CN103814473A - 一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池 - Google Patents

一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103814473A
CN103814473A CN201380002469.2A CN201380002469A CN103814473A CN 103814473 A CN103814473 A CN 103814473A CN 201380002469 A CN201380002469 A CN 201380002469A CN 103814473 A CN103814473 A CN 103814473A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
lithium
anion
battery
anions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380002469.2A
Other languages
English (en)
Inventor
曹浪
袁中直
刘金成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eve Energy Co Ltd
Original Assignee
Eve Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eve Energy Co Ltd filed Critical Eve Energy Co Ltd
Publication of CN103814473A publication Critical patent/CN103814473A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H01M6/162—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
    • H01M6/168—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开一种锂电池用电解液，所述电解液含有咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子；所述阳离子为烷基咪唑；所述阴离子为卤酸根离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种。本发明所述电解液可改变电池的反应历程，提高阴极活性物质的还原速率，增大电解液的电导率，提高电解液的传质速率，从而提高锂电池的放电电压。同时，本发明还公开了所述电解液的制备方法以及含有所述电解液的锂电池。

Description

一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池
技术领域
本发明涉及一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池，尤其是一种锂/亚硫酰氯电池或锂/二氧化锰电池或锂/氟化碳电池用电解液及使用该电解液的锂电池。
背景技术
锂电池以其高能、低自放电率、长储存寿命以及绿色环保等特性被广泛应用于仪器仪表、记忆电源以及军事、石油钻探等领域。
目前，市面上所见锂电池一般可分为容量型和功率型两种，前者具备较高的容量密度但其大电流放电能力较差，一般应用于以小电流长时间的工作模式。而后者则具备相对较大电流放电的能力，但其容量密度相对则较低。随着现代仪器仪表的不断发展，对电池的要求也越来越高，所以提高锂电池的高电流放电能力，就变得越来越重要。
常见的提高锂电池大电流放电能力的做法有：从改善电池反应角度，加入过渡金属大环化合物催化剂，改变电解液的还原反应机理，提高其还原反应速率，从而使整个电池反应加速，达到提高放电能力的目的。但是提高幅度有限，因为电池反应速率还受到电解液传质速率控制。还有从电池结构设计角度提高电极反应面积，采用更薄更长的极片来提高电池放电电压，但这会埋下严重的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种在不改变电池结构设计的前提下，能够有效提高电池的负载电压的锂电池用电解液；同时，本发明还提供一种采用所述电解液的锂电池。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种锂电池用电解液，所述电解液含有咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子；
所述阳离子为烷基咪唑；
所述阴离子为卤酸根离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种。
本发明所述锂电池用电解液中添加咪唑类离子液体作为电解液添加剂，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阴离子中除卤酸根离子外其余阴离子的分子结构式如下：
Figure BDA0000463082100000021
咪唑类离子液体具有较宽的液体范围、较强的溶解能力、较低的蒸汽压、较合适的黏度、较高的导电性、较宽的电化学窗口等优点，这些优点使其具有广阔的应用前景。本发明所述锂电池用电解液，将咪唑类离子液体作为添加剂加入，所形成的电解液中，咪唑类离子液体可改变电池反应历程，提高阴极活性物质的还原速率，同时增大电解液的电导率，提高电解液的传质速率，两方面同时作用，所形成的电解液可有效提高锂电池的放电电压，同时还能显著提高锂电池的高温放电性能。
作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，所述阳离子为1-烷基-3-烷基咪唑。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述阳离子为1-甲基-3-乙基咪唑。应用于锂/亚硫酰氯电池中，当所述阳离子选择1-烷基-3烷基咪唑时，能够更好提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，从而更有效提高锂亚硫酰氯电池的放电电压。当所述阳离子选择1-甲基-3-乙基咪唑时，能够最有效提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，最有效地提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压。当然，当所述电解液用于其他种类的锂电池时，例如锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池时，所述阳离子也优选为1-甲基-3-乙基咪唑；当所述阳离子选择1-甲基-3-乙基咪唑时，能够显著提高锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池的负载电压和容量。
