CN107507999A - 电解质组合物及包含其的金属离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电解质组合物及包含其的金属离子电池。该电解质组合物包含：金属氯化物；含氯离子液体；以及添加剂，其中该添加剂是具有公式(I)所示结构的化合物：[M]i[(A(SO2CxF2x+1)y)b‑]j公式(I)，其中M可为咪唑鎓阳离子、铵阳离子、氮杂轮烯鎓阳离子、苯并咪唑鎓阳离子等，其中M的价数可为a；a是1、2、或3；A可为氮、氧、硅、或碳；x可为1、2、3、4、5、或6；y可为1、2、或3；b可为1、2、或3；i可为1、2、或3；j可为1、2、或3；a/b＝j/i；以及，当y为2、或3时，(SO2CxF2x+1)基团可为相同或不同。本发明的电解质组合物可降低吸湿性以及增加抗水解能力，达到改善金属离子电池对于环境水氧的耐受性，并延长金属离子电池的循环寿命。

Description

电解质组合物及包含其的金属离子电池
技术领域
本发明关于一种电解质组合物及包含其的金属离子电池。
背景技术
铝在地球上蕴藏量非常丰富，以铝作为材料的电子装置具有较低的成本。在储能元件的应用方面，铝在电化学充放电的过程中电子转移数目可达到三，因此可提供较高的能量储存容量。再者，由于铝具有低可燃性及电子氧化还原性质，大幅提升金属离子电池在使用上的安全性。
然而，传统金属离子电池所使用的电解质组合物易于吸湿及潮解，因此需在较为严格的条件(低水气及氧氧含量的气氛)下进行电解质充填及金属离子电池的封装，导致在量产上受到限制。
因此，业界需要一种新的电解质组合物，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的电解质组合物，从基本上解决现有技术中存在的上述问题。
根据本发明实施例，本发明提供一种电解质组合物，包含：一金属氯化物；一含氯离子液体；以及，一添加剂，其中该添加剂是具有公式(I)所示结构的化合物：
[M]i[(A(SO2CxF2x+1)y)b-]j 公式(I)
其中M可为铵阳离子(ammonium cation)、氮杂轮烯鎓阳离子(azaannuleniumcation)、氮杂噻唑鎓阳离子(azathiazolium cation)、苯并咪唑鎓阳离子(benzimidazolium cation)、苯并呋喃鎓阳离子(benzofuranium cation)、苯并三唑鎓阳离子(benzotriazolium cation)、硼杂环戊烯鎓阳离子(borolium cation)、胆碱阳离子(cholinium cation)、噌啉鎓阳离子(cinnolinium cation)、二氮杂二环癸烯鎓阳离子(diazabicyclodecenium cation)、二氮杂二环壬烯鎓阳离子(diazabicyclononeniumcation)、二氮杂二环十一碳烯鎓阳离子(diazabicyclo-undecenium cation)、二噻唑鎓阳离子(dithiazolium cation)、呋喃鎓阳离子(furanium cation)、胍鎓阳离子(guanidinium cation)、咪唑鎓阳离子(imidazolium cation)、吲唑鎓阳离子(indazoliumcation)、二氢吲哚鎓阳离子(indolinium cation)、吲哚鎓阳离子(indolium cation)、吗啉鎓阳离子(morpholinium cation)、氧硼杂环戊烯鎓阳离子(oxaborolium cation)、氧磷杂环戊烯鎓阳离子(oxaphospholium cation)、恶嗪鎓阳离子(oxazinium cation)、恶唑鎓阳离子(oxazolium cation)、异恶唑鎓阳离子(iso-oxazolium cation)、恶噻唑鎓阳离子(oxathiazolium cation)、五唑鎓阳离子(pentazolium cation)、磷杂环戊烯鎓阳离子(phospholium cation)、磷鎓阳离子(phosphonium cation)、酞嗪鎓阳离子(phthalazinium cation)、哌嗪鎓阳离子(piperazinium cation)、哌啶鎓阳离子(piperidinium cation)、吡喃鎓阳离子(pyranium cation)、吡嗪鎓阳离子(pyraziniumcation)、吡唑鎓阳离子(pyrazolium cation)、哒嗪鎓阳离子(pyridazinium cation)、吡啶鎓阳离子(pyridinium cation)、嘧啶鎓阳离子(pyrimidinium cation)、吡咯烷鎓阳离子(pyrrolidinium cation)、吡咯鎓阳离子(pyrrolium cation)、喹唑啉鎓阳离子(quinazolinium cation)、喹啉鎓阳离子(quinolinium cation)、异喹啉鎓阳离子(iso-quinolinium cation)、喹喔啉鎓阳离子(quinoxalinium cation)、硒唑鎓阳离子(selenozolium