CN103730687B - 一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液及其制备方法。所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液包括多元酯基溶液与无机锂盐离子溶液。其制备方法为制备多元酯基母液与无机锂盐离子液体后，将这两种溶液真空条件下搅拌混合均匀，即得。本发明提供了一种既适用于纳米锰酸锂基锂离子电池，又适用于纳米针状二氧化锰基超级电容的双功能电解液，以提高电解液的通用性能，为锂离子电容型动力电池提供一种新的电解液。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液及其制备方法。
技术背景
电解液是锂离子电池和超级电容不可或缺的关键材料，电解液影响电池中锂离子的迁移，对电池的容量、充放电性能、循环性能都有明显作用。已有的锂离子电池电解液由无机盐（例如LiPF6）溶剂、添加剂等组成的溶液，其与锂电池正极片、负极片、隔膜组成体系，应用于锰酸锂（微米极）、磷酸铁锂或钴酸锂等锂离子电池。超级电容的电解液由不同无机盐（例如(NH4)2SO4、Na2SO4、KCl、KNO3中的一种或几种）组成的饱和溶液，其与电容的双电极片、隔膜组成体系，应用于锰基、贵金属氧化物或碳材料的超级电容器。
由于锂离子电池和超级电容属于两种不同体系的电源，因此目前还没有一种电解液既适用于纳米锰酸锂基锂离子电池，又适用于纳米针状二氧化锰基超级电容。锂离子电池电解液的电化学窗口电位为2.5-5V，超级电容的电化学窗口电位为0.2-3V，现有的电解液不能同时满足上述两种电源电化学窗口电位要求。锂离子电池使用过程中，电解液中的锂离子能够快速迁移，而超级电容的电解液则不能做到这一点；超级电容是功率型电池，其电解液能够耐高电流充放电，而锂离子电池的电解液不能做到这一点。
发明内容
本发明提供了一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液及其制备方法。所述锂离子电池和超级电容用双功能电解液既适用于纳米锰酸锂基锂离子电池，又适用于纳米针状二氧化锰基超级电容的双功能电解液，提高电解液的通用性能，为锂离子电容型动力电池提供一种新的电解液。
本发明提供了一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液，是由以下的两组原料制备而成的：包括多元酯基溶液与无机锂盐离子溶液。
第一组为酯基离子体母液，包括6-15重量份的有机碳酸酯类溶剂和1-4重量份的线性羧酸脂类溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为2-6重量份的重量百分比为0.1-10%的无机锂盐离子溶液。
所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，是由以下的两组原料制备而成的：
第一组为酯基离子体母液，包括9重量份的有机碳酸酯类溶剂和3重量份的线性羧酸脂类溶剂；
第二组无机锂盐离子溶液，为4重量份的重量百分比为0.1-10%的无机锂盐离子溶液。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
本发明提供了一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其制备方法包括以下步骤：
A、将有机碳酸酯类溶剂、线性羧酸脂类溶剂和锂离子溶剂分别在60-85℃真空条件下除湿18-48小时；
B、酯基离子体母液制备：将有机碳酸酯类溶剂和线性羧酸脂类溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，搅拌均匀后保持干燥待用；
C、将无机锂盐在60-85℃真空除湿18-48小时；
D、将无机锂盐按重量比放入锂离子溶剂中，真空条件下搅拌使无机锂盐溶解完全，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成无机锂盐离子液体；
E、将多元酯基母液与无机锂盐离子液体混合，真空条件下搅拌混合均匀，即得。
所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其制备方法包括以下步骤：
A、将有机碳酸酯类溶剂、线性羧酸脂类溶剂和锂离子溶剂分别在75℃真空条件下除湿24小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
B、酯基离子体母液制备：将有机碳酸酯类溶剂和线性羧酸脂类溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
C、将无机锂盐在75℃真空除湿36小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
D、将无机锂盐按重量比放入锂离子溶剂中，真空条件下搅拌使无机锂盐溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成无机锂盐离子液体；
E、将多元酯基母液与无机锂盐离子液体混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
本发明提供的锂离子电池和超级电容用双功能电解液是在酯基锂离子电池电解液中添加不同锂盐、阻燃剂和成膜剂等，采用多步合成法，制成本发明的双功能电解液，该电解液具有较宽的电化学窗口电位，其电化学窗口电位范围可达0.2-5V，能同时满足功率型超级电容和容量型锂离子电池的要求。同时，成膜剂能促进锂离子电池电极表面SEI膜形成，热稳定性好，高电导率，提高可逆容量和库伦效率。
附图说明
图1实施例1和实施例5中超级电容电化学特性曲线；
图2 实施例1和5两种电解液超级电容的循环曲线图；
图3 本发明应用于高电位锂离子电池；
图4 本发明应用高电位锂离子电池的充放电循环曲线。
具体实施例
实施例1
第一组为酯基离子体母液，包括600g的碳酸乙烯酯溶剂和200g的乙酸乙酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为0.1%的六氟砷酸锂的267g 的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液。
（1）、将碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂分别在60℃真空条件下除湿18小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸乙烯酯和乙酸乙酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐六氟砷酸锂在60℃真空除湿18小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将六氟砷酸锂按重量比0.1%放入1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂中，真空条件下搅拌使六氟砷酸锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成六氟砷酸锂的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例2