作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，应用于锂/亚硫酰氯电池时，所述阴离子为卤酸根离子。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述阴离子为四氯化铝酸根离子（AlCl4 -）。所述阴离子选择卤酸根离子时，能够更好提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，从而更有效提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压。所述阴离子选择四氯化铝酸根离子（AlCl4 -）时，能够最有效提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，最有效地提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压。当然，当所述电解液用于其他种类的锂电池时，例如锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池时，所述阴离子优选二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子；当所述阴离子选择二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子时，能够显著提高锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池的负载电压和容量。
作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量为0.1～50%。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量为1～15%。作为本发明所述锂电池用电解液的最优选实施方式，所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量为5%。所述咪唑类离子液体的体积百分含量为1～15%时，能够更好的增大电解液的电导率；所述咪唑类离子液体的体积百分含量为5%时，能够显著增大电解液的电导率。
本发明还提供一种如上所述锂电池用电解液的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）预电解：在无水环境下正负极用高纯铝片，接通稳压电源，电压1.08V，电解24小时，除去咪唑类离子液体中的水分；
（2）将咪唑类离子液体加入到常规电解液中，混合均匀即可。
另外，本发明还提供一种含有如上所述锂电池用电解液的锂电池。本发明所提供的含有如上所述锂电池用电解液的锂电池，由于所述电解液中含有咪唑类离子液体，可以改变电池反应历程，增大电解液的电导率，提高电解液的传质速率，因此所述锂电池具有较好的负载电压和容量。
作为本发明所述锂电池的优选实施方式，所述锂电池为锂/亚硫酰氯电池，所述电解液中还含有亚硫酰氯和四氯铝酸锂。现有技术中锂/亚硫酰氯电池常用的电解液为LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯电解液，其中LiAlCl4浓度为0.7M～2.5M范围，简称为“常规电解液”。将上述所述咪唑类离子液体添加剂加入到该“常规电解液”中，混合均匀，即可作为本发明所述锂/亚硫酰氯电池的电解液。本发明所述锂/亚硫酰氯电池，由于其中的电解液含有咪唑类离子液体，咪唑类离子液体的加入可改变电池反应历程，提高阴极活性物质的还原速率，同时增大电解液的电导率，提高电解液的传质速率，两方面同时作用可提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压。
作为本发明所述锂电池的优选实施方式，所述锂电池为锂/二氧化锰电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、1,3-二氧戊环、二甲醚和高氯酸锂。现有技术中锂/二氧化锰电池常用的电解液是将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）和碳1,3-二氧戊环（DOL）以一定的比例混合作为溶剂，以高氯酸锂（LiClO4）为电解质盐，高氯酸锂（LiClO4）的浓度一般为0.5～1.5mol/L，配制成常用电解液。将上述咪唑类离子液体作为添加剂加入到上述配制的常用电解液中，混合均匀，即可作为本发明所述锂/二氧化锰电池的电解液。尤其是当所述咪唑类离子液体的阳离子选择1-甲基-3-乙基咪唑、阴离子选择二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子，且咪唑类离子在最终所得锂/二氧化锰电池电解液中的体积百分含量为15%时，能够最有效的提高锂/二氧化锰电池的负载电压和容量。
作为本发明所述锂电池的优选实施方式，所述锂电池为锂/氟化碳电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、二甲醚或γ-丁丙酯、四氟硼酸锂。现有技术中，锂/氟化碳电池常用的电机也是将碳酸丙烯酯（PC）和二甲醚（DME）（或γ丁丙酯）混合作为溶剂，以四氟硼酸锂（LIBF4）为电解质盐，四氟硼酸锂（LIBF4）的浓度一般为0.5～1.5mol/L，配制成常用电解液。将上述咪唑类离子液体作为添加剂加入到上述配制的常用电解液中，混合均匀，即可作为本发明所述锂/氟化碳电池的电解液。尤其是当所述咪唑类离子液体的阳离子选择1-甲基-3-乙基咪唑、阴离子选择二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子，且咪唑类离子在最终所得锂/氟化碳电池电解液中的体积百分含量为15%时，能够最有效的提高锂/氟化碳电池的负载电压和容量。
本发明所述锂电池用电解液，将咪唑类离子液体作为添加剂加入其中，咪唑类离子液体的加入可改变电池反应历程，提高阴极活性物质的还原速率，同时增大电解液的电导率，提高电解液的传质速率，两方面同时作用可提高锂电池的放电电压。本发明含有所述电解液的锂电池，在不改变电池结构的基础上，具有较高的负载电压，由于电池的结构不改变，从而避免了因改变电池设计带来的成本上升和安全隐患。