cation)、硫鎓阳离子(sulfonium cation)、四唑鎓阳离子(tetrazoliumcation)、异噻二唑鎓阳离子(iso-thiadiazolium cation)、噻嗪鎓阳离子(thiaziniumcation)、噻唑鎓阳离子(thiazolium cation)、噻吩鎓阳离子(thiophenium cation)、硫脲鎓阳离子(thiuronium cation)、三氮杂癸烯鎓阳离子(triazadecenium cation)、三嗪鎓阳离子(triazinium cation)、三唑鎓阳离子(triazolium cation)、异三唑鎓阳离子(iso-triazolium cation)或脲鎓阳离子(uronium cation)，其中M的价数可为a；a为1、2、或3；A为氮、氧、硅、或碳；x可为1、2、3、4、5、或6；y为1、2、或3；b为1、2、或3；i为1、2、或3；j为1、2、或3；a/b＝j/i；以及，当y为2、或3时，(SO2CxF2x+1)基团可为相同或不同。
根据本发明实施例，本发明亦提供一种金属离子电池，包含：一正极；一隔离膜；一负极，其中该负极以隔离膜与该正极相隔；以及，上述的电解质组合物，设置于该正极与该负极之间。
与现有技术相比，本发明的电解质组合物除了金属氯化物及含氯离子液体外，更进一步包含具有特定含量的添加剂，因此，可降低电解质组合物的吸湿性以及增加电解质组合物的抗水解能力，达到改善金属离子电池对于环境水氧的耐受性，并延长金属离子电池的循环寿命。
附图说明
图1是本发明一实施例所述金属离子电池的示意图；
图2是本发明比较例1所述金属离子电池(1)其充放电电压与时间的关系图；
图3是本发明比较例1所述金属离子电池(1)其放电比容量与充放电循环次数的关系图；
图4是本发明实施例5所述金属离子电池(2)其充放电电压与时间的关系图；
图5是本发明实施例5所述金属离子电池(2)其放电比容量与充放电循环次数的关系图；
图6是本发明实施例6所述金属离子电池(3)其充放电电压与时间的关系图；
图7是本发明实施例6所述金属离子电池(3)其放电比容量与充放电循环次数的关系图；
图8是本发明实施例7所述金属离子电池(4)其充放电电压与时间的关系图；
图9是本发明实施例7所述金属离子电池(4)其放电比容量与充放电循环次数的关系图；
图10是本发明实施例8所述金属离子电池(5)其充放电电压与时间的关系图；
图11是本发明实施例8所述金属离子电池(5)其放电比容量与充放电循环次数的关系图；
其中，符号说明：
10 正极； 11 集电层；
12 负极； 13 活性材料；
14 隔离膜； 20 电解质组合物；
100 金属离子电池。
具体实施方式
以下针对本发明所述的电解质组合物及金属离子电池作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本发明的不同样态。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单描述本发明。当然，这些仅用以举例而非本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。且在图式中，实施例的形状、数量、或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，图式中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式，此外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。
本发明提供一种电解质组合物及包含其的金属离子电池。根据本发明实施例，该电解质组合物除了金属氯化物及含氯离子液体外，更进一步包含一具有特定含量的添加剂，可降低电解质组合物的吸湿性以及增加电解质组合物的抗水解能力，达到改善金属离子电池对于环境水氧的耐受性，并延长金属离子电池的循环寿命。
根据本发明实施例，该电解质组合物可包含一金属氯化物、一含氯离子液体、以及一添加剂。其中，该添加剂可具有公式(I)所示结构的化合物：
[M]i[(A(SO2CxF2x+1)y)b-]j 公式(I)
其中M可为铵阳离子(ammonium cation)、氮杂轮烯鎓阳离子(azaannuleniumcation)、氮杂噻唑鎓阳离子(azathiazolium cation)、苯并咪唑鎓阳离子(benzimidazolium cation)、苯并呋喃鎓阳离子(benzofuranium cation)、苯并三唑鎓阳离子(benzotriazolium cation)、硼杂环戊烯鎓阳离子(borolium cation)、胆碱阳离子(cholinium cation)、噌啉鎓阳离子(cinnolinium cation)、二氮杂二环癸烯鎓阳离子(diazabicyclodecenium cation)、二氮杂二环壬烯鎓阳离子(diazabicyclononeniumcation)、二氮杂二环十一碳烯鎓阳离子(diazabicyclo-undecenium