第一组为酯基离子体母液，包括300g的二甲基碳酸酯、300g的二乙基碳酸酯和100g的甲酸甲酯、100g乙酸甲酯；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为1%的四氟硼酸锂的267g的 1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液。
（1）、将二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯和1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶剂分别在65℃真空条件下除湿24小时；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸乙烯酯和乙酸乙酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐四氟硼酸锂在65℃真空除湿24小时，水氧含量小于5ppm；
（4）、将四氟硼酸锂按重量比1%放入1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶剂中，真空条件下搅拌使四氟硼酸锂溶解完全，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成四氟硼酸锂的1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例3
第一组为酯基离子体母液，包括900g的碳酸丙烯酯溶剂和300g的丁酸甲酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为3%的六氟磷酸锂的400g的 1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液。
（1）、将碳酸丙烯酯和丁酸甲酯溶剂分别在70℃真空条件下除湿32小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸丙烯酯和丁酸甲酯溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐六氟磷酸锂在70℃真空除湿32小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将六氟磷酸锂按重量比3%放入1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶剂中，真空条件下搅拌使六氟磷酸锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成六氟磷酸锂的1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例4
第一组为酯基离子体母液，包括200g的碳酸乙烯酯溶剂、200g的碳酸丙烯酯溶剂、200g的碳酸亚乙烯酯溶剂和100g的乙酸乙酯溶剂、100g的乙酸甲酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为3%的六氟砷酸锂、1%三氟磺酰锂的267g的1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液。
（1）、将碳酸乙烯酯溶剂、碳酸丙烯酯溶剂、碳酸亚乙烯酯溶剂、乙酸乙酯溶剂、乙酸甲酯溶剂和1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶剂分别在75℃真空条件下除湿42小时；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸乙烯酯溶剂、碳酸丙烯酯溶剂、碳酸亚乙烯酯溶剂和乙酸乙酯溶剂、乙酸甲酯溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐氟砷酸锂、三氟磺酰锂在75℃真空除湿42小时；
（4）、将氟砷酸锂按重量比3%、三氟磺酰锂按重量比1%放入1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶剂中，真空条件下搅拌使六氟砷酸锂溶解完全，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成六氟砷酸锂和三氟磺酰锂的1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例5
第一组为酯基离子体母液，包括150g的碳酸乙烯酯溶剂、150g的二甲基碳酸酯溶剂、150g的二乙基碳酸酯溶剂、150g的甲基乙基碳酸酯溶剂、150g的碳酸丙烯酯溶剂、150g的碳酸亚乙烯酯溶剂和150g的乙酸乙酯溶剂、150g的乙酸甲酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为10%的二（三氟磺酰基）亚胺锂的200g 的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸和200g的1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液。
（1）、将碳酸乙烯酯溶剂、二甲基碳酸酯溶剂、二乙基碳酸酯溶剂、甲基乙基碳酸酯溶剂、碳酸丙烯酯溶剂、碳酸亚乙烯酯溶剂、乙酸乙酯溶剂、乙酸甲酯溶剂、1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂和1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶剂分别在85℃真空条件下除湿48小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸乙烯酯溶剂、二甲基碳酸酯溶剂、二乙基碳酸酯溶剂、甲基乙基碳酸酯溶剂、碳酸丙烯酯溶剂、碳酸亚乙烯酯溶剂和乙酸乙酯溶剂、乙酸甲酯溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐二（三氟磺酰基）亚胺锂在85℃真空除湿48小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将二（三氟磺酰基）亚胺锂按重量比10%放入1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸和1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺混合溶液中，真空条件下搅拌使二（三氟磺酰基）亚胺锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成二（三氟磺酰基）亚胺锂的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸和1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例6
第一组为酯基离子体母液，包括400g的碳酸乙烯酯溶剂、200g的碳酸丙烯酯和200g的两酸乙酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为3%的三氟磺酰锂的267g 的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液。
