解尽管本发明在各中实施方式中进行了具体地公开，但是本领域技术人员能够想到本文所揭示的内容的改变和变体，这些改变和变体应认为落在本发明权利要求书所限定的范围内。如本领域技术人员理解的，本方法可用的方法和装置可以包括大量任选组合物及加工元素和步骤。当本文公开了一组取代基，应理解为，此组和所有亚组的所有单独的取代基，包括：此组取代基的任意异构体、对映体和非对映体均为各种公开了。当本文使用了马库什基团或其它基团，则该公开包括该基团的全部基团和可能的组合和亚组合。当本文描述了化合物，使得该化合物具体的异构体、对映体或非对映体未指明，例如，以结构式或化学名称，该描述旨在包括所述化合物各个异构体和对映体的单独或组合。此外，除非另外说明，本文所公开化合物的所有同位素变化都应被本发明包括。本文公开的许多分子包含一个或多个可电离的基团。上述分子所有可能的离子形式和它们的盐应单独地包括在本发明中。关于本发明化合物的盐，本领域的普通技术人员可以选自各种可得抗衡离子，所述抗衡离子适用于制备本发明给定用途的盐。在本发明的具体应用中，给定用于制备盐的阴离子或阳离子的选择可能导致该盐溶解度的增加或减少。本文所描述或举例的每个制剂或组分的组合可以用于实施本发明，除非另有说明。只要说明书中范围给定，例如：温度范围、时间范围或组成或浓度范围、所有中间范围和亚范围，以及所有包括在给定范围内的单个值都包括在本发明中。应当理解，包括在本说明书中的范围或亚范围内的任意亚范围或单个值可以从权利要求中排除。所有已知领域的功能等价物，所有的这些材料和方法都包括在本发明中。已经使用的术语和表达用作说明而非限制性的术语，这些术语和表达的使用并不排除所显示和所描述的特征或其部分的任何等同特征或其部分，但应认识到各种修饰都可能落入本发明要求的范围之内。因此，应理解尽管本发明通过优选的实施方式和任选的特征进行了具体地公开，但是本领域技术人员能够想到本文所揭示的内容的改变和变体，这些改变和变体应认为落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (15)

1.一种氟离子电池，其包含：
基本不含锂的阳极和阴极，且阳极或阴极中至少一种含氟，以及
基本不含锂的液体电解质，其包含在温度低于200℃下有机可溶的氟化物盐液体。
2.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述电解质还包括一种或多种选自下组的溶剂：乙腈、苄腈、4-氟苄腈、五氟苄腈、三乙胺、二异丙基乙胺、1，2-二甲氧基乙烷、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸甲基丙基酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、硝基甲烷、苯、甲苯、氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、二甲亚砜、环丁砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二硫化碳、乙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸正丙酯、丙酸甲酯、甲酸甲酯、4-甲基-1，3-二氧戊环、吡啶、甲基异丁基酮、甲乙酮、六甲基磷酰胺、六甲基磷酰三胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸2-甲氧基乙酯和其取代的衍生物，砜、甲基乙基砜、三亚甲基砜、1-甲基三亚甲基砜、乙基-仲丁基砜、3，3，3-三氟丙基甲基砜和2，2，2-三氟乙基砜。
3.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述阳极与阴极之间的电化学反应是可逆的而构成可再充电的电池。
4.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述阳极与阴极之间的电化学反应是基本不可逆的而构成原电池。
5.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括以下的至少一种：烷基铵或取代烷基铵阳离子。
6.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括以下的至少一种：四甲基氟化铵、2，2-二甲基丙基三甲基铵、1-金刚烷基三甲基氟化铵或苯基三甲基氟化铵。
7.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括二氟化1，2-二（二甲氨基）-1，2-二（二甲基铵）乙烯。
8.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括烷基胍盐或取代烷基胍盐阳离子。
9.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括X+F-的形式，其中X是含有4至7个原子的杂环。
10.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括以下的至少一种：磷腈或含磷腈鎓的材料。
11.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括以下的至少一种：烷基磷鎓或取代烷基磷鎓阳离子。
12.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述有机可溶的氟化物盐还包括杂环聚合物。
13.如权利要求1所述的氟离子电池，其特征在于，所述阳极还包括以下的至少一种：在充电状态下的非锂金属M、金属合金、金属氧化物、可容纳氟离子的聚合物和可容纳氟离子的层状双氢氧化物，或在放电状态下的其相应的金属氟化物MFn，该阳极的标准电势E0低于阴极的标准电势；
所述阴极还包括以下的至少一种：在充电状态下的非锂金属M、金属合金、金属氧化物、可容纳氟离子的聚合物、可容纳氟离子的层状双氢氧化物以及氟化碳CFX，其中x是0-2，或在放电状态下其相应的金属氟化物MFn，该阴极的标准电势E0大于阳极的标准电势。
14.一种氟离子电池，其包含：
基本不含锂的阳极和阴极，且阳极或阴极中至少一种含氟，以及
基本不含锂的液体电解质，其包含至少一种有机可溶的氟化物盐溶于一种或多种选自下组的溶剂：腈、胺、醚、碳酸酯、硝基化合物、脂肪和芳香烃、卤代化合物、亚砜、砜、酰胺、酯、醇、杂环化合物、包含一种或多种这些功能基团的直链和环状分子，
所述电解质在低于200℃的温度下为液体。
15.如权利要求35所述的氟离子电池，其特征在于，所述电解质还包括一种或多种选自下组的溶剂：乙腈、苄腈、4-氟苄腈、五氟苄腈、三乙胺、二异丙基乙胺、1，2-二甲氧基乙烷、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸甲基丙基酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、硝基甲烷、苯、甲苯、氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、二甲亚砜、环丁砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二硫化碳、乙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸正丙酯、丙酸甲酯、甲酸甲酯、4-甲基-1，3-二氧戊环、吡啶、甲基异丁基酮、甲乙酮、六甲基磷酰胺、六甲基磷酰三胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸2-甲氧基乙酯和它们的取代衍生物，砜、甲基乙基砜、三亚甲基砜、1-甲基三亚甲基砜、乙基-仲丁基砜、3，3，3-三氟丙基甲基砜和2，2，2-三氟乙基砜。
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