cation)、二噻唑鎓阳离子(dithiazolium cation)、呋喃鎓阳离子(furanium cation)、胍鎓阳离子(guanidinium cation)、咪唑鎓阳离子(imidazolium cation)、吲唑鎓阳离子(indazoliumcation)、二氢吲哚鎓阳离子(indolinium cation)、吲哚鎓阳离子(indolium cation)、吗啉鎓阳离子(morpholinium cation)、氧硼杂环戊烯鎓阳离子(oxaborolium cation)、氧磷杂环戊烯鎓阳离子(oxaphospholium cation)、恶嗪鎓阳离子(oxazinium cation)、恶唑鎓阳离子(oxazolium cation)、异恶唑鎓阳离子(iso-oxazolium cation)、恶噻唑鎓阳离子(oxathiazolium cation)、五唑鎓阳离子(pentazolium cation)、磷杂环戊烯鎓阳离子(phospholium cation)、磷鎓阳离子(phosphonium cation)、酞嗪鎓阳离子(phthalazinium cation)、哌嗪鎓阳离子(piperazinium cation)、哌啶鎓阳离子(piperidinium cation)、吡喃鎓阳离子(pyranium cation)、吡嗪鎓阳离子(pyraziniumcation)、吡唑鎓阳离子(pyrazolium cation)、哒嗪鎓阳离子(pyridazinium cation)、吡啶鎓阳离子(pyridinium cation)、嘧啶鎓阳离子(pyrimidinium cation)、吡咯烷鎓阳离子(pyrrolidinium cation)、吡咯鎓阳离子(pyrrolium cation)、喹唑啉鎓阳离子(quinazolinium cation)、喹啉鎓阳离子(quinolinium cation)、异喹啉鎓阳离子(iso-quinolinium cation)、喹喔啉鎓阳离子(quinoxalinium cation)、硒唑鎓阳离子(selenozolium cation)、硫鎓阳离子(sulfonium cation)、四唑鎓阳离子(tetrazoliumcation)、异噻二唑鎓阳离子(iso-thiadiazolium cation)、噻嗪鎓阳离子(thiaziniumcation)、噻唑鎓阳离子(thiazolium cation)、噻吩鎓阳离子(thiophenium cation)、硫脲鎓阳离子(thiuronium cation)、三氮杂癸烯鎓阳离子(triazadecenium cation)、三嗪鎓阳离子(triazinium cation)、三唑鎓阳离子(triazolium cation)、异三唑鎓阳离子(iso-triazolium cation)或脲鎓阳离子(uronium cation)，其中M的价数可为a；a可为1、2、或3；A可为氮、氧、硅、或碳；x可为1、2、3、4、5、或6；y可为1、2、或3；b可为1、2、或3；i可为1、2、或3；j可为1、2、或3；a/b＝j/i；以及，当y是2、或3时，(SO2CxF2x+1)基团可为相同或不同。
根据本发明实施例，该添加剂可具有公式(II)所示结构的化合物：
[M]i[(OSO2CxF2x+1)-]j 公式(II)
其中M可为铵阳离子(ammonium cation)、氮杂轮烯鎓阳离子(azaannuleniumcation)、氮杂噻唑鎓阳离子(azathiazolium cation)、苯并咪唑鎓阳离子(benzimidazolium cation)、苯并呋喃鎓阳离子(benzofuranium cation)、苯并三唑鎓阳离子(benzotriazolium cation)、硼杂环戊烯鎓阳离子(borolium cation)、胆碱阳离子(cholinium cation)、噌啉鎓阳离子(cinnolinium cation)、二氮杂二环癸烯鎓阳离子(diazabicyclodecenium cation)、二氮杂二环壬烯鎓阳离子(diazabicyclononeniumcation)、二氮杂二环十一碳烯鎓阳离子(diazabicyclo-undecenium cation)、二噻唑鎓阳离子(dithiazolium cation)、呋喃鎓阳离子(furanium cation)、胍鎓阳离子(guanidinium cation)、咪唑鎓阳离子(imidazolium cation)、吲唑鎓阳离子(indazoliumcation)、二氢吲哚鎓阳离子(indolinium cation)、吲哚鎓阳离子(indolium cation)、吗啉鎓阳离子(morpholinium cation)、氧硼杂环戊烯鎓阳离子(oxaborolium cation)、氧磷杂环戊烯鎓阳离子(oxaphospholium cation)、恶嗪鎓阳离子(oxazinium cation)、恶唑鎓阳离子(oxazolium cation)、异恶唑鎓阳离子(iso-oxazolium cation)、恶噻唑鎓阳离子(oxathiazolium