（1）、将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、两酸乙酯和1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂分别在78℃真空条件下除湿34小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和两酸乙酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐三氟磺酰锂在65℃真空除湿36小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将三氟磺酰锂按重量比3%放入1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂中，真空条件下搅拌使三氟磺酰锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成三氟磺酰锂的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例7
第一组为酯基离子体母液，包括600g的碳酸丙烯酯溶剂、600g的二乙基碳酸酯溶剂和200g的乙酸乙酯溶剂、200g的丁酸乙酯；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为5%的四氟硼酸锂的267g 的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸和267g 的1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液。
（1）、将碳酸丙烯酯、二乙基碳酸酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯和1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺分别在68℃真空条件下除湿36小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸丙烯酯、二乙基碳酸酯和乙酸乙酯、丁酸乙酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐三氟磺酰锂在72℃真空除湿30小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将三氟磺酰锂按重量比5%放入1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂和1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺的混合液中，真空条件下搅拌使三氟磺酰锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成三氟磺酰锂的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸和1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例8
第一组为酯基离子体母液，包括450g的碳酸乙烯酯溶剂和150g的乙酸乙酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为2%的六氟砷酸锂的200g 的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液。
（1）、将碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂分别在70℃真空条件下除湿30小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸乙烯酯和乙酸乙酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐六氟砷酸锂在70℃真空除湿30小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将六氟砷酸锂按重量比2%放入1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂中，真空条件下搅拌使六氟砷酸锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成六氟砷酸锂的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例9
第一组为酯基离子体母液，包括250g的二甲基碳酸酯溶剂、250g的碳酸丙烯酯溶剂、250g的碳酸亚乙烯酯溶剂和250g的丁酸甲酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为7%的六氟砷酸锂的333g 的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液。
（1）、将二甲基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、丁酸甲酯和1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂分别在80℃真空条件下除湿24小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将二甲基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯和丁酸甲酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐四氟硼酸锂在80℃真空除湿24小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将四氟硼酸锂按重量比7%放入1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂中，真空条件下搅拌使四氟硼酸锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成四氟硼酸锂的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例10
第一组为酯基离子体母液，包括180g的甲基乙基碳酸酯溶剂和60g的丁酸甲酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为8%的高氯酸锂的80g 的1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液。
（1）、将甲基乙基碳酸酯、丁酸甲酯和1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂分别在72℃真空条件下除湿20小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将甲基乙基碳酸酯和丁酸甲酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐高氯酸锂在72℃真空除湿20小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将高氯酸锂按重量比8%放入1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶剂中，真空条件下搅拌使高氯酸锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成高氯酸锂的1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例11