附图说明
图1为空白组电解液和本发明电解液制作的锂/亚硫酰氯电池在常温恒阻330Ω放电曲线对比图。
图2为空白组电解液和本发明电解液制作的锂/二氧化锰电池在常温恒流100mA放电曲线对比图。
图3为空白组电解液和本发明电解液制作的锂/氟化碳电池在常温恒流10mA放电曲线对比图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-甲基-3-乙基咪唑，所述阴离子为四氯化铝酸根离子（AlCl4 -），常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为5%。本实施例的电解液采用以下方法制备而成：
（1）预电解：在无水环境下（水分含量＜0.1%）正负极用高纯铝片，接通稳压电源，电压为1.08V，电解24小时，除去咪唑类离子液体中的水分；
（2）将咪唑类离子液体加入常规电解液中，混合均匀即得本实施例的电解液。
实施例2
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-甲基-3-丙基咪唑，所述阴离子为四氟硼酸阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为1%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-甲基-3-丁基咪唑，所述阴离子为六氟磷酸阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为10%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-乙基-3-丙基咪唑，所述阴离子为二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为15%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例5
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-乙基-3-丁基咪唑，所述阴离子为乳酸根阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为20%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例6
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-丙基-3-甲基咪唑，所述阴离子为对甲基苯磺酸根阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为25%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例7
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-丙基-3-乙基咪唑，所述阴离子为乙酰磺酰亚胺阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为30%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例8
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-丙基-3-丁基咪唑，所述阴离子为糖精阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为35%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例9
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1，3-二甲基咪唑，所述阴离子为氨基酸类阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为40%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例10
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-丁基-3-乙基咪唑，所述阴离子为硫酸酯类阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为45%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例11
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-丁基-3-丙基咪唑，所述阴离子为丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为50%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例12
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1,3-二乙基咪唑，所述阴离子为4,5-二硝基咪唑阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为6%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例13
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑，所述阴离子为5-硝基四唑阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，咪唑类离子液体的体积百分含量为12%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例14
电解液电导率试验
设置空白组和对照组，空白组的电解液采用浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液，实验组1-13采用的电解液分别为实施例1-13制备得到的电解液。
分别检测空白组和实验组的电解液电导率，测试结果如下所示：
组别 电导率（ms/cm）
空白组 16.0
实验组1 19.8
实验组2 16.6
实验组3 16.4
实验组4 16.3
实验组5 18.0