cation)、五唑鎓阳离子(pentazolium cation)、磷杂环戊烯鎓阳离子(phospholium cation)、磷鎓阳离子(phosphonium cation)、酞嗪鎓阳离子(phthalazinium cation)、哌嗪鎓阳离子(piperazinium cation)、哌啶鎓阳离子(piperidinium cation)、吡喃鎓阳离子(pyranium cation)、吡嗪鎓阳离子(pyraziniumcation)、吡唑鎓阳离子(pyrazolium cation)、哒嗪鎓阳离子(pyridazinium cation)、吡啶鎓阳离子(pyridinium cation)、嘧啶鎓阳离子(pyrimidinium cation)、吡咯烷鎓阳离子(pyrrolidinium cation)、吡咯鎓阳离子(pyrrolium cation)、喹唑啉鎓阳离子(quinazolinium cation)、喹啉鎓阳离子(quinolinium cation)、异喹啉鎓阳离子(iso-quinolinium cation)、喹喔啉鎓阳离子(quinoxalinium cation)、硒唑鎓阳离子(selenozolium cation)、硫鎓阳离子(sulfonium cation)、四唑鎓阳离子(tetrazoliumcation)、异噻二唑鎓阳离子(iso-thiadiazolium cation)、噻嗪鎓阳离子(thiaziniumcation)、噻唑鎓阳离子(thiazolium cation)、噻吩鎓阳离子(thiophenium cation)、硫脲鎓阳离子(thiuronium cation)、三氮杂癸烯鎓阳离子(triazadecenium cation)、三嗪鎓阳离子(triazinium cation)、三唑鎓阳离子(triazolium cation)、异三唑鎓阳离子(iso-triazolium cation)或脲鎓阳离子(uronium cation)，其中M的价数可为a；a可为1、2、或3；x可为1、2、3、4、5、或6；i可为1、2、或3；j可为1、2、或3；以及，a＝j/i。
根据本发明实施例，该添加剂可具有公式(III)所示结构的化合物：
[M]i[(N(SO2CxF2x+1)2)-]j 公式(III)
其中M可为铵阳离子(ammonium cation)、氮杂轮烯鎓阳离子(azaannuleniumcation)、氮杂噻唑鎓阳离子(azathiazolium cation)、苯并咪唑鎓阳离子(benzimidazolium cation)、苯并呋喃鎓阳离子(benzofuranium cation)、苯并三唑鎓阳离子(benzotriazolium cation)、硼杂环戊烯鎓阳离子(borolium cation)、胆碱阳离子(cholinium cation)、噌啉鎓阳离子(cinnolinium cation)、二氮杂二环癸烯鎓阳离子(diazabicyclodecenium cation)、二氮杂二环壬烯鎓阳离子(diazabicyclononeniumcation)、二氮杂二环十一碳烯鎓阳离子(diazabicyclo-undecenium cation)、二噻唑鎓阳离子(dithiazolium cation)、呋喃鎓阳离子(furanium cation)、胍鎓阳离子(guanidinium cation)、咪唑鎓阳离子(imidazolium cation)、吲唑鎓阳离子(indazoliumcation)、二氢吲哚鎓阳离子(indolinium cation)、吲哚鎓阳离子(indolium cation)、吗啉鎓阳离子(morpholinium cation)、氧硼杂环戊烯鎓阳离子(oxaborolium cation)、氧磷杂环戊烯鎓阳离子(oxaphospholium cation)、恶嗪鎓阳离子(oxazinium cation)、恶唑鎓阳离子(oxazolium cation)、异恶唑鎓阳离子(iso-oxazolium cation)、恶噻唑鎓阳离子(oxathiazolium cation)、五唑鎓阳离子(pentazolium cation)、磷杂环戊烯鎓阳离子(phospholium cation)、磷鎓阳离子(phosphonium cation)、酞嗪鎓阳离子(phthalazinium cation)、哌嗪鎓阳离子(piperazinium cation)、哌啶鎓阳离子(piperidinium cation)、吡喃鎓阳离子(pyranium cation)、吡嗪鎓阳离子(pyraziniumcation)、吡唑鎓阳离子(pyrazolium cation)、哒嗪鎓阳离子(pyridazinium cation)、吡啶鎓阳离子(pyridinium cation)、嘧啶鎓阳离子(pyrimidinium cation)、吡咯烷鎓阳离子(pyrrolidinium cation)、吡咯鎓阳离子(pyrrolium cation)、喹唑啉鎓阳离子(quinazolinium