第一组为酯基离子体母液，包括900g的碳酸乙烯酯溶剂和300g的乙酸乙酯溶剂；
第二组为无机锂盐离子溶液，为重量百分比为6%六氟砷酸锂的400g 的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液。
（1）、将碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂分别在78℃真空条件下除湿36小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（2）、酯基离子体母液制备：将碳酸乙烯酯和乙酸乙酯混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
（3）、将无机锂盐六氟砷酸锂在75℃真空除湿24小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
（4）、将三氟磺酰锂按重量比8%放入1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶剂中，真空条件下搅拌使三氟磺酰锂溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成三氟磺酰锂的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸溶液，得无机锂盐离子溶液；
（5）、将酯基离子体母液与无机锂盐离子溶液混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物。
实施例12
结合图1-图4，说明本发明的有益效果：
本发明提供一种宽广的电化学电位窗口电解液（0.2-5V），既可以满足锂离子电池，又可以满足超级电容用双功能电解液。
一、超级电容测试
图1为本发明应用于超级电容，如图1所示，实施例1和实施例5中超级电容电化学特性曲线，实施例1对应A曲线；实施例5对应B曲线；
图2为本发明应用于超级电容，如图2所示， 实施例1和5两种电解液超级电容的循环曲线图，实施例1对应A曲线；实施例5对应B曲线；
测试条件：仪器为上海华晨CH660D型电化学工作站，扫描电流密度1A/g、0.5A/g、0.25A/g，电压范围-0.2—0.8V，循环次数1000次；
测试结果：图1表明电解液在超级电容中的电化学电位窗口，可低至0.2V，满足超级电容的要求。图2表明使用本发明双功能电解液的超级电容有良好的循环寿命。
二、锂离子电池测试
图3为本发明应用于高电位锂离子电池；
图4 为本发明应用高电位锂离子电池的充放电循环曲线；
测试条件：仪器为新威BTS--3008W高精度电池测试仪，电压范围3.5—5.0V，电流2C、5C，测试时长40小时，循环次数12次；
测试结果：图3表明本发明的双功能电解液可适用于充放电压平台4.8V的锂离子电池，即本发明的电解液电化学电位窗口大于4.8V。图4表明应用本发明电解液的锂离子电池有良好的循环寿命。
Claims (5)
1.一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其特征在于，是由以下的两组原料制备而成的：包括多元酯基溶液与无机锂盐离子溶液；
第一组为酯基离子体母液，包括6-15重量份的有机碳酸酯类溶剂和1-4重量份的线性羧酸酯类溶剂；
第二组无机锂盐离子溶液，为2-6重量份的重量百分比为0.1-10%的无机锂盐离子溶液；
其制备方法包括以下步骤：
A、将有机碳酸酯类溶剂、线性羧酸酯类溶剂和锂离子溶剂分别在60-85℃真空条件下除湿18-48小时；
B、酯基离子体母液制备：将有机碳酸酯类溶剂和线性羧酸酯类溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，搅拌均匀后保持干燥待用；
C、将无机锂盐在60-85℃真空除湿18-48小时；
D、将无机锂盐按重量比放入锂离子溶剂中，真空条件下搅拌使无机锂盐溶解完全，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成无机锂盐离子液体；
E、将多元酯基母液与无机锂盐离子液体混合，真空条件下搅拌混合均匀，即得。
2.如权利要求1所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其特征在于，是由以下的两组原料制备而成的：
第一组为酯基离子体母液，包括9重量份的有机碳酸酯类溶剂和3重量份的线性羧酸酯类溶剂；
第二组无机锂盐离子溶液，为4重量份的重量百分比为0.1-10%的无机锂盐离子溶液。
3.如权利要求1或2所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其特征在于：
所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、中的一种或一种以上的混合物；
所述的线性羧酸酯类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。
4.如权利要求1或2所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其特征在于：
所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；
所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物；
所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求4所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其特征在于其制备方法包括以下步骤：
A、将有机碳酸酯类溶剂、线性羧酸酯类溶剂和锂离子溶剂分别在75℃真空条件下除湿24小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
B、酯基离子体母液制备：将有机碳酸酯类溶剂和线性羧酸酯类溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，水氧含量控制在5ppm以下，搅拌均匀后用5A分子筛保持干燥待用；
C、将无机锂盐在75℃真空除湿36小时，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm；
D、将无机锂盐按重量比放入锂离子溶剂中，真空条件下搅拌使无机锂盐溶解完全，真空度控制在5×10-5Pa，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成无机锂盐离子液体；
E、将多元酯基母液与无机锂盐离子液体混合，真空条件下搅拌混合均匀，真空度控制在5×10-5Pa，水氧含量小于5ppm，即得。
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