实验组6 18.2
实验组7 18.4
实验组8 18.7
实验组9 18.5
实验组10 18.9
实验组11 18.1
实验组12 18.0
实验组13 18.5
由上表的检测结果对比可看出，实验组的电解液的电导率与空白组相比，有明显的提高，尤其是实验组1的电解液的电导率有显著提高。由此可证明，本发明的锂/亚硫酰氯电池用电解液中由于添加了咪唑类离子液体，可有效增大电解液的电导率，提高电解液的传质速率。
实施例15
电解液对锂/亚硫酰氯电池放电能力的影响
设置空白组和实验组，空白组采用浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液制作成碳包式ER14250型电池，实验组包括实验组1-13，实验组1-13分别采用实施例1-13的电解液制作成碳包式ER14250型电池。分别检测空白组和实验组的电池在常温恒阻330Ω的放电能力，其中所述实验组的电池放电能力取实验组1-13放电能力的平均值，将空白组和实验组的放电能力作曲线对比如附图1所示。
由附图1可看出，实验组与空白组的电池相比，实验组的放电能力有明显的提高。由此证明，采用了本发明电解液的实验组，由于其中的电解液中含有咪唑类离子液体，所述电解液能够有效提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压，提高电池的放电能力。
实施例16
本发明用于锂/二氧化锰电池的电解液的实施例，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体；所述常规电解液为将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）和碳1,3-二氧戊环（DOL）以一定的比例混合作为溶剂，以高氯酸锂（LiClO4）为电解质盐，高氯酸锂（LiClO4）的浓度为0.5～1.5mol/L；所述咪唑类离子液体含有阳离子和阴离子。所述电解液的制备方法同实施例1。
本发明用于锂/二氧化锰电池的电解液的各实施例中，所述咪唑类离子液体中阳离子和阴离子的具体选择以及所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量见下表：
Figure BDA0000463082100000111
Figure BDA0000463082100000121
上述实施例的锂/二氧化锰电池用电解液中，实施例19的电解液中，由于咪唑类离子液体在电解液中的体积百分含量为15%，且选择所述特定的阳离子1-甲基-3-乙基咪唑和阴离子二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子组合而成的咪唑类离子液体，本实施例的电解液制作成的锂/二氧化锰电池具有最高的负载电压和放电容量。
实施例29
本发明电解液对锂/二氧化锰电池放电能力的影响
设置空白组和实验组，实验组包括实验组1-13，实验组1-13分别采用实施例16-28制备得到的电解液，而空白组采用的电解液为锂/二氧化锰锂电池常用电解液，将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）和碳1,3-二氧戊环（DOL）以一定的比例混合作为溶剂，以高氯酸锂（LiClO4）为电解质盐，高氯酸锂（LiClO4）的浓度为0.5～1.5mol/L，即空白组的电解液不含实验组中的咪唑类离子液体。分别采用实验组和空白组的电解液制作成CR15270型号的锂/二氧化锰电池，然后分别检测空白组和实验组的电池在常温恒流100mA的放电能力。其中，所述实验组的电池放电能力取实验组1-13放电能力的平均值，将空白组和实验组的放电能力作曲线对比如附图2所示。
由附图2可看出，实验组与空白组的锂/二氧化锰电池相比，实验组的负载电压和放电容量有明显的提高。由此证明，采用了本发明电解液的实验组，由于其中的电解液含有咪唑类离子液体，所述含有咪唑类离子液体的电解液能够有效提高锂/二氧化锰电池的放电电压，提高电池的放电能力。
实施例30
本发明用于锂/氟化碳电池的电解液的实施例，所述电解液含有常规电解液和咪唑类离子液体；所述常规电解液为将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）（或γ-丁丙酯）以一定的比例混合作为溶剂，以四氟硼酸锂（LIBF4）为电解质盐，四氟硼酸锂（LIBF4）的浓度为0.5～1.5mol/L；所述咪唑类离子液体含有阳离子和阴离子。所述电解液的制备方法同实施例1。
本发明用于锂/氟化碳电池的电解液的各实施例中，所述咪唑类离子液体中阳离子和阴离子的具体选择以及所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量见下表：
Figure BDA0000463082100000131
Figure BDA0000463082100000141
上述实施例的锂/氟化碳电池用电解液中，实施例33的电解液中，由于咪唑类离子液体在电解液中的体积百分含量为15%，且选择所述特定的阳离子1-甲基-3-乙基咪唑和阴离子二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子组合而成的咪唑类离子液体，本实施例的电解液制作成的锂/氟化碳电池具有最高的负载电压和放电容量。
实施例43
本发明电解液对锂/氟化碳电池放电能力的影响
设置空白组和实验组，实验组包括实验组1-13，实验组1-13分别采用实施例30-42制备得到的电解液，而空白组采用的电解液为锂/氟化碳锂电池常用电解液，将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）（或γ-丁丙酯）以一定的比例混合作为溶剂，以四氟硼酸锂（LIBF4）为电解质盐，四氟硼酸锂（LIBF4）的浓度为0.5～1.5mol/L，即空白组的电解液不含实验组中的咪唑类离子液体。分别采用实验组和空白组的电解液制作成BR17335型号的锂/氟化碳电池，然后分别检测空白组和实验组的电池在常温恒流10mA的放电能力。其中，所述实验组的电池放电能力取实验组1-13放电能力的平均值，将空白组和实验组的放电能力作曲线对比如附图3所示。
由附图3可看出，实验组与空白组的锂/氟化碳电池相比，实验组的负载电压和放电容量有明显的提高。由此证明，采用了本发明电解液的实验组，由于其中的电解液含有咪唑类离子液体，所述含有咪唑类离子液体的电解液能够有效提高锂/氟化碳电池的放电电压，提高电池的放电能力。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (13)