cation)、喹啉鎓阳离子(quinolinium cation)、异喹啉鎓阳离子(iso-quinolinium cation)、喹喔啉鎓阳离子(quinoxalinium cation)、硒唑鎓阳离子(selenozolium cation)、硫鎓阳离子(sulfonium cation)、四唑鎓阳离子(tetrazoliumcation)、异噻二唑鎓阳离子(iso-thiadiazolium cation)、噻嗪鎓阳离子(thiaziniumcation)、噻唑鎓阳离子(thiazolium cation)、噻吩鎓阳离子(thiophenium cation)、硫脲鎓阳离子(thiuronium cation)、三氮杂癸烯鎓阳离子(triazadecenium cation)、三嗪鎓阳离子(triazinium cation)、三唑鎓阳离子(triazolium cation)、异三唑鎓阳离子(iso-triazolium cation)或脲鎓阳离子(uronium cation)，其中M的价数可为a；a可为1、2、或3；x可为1、2、3、4、5、或6；i可为1、2、或3；j可为1、2、或3；以及，a＝j/i。
根据本发明某些实施例，该添加剂可为1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(1-ethyl-3-methylimidazolium triflate、[EMI+][OTf-])、1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺(1-ethyl-3-methylimidazolium-bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide、[EMI+][TFSI-])、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(1-butyl-3-methylimidazolium triflate、[BMI+][OTf-])、1-丁基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺(1-butyl-3-methylimidazolium-bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide、[BMI+][TFSI-])、或上述的组合。
根据本发明实施例，该金属氯化物可为氯化铝、氯化铁、氯化锌、氯化铜、氯化锰、氯化铬、或上述的组合。
根据本发明实施例，该含氯离子液体包含铵氯盐(ammonium chloride)、氮杂轮烯鎓氯盐(azaannulenium chloride)、氮杂噻唑鎓氯盐(azathiazolium chloride)、苯并咪唑鎓氯盐(benzimidazolium chloride)、苯并呋喃鎓氯盐(benzofuranium chloride)、苯并三唑鎓氯盐(benzotriazolium chloride)、硼杂环戊烯鎓氯盐(borolium chloride)、胆碱氯盐(cholinium chloride)、噌啉鎓氯盐(cinnolinium chloride)、二氮杂二环癸烯鎓氯盐(diazabicyclodecenium chloride)、二氮杂二环壬烯鎓氯盐(diazabicyclononeniumchloride)、二氮杂二环十一碳烯鎓氯盐(diazabicyclo-undecenium chloride)、二噻唑鎓氯盐(dithiazolium chloride)、呋喃鎓氯盐(furanium chloride)、胍鎓氯盐(guanidinium chloride)、咪唑鎓氯盐(imidazolium chloride)、吲唑鎓氯盐(indazoliumchloride)、二氢吲哚鎓氯盐(indolinium chloride)、吲哚鎓氯盐(indolium chloride)、吗啉鎓氯盐(morpholinium chloride)、氧硼杂环戊烯鎓氯盐(oxaborolium chloride)、氧磷杂环戊烯鎓氯盐(oxaphospholium chloride)、恶嗪鎓氯盐(oxazinium chloride)、恶唑鎓氯盐(oxazolium chloride)、异恶唑鎓氯盐(iso-oxazolium chloride)、恶噻唑鎓氯盐(oxathiazolium chloride)、五唑鎓氯盐(pentazolium chloride)、磷杂环戊烯鎓氯盐(phospholium chloride)、磷鎓氯盐(phosphonium chloride)、酞嗪鎓氯盐(phthalazinium chloride)、哌嗪鎓氯盐(piperazinium chloride)、哌啶鎓氯盐(piperidinium chloride)、吡喃鎓氯盐(pyranium chloride)、吡嗪鎓氯盐(pyraziniumchloride)、吡唑鎓氯盐(pyrazolium chloride)、哒嗪鎓氯盐(pyridazinium chloride)、吡啶鎓氯盐(pyridinium chloride)、嘧啶鎓氯盐(pyrimidinium chloride)、吡咯烷鎓氯盐(pyrrolidinium chloride)、吡咯鎓氯盐(pyrrolium chloride)、喹唑啉鎓氯盐(quinazolinium chloride)、喹啉鎓氯盐(quinolinium chloride)、异喹啉鎓氯盐(iso-quinolinium chloride)、喹喔啉鎓氯盐(quinoxalinium chloride)、硒唑鎓氯盐(selenozolium chloride)、硫鎓氯盐(sulfonium chloride)、四唑鎓氯盐(tetrazoliumchloride)、异噻二唑鎓氯盐(iso-thiadiazolium chloride)、噻嗪鎓氯盐(thiaziniumchloride)、噻唑鎓氯盐(thiazolium chloride)、噻吩鎓氯盐(thiophenium chloride)、硫脲鎓氯盐(thiuronium chloride)、三氮杂癸烯鎓氯盐(triazadecenium chloride)、三嗪鎓氯盐(triazinium chloride)、三唑鎓氯盐(triazolium chloride)、异三唑鎓氯盐(iso-triazolium chloride)、或脲鎓氯盐(uronium chloride)。
根据本发明实施例，该含氯离子液体包含铵氯盐(ammonium chloride)(例如：烷基铵氯盐(alkylammonium chloride)、氮杂轮烯鎓氯盐(azaannulenium chloride)(例如：烷基氮杂轮烯鎓氯盐(alkylazaannulenium chloride))、氮杂噻唑鎓氯盐(azathiazoliumchloride)(例如：烷基氮杂噻唑鎓氯盐(alkylazathiazolium chloride))、苯并咪唑鎓氯盐(benzimidazolium chloride)(例如：烷基苯并咪唑鎓氯盐(alkylbenzimidazoliumchloride))、苯并呋喃鎓氯盐(benzofuranium chloride)(例如：烷基苯并呋喃鎓氯盐(alkylbenzofuranium chloride))、苯并三唑鎓氯盐(benzotriazolium chloride)(例如：烷基苯并三唑鎓氯盐(alkylbenzotriazolium chloride))、硼杂环戊烯鎓氯盐(boroliumchloride)(例如：烷基硼杂环戊烯鎓氯盐(alkylborolium chloride))、胆碱氯盐(cholinium chloride)(例如：烷基胆碱氯盐(alkylcholinium chloride))、噌啉鎓氯盐(cinnolinium chloride)(例如：烷基噌啉鎓氯盐(alkylcinnolinium chloride))、二氮杂二环癸烯鎓氯盐(diazabicyclodecenium chloride)(例如：烷基二氮杂二环癸烯鎓氯盐(alkyldiazabicyclodecenium chloride))、二氮杂二环壬烯鎓氯盐(diazabicyclononenium chloride)(例如：烷基二氮杂二环壬烯鎓氯盐(alkyldiazabicyclononenium chloride))、二氮杂二环十一碳烯鎓氯盐(diazabicyclo-undecenium chloride)(例如：烷基二氮杂二环十一碳烯鎓氯盐(alkyldiazabicyclo-undecenium chloride))、二噻唑鎓氯盐(dithiazolium chloride)(例如：烷基二噻唑鎓氯盐(alkyldithiazolium chloride))、呋喃鎓氯盐(furanium chloride)(例如：烷基呋喃鎓氯盐(alkylfuranium chloride))、胍鎓氯盐(guanidinium chloride)(例如：烷基胍鎓氯盐(alkylguanidinium chloride))、咪唑鎓氯盐(imidazolium chloride)(例如：烷基咪唑鎓氯盐(alkylimidazolium chloride))、吲唑鎓氯盐(indazolium chloride)(例如：烷基吲唑鎓氯盐(alkylindazolium chloride))、二氢吲哚鎓氯盐(indolinium chloride)(例如：烷基二氢吲哚鎓氯盐(alkylindolinium chloride))、吲哚鎓氯盐(indoliumchloride)(例如：烷基吲哚鎓氯盐(alkylindolium chloride))、吗啉鎓氯盐(morpholinium chloride)(例如：烷基吗啉鎓氯盐(alkylmorpholinium chloride))、氧硼杂环戊烯鎓氯盐(oxaborolium chloride)(例如：烷基氧硼杂环戊烯鎓氯盐(alkyloxaborolium