1.一种锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液含有咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子；
所述阳离子为烷基咪唑；
所述阴离子为卤酸根离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种。
2.如权利要求1所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阳离子为1-烷基-3烷基咪唑。
3.如权利要求2所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阳离子为1-甲基-3-乙基咪唑。
4.如权利要求1所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阴离子为卤酸根离子。
5.如权利要求4所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阴离子为四氯化铝酸根离子。
6.如权利要求1-5任一所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量为0.1～50%。
7.如权利要求6所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量为1～15%。
8.如权利要求7所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液中咪唑类离子液体的体积百分含量为5%。
9.一种如权利要求1-8任一所述锂电池用电解液的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）预电解：在无水环境下正负极用高纯铝片，接通稳压电源，电压1.08V，电解24小时，除去咪唑类离子液体中的水分；
（2）将咪唑类离子液体直接加入到电解液中，混合均匀即可。
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池含有如权利要求1-8任一所述的锂电池用电解液。
11.如权利要求10所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池为锂/亚硫酰氯电池，所述电解液中还含有亚硫酰氯和四氯铝酸锂。
12.如权利要求10所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池为锂/二氧化锰电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、二甲醚、1,3-二氧戊环和高氯酸锂。
13.如权利要求10所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池为锂/氟化碳电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、二甲醚或γ-丁丙酯、四氟硼酸锂。
CN201380002469.2A 2013-09-27 2013-09-27 一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池 Pending CN103814473A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2013/084386 WO2015042845A1 (zh) 2013-09-27 2013-09-27 一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103814473A true CN103814473A (zh) 2014-05-21

Family

ID=50709726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380002469.2A Pending CN103814473A (zh) 2013-09-27 2013-09-27 一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103814473A (zh)
WO (1) WO2015042845A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104162342A (zh) * 2014-08-18 2014-11-26 南京信息工程大学 一种复式离子液体脱硫脱碳剂及其制备方法和应用
CN104393344A (zh) * 2014-10-18 2015-03-04 山东默锐科技有限公司 一种室温钠硫二次电池电解液
CN106450509A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 苏州宝时得电动工具有限公司 电解液和电池
CN107321137A (zh) * 2017-08-10 2017-11-07 清华大学 一种一体化捕集分离h2s和/或co2的复合型离子溶剂
CN108232292A (zh) * 2016-12-15 2018-06-29 东莞东阳光科研发有限公司 一种锂离子电池用电解液
CN110071329A (zh) * 2018-11-27 2019-07-30 欣旺达电子股份有限公司 锂电池及其电解液
CN112687954A (zh) * 2020-12-24 2021-04-20 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN113270644A (zh) * 2021-05-17 2021-08-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电解液及其制备方法和应用
CN116404256A (zh) * 2023-05-31 2023-07-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液、电池单体、电池和用电设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1412882A (zh) * 2001-10-15 2003-04-23 三星Sdi株式会社 用于锂－硫电池的电解质和含有该电解质的锂－硫电池
CN1482701A (zh) * 2002-09-10 2004-03-17 ����Sdi��ʽ���� 锂硫电池的电解液及锂硫电池
CN1564805A (zh) * 2002-04-24 2005-01-12 日清纺织株式会社 离子性液体与脱水方法及双层电容器与二次电池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3769291B2 (ja) * 2004-03-31 2006-04-19 株式会社東芝 非水電解質電池
WO2008153045A1 (ja) * 2007-06-12 2008-12-18 Nippoh Chemicals Co., Ltd. イオン液体およびその製造方法
CN101440188A (zh) * 2008-12-30 2009-05-27 哈尔滨工业大学 锂离子电池凝胶型离子液体/聚合物电解质及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1412882A (zh) * 2001-10-15 2003-04-23 三星Sdi株式会社 用于锂－硫电池的电解质和含有该电解质的锂－硫电池
CN1564805A (zh) * 2002-04-24 2005-01-12 日清纺织株式会社 离子性液体与脱水方法及双层电容器与二次电池
CN1482701A (zh) * 2002-09-10 2004-03-17 ����Sdi��ʽ���� 锂硫电池的电解液及锂硫电池

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104162342A (zh) * 2014-08-18 2014-11-26 南京信息工程大学 一种复式离子液体脱硫脱碳剂及其制备方法和应用
CN104162342B (zh) * 2014-08-18 2016-04-20 南京信息工程大学 一种复式离子液体脱硫脱碳剂及其制备方法和应用
CN104393344A (zh) * 2014-10-18 2015-03-04 山东默锐科技有限公司 一种室温钠硫二次电池电解液
CN106450509A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 苏州宝时得电动工具有限公司 电解液和电池
CN108232292A (zh) * 2016-12-15 2018-06-29 东莞东阳光科研发有限公司 一种锂离子电池用电解液
CN107321137A (zh) * 2017-08-10 2017-11-07 清华大学 一种一体化捕集分离h2s和/或co2的复合型离子溶剂
CN110071329A (zh) * 2018-11-27 2019-07-30 欣旺达电子股份有限公司 锂电池及其电解液
CN112687954A (zh) * 2020-12-24 2021-04-20 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN112687954B (zh) * 2020-12-24 2022-04-26 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN113270644A (zh) * 2021-05-17 2021-08-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电解液及其制备方法和应用
CN116404256A (zh) * 2023-05-31 2023-07-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液、电池单体、电池和用电设备
CN116404256B (zh) * 2023-05-31 2023-10-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液、电池单体、电池和用电设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015042845A1 (zh) 2015-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103814473A (zh) 一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池
CN103618111B (zh) 一种离子液体电解液及含有该电解液的二次锂电池
CN103972588B (zh) 非水电解液与锂离子电池
CN102280664B (zh) 一种电解液及含有该电解液的二次锂电池和电容器
CN103219544B (zh) 一种三元动力锂离子电池用低温电解液及制备方法
CN103078141A (zh) 锂离子二次电池及其电解液
CN102738442A (zh) 一种高能量密度充放电锂电池
CN104282939B (zh) 一种锂离子电池高压电解液
CN103346021A (zh) 一种混合型电化学电容器
CN103814468A (zh) 一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池
CN106674391A (zh) 一种亚胺聚阴离子锂盐及其制法和作为非水电解质的应用
CN109873207A (zh) 一种高安全性电解液及其制备方法和应用
CN107293793A (zh) 电解液及电化学电池
CN109065950A (zh) 一种基于表面活性剂的低温锂离子电池电解液及锂离子电池
CN112216871B (zh) 一种锂离子电池电解液及其制备方法、锂离子电池和电池模组
CN103682454B (zh) 一种采用钛酸锂负极的锂离子电池制备方法
CN103050732B (zh) 一种钛酸锂基化学电源
CN103413905A (zh) 一种高电压的镁充放电电池
CN108292568A (zh) 电化学设备及其制造方法
CN112086683A (zh) 一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组
CN105355889A (zh) 一种高电压高倍率锂离子电池
CN103928707A (zh) 一种高电压锂离子电池功能电解液及制备方法与应用
CN107086327A (zh) 一种电解液及双离子电池
CN105428086A (zh) 锂离子超级电容器电解液
CN103779599B (zh) 一种循环富锂锰固溶体电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140521