chloride))、氧磷杂环戊烯鎓氯盐(oxaphospholium chloride)(例如：烷基氧磷杂环戊烯鎓氯盐(alkyloxaphospholium chloride))、恶嗪鎓氯盐(oxaziniumchloride)(例如：烷基恶嗪鎓氯盐(alkyloxazinium chloride))、恶唑鎓氯盐(oxazoliumchloride)(例如：烷基恶唑鎓氯盐(alkyloxazolium chloride))、异恶唑鎓氯盐(iso-oxazolium chloride)(例如：烷基异恶唑鎓氯盐(iso-alkyloxazolium chloride))、恶噻唑鎓氯盐(oxathiazolium chloride)(例如：烷基恶噻唑鎓氯盐(alkyloxathiazoliumchloride))、五唑鎓氯盐(pentazolium chloride)(例如：烷基五唑鎓氯盐(alkylpentazolium chloride))、磷杂环戊烯鎓氯盐(phospholium chloride)(例如：烷基磷杂环戊烯鎓氯盐(alkylphospholium chloride))、磷鎓氯盐(phosphonium chloride)(例如：烷基磷鎓氯盐(alkylphosphonium chloride))、酞嗪鎓氯盐(phthalaziniumchloride)(例如：烷基酞嗪鎓氯盐(alkylphthalazinium chloride))、哌嗪鎓氯盐(piperazinium chloride)(例如：烷基哌嗪鎓氯盐(alkylpiperazinium chloride))、哌啶鎓氯盐(piperidinium chloride)(例如：烷基哌啶鎓氯盐(alkylpiperidiniumchloride))、吡喃鎓氯盐(pyranium chloride)(例如：烷基吡喃鎓氯盐(alkylpyraniumchloride))、吡嗪鎓氯盐(pyrazinium chloride)(例如：烷基吡嗪鎓氯盐(alkylpyrazinium chloride))、吡唑鎓氯盐(pyrazolium chloride)(例如：烷基吡唑鎓氯盐(alkylpyrazolium chloride))、哒嗪鎓氯盐(pyridazinium chloride)(例如：烷基哒嗪鎓氯盐(alkylpyridazinium chloride))、吡啶鎓氯盐(pyridinium chloride)(例如：烷基吡啶鎓氯盐(alkylpyridinium chloride))、嘧啶鎓氯盐(pyrimidinium chloride)(例如：烷基嘧啶鎓氯盐(alkylpyrimidinium chloride))、吡咯烷鎓氯盐(pyrrolidiniumchloride)(例如：烷基吡咯烷鎓氯盐(alkylpyrrolidinium chloride))、吡咯鎓氯盐(pyrrolium chloride)(例如：烷基吡咯鎓氯盐(alkylpyrrolium chloride))、喹唑啉鎓氯盐(quinazolinium chloride)(例如：烷基喹唑啉鎓氯盐(alkylquinazoliniumchloride))、喹啉鎓氯盐(quinolinium chloride)(例如：烷基喹啉鎓氯盐(alkylquinolinium chloride))、异喹啉鎓氯盐(iso-quinolinium chloride)(例如：烷基异喹啉鎓氯盐(iso-alkylquinolinium chloride))、喹喔啉鎓氯盐(quinoxaliniumchloride)(例如：烷基喹喔啉鎓氯盐(alkylquinoxalinium chloride))、硒唑鎓氯盐(selenozolium chloride)(例如：烷基硒唑鎓氯盐(alkylselenozolium chloride))、硫鎓氯盐(sulfonium chloride)(例如：烷基硫鎓氯盐(alkylsulfonium chloride))、四唑鎓氯盐(tetrazolium chloride)(例如：烷基四唑鎓氯盐(alkyltetrazolium chloride))、异噻二唑鎓氯盐(iso-thiadiazolium chloride)(例如：烷基异噻二唑鎓氯盐(iso-alkylthiadiazolium chloride))、噻嗪鎓氯盐(thiazinium chloride)(例如：烷基噻嗪鎓氯盐(alkylthiazinium chloride))、噻唑鎓氯盐(thiazolium chloride)(例如：烷基噻唑鎓氯盐(alkylthiazolium chloride))、噻吩鎓氯盐(thiophenium chloride)(例如：烷基噻吩鎓氯盐(alkylthiophenium chloride))、硫脲鎓氯盐(thiuronium chloride)(例如：烷基硫脲鎓氯盐(alkylthiuronium chloride))、三氮杂癸烯鎓氯盐(triazadeceniumchloride)(例如：烷基三氮杂癸烯鎓氯盐(alkyltriazadecenium chloride))、三嗪鎓氯盐(triazinium chloride)(例如：烷基三嗪鎓氯盐(alkyltriazinium chloride))、三唑鎓氯盐(triazolium chloride)(例如：烷基三唑鎓氯盐(alkyltriazolium chloride))、异三唑鎓氯盐(iso-triazolium chloride)(例如：烷基异三唑鎓氯盐(iso-alkyltriazoliumchloride))、或脲鎓氯盐(uronium chloride)(例如：烷基脲鎓氯盐(alkyluroniumchloride))。、或上述的组合。
根据本发明某些实施例，该含氯离子液体是甲基咪唑鎓氯盐(methylimidazoliumchloride)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯盐(1-butyl-3-methylimidazolium chloride)、胆碱氯盐(choliniumchloride)、或上述的组合。
根据本发明实施例，该金属氯化物与该含氯离子液体的摩尔比至少为或大于约1.1、或至少为或大于约1.2，例如介于约1.1至2.05之间。举例来说，该金属氯化物与该含氯离子液体的摩尔比可约为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、或2.0。根据本发明实施例，该添加剂的含量可为1wt％至10wt％，以该金属氯化物和该含氯离子液体的总重为基准。若该添加剂的含量过低，则无法有效降低该电解质组合物的吸湿性、且无法有效增加电解质组合物的抗水解能力，导致金属离子电池对于环境水氧的耐受性降低。若该添加剂的含量过高，则该电解质组合物的粘滞性(viscosity)增加，导致电解质组合物不易进入层状活性材料中，降低金属离子电池总发电量。
根据本发明实施例，本发明亦提供一种金属离子电池。请参照图1，其为本发明一实施例所述金属离子电池100的示意图。金属离子电池100可包含一正极10、一负极12、及一隔离膜14，其中该隔离膜14可设置于该正极10及该负极12之间，以使得该负极以该隔离膜14与该正极相隔，避免该正极10与该负极12直接接触。该金属离子电池100包含上述电解质组合物20设置于该金属离子电池100内，并位于该正极与该负极之间，使得电解质组合物20与该正极10及负极12接触。该金属离子电池100可为充电式的二次电池，但本发明亦涵盖一次电池。
根据本发明实施例，该正极10可包含一集电层11及一活性材料13设置于该集电层11之上。根据本发明实施例，该正极10亦可由该集电层11及活性材料13所构成。根据本发明实施例，该集电层11可为导电性碳基材，例如碳布、碳毡、碳纸。该集电层11亦可为金属材质如铝、镍、铜等金属。此外，该集电层11可为碳材与金属的复合层。举例来说，该导电性碳基材可具有片电阻介于约1mΩ·cm-2至6mΩ·cm-2之间、以及含碳量大于65wt％。该活性材料13可为具层状结构的碳材、钒系氧化物、金属硫化物、或上述材料的团聚物。根据本发明实施例，该具层状结构的碳材是石墨、纳米碳管、石墨烯、或上述的组合。
根据本发明实施例，该具层状结构的碳材可为插层碳材，例如：石墨(包含天然石墨、人工石墨、热解石墨、发泡石墨、鳞片石墨、或膨胀石墨)、石墨烯、纳米碳管或上述材料的组合。根据本发明实施例，该活性材料13可具有一孔隙度介于约0.05至0.95之间，例如介于约0.3至0.9之间。此外，根据本发明实施例，该活性材料13可直接成长于该集电层11之上(即两者之间没有任何介质)，或是利用粘着剂将该活性材料13固定于该集电层11上。
根据本发明实施例，该隔离膜14的材质可为玻璃纤维、聚乙烯(polyethylene、PE)、聚丙烯(Polypropylene、PP)、无纺布、木质纤维、聚醚砜树脂(Poly(ether sulfones)、PES)、陶瓷纤维等或上述的组合。
根据本发明实施例，该负极12为一金属或含金属的合金。根据本发明实施例，该金属可为铜、铁、铟、镍、锡、铬、钇、钛、锰、或钼。此外，该负极12可更包含一集电层(未绘示)，而该金属或含金属的合金是配置于该集电层上。根据本发明实施例，该金属或含金属的合金可直接成长于该集电层之上(即两者之间没有任何介质)，或是利用粘着剂将该金属或含该金属的合金固定于该集电层上。根据本发明实施例，该金属可为还原电位小于铝的金属，以改善金属离子电池负极腐蚀的问题。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例及比较实施例，作详细说明如下：
电解质组合物的制备
实施例1
将1.4mole的氯化铝与1.0mole的1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)于大气下混合，由于样品具备室温共熔性质，因此可由固相转为液相。接着，加入1wt％的1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(1-ethyl-3-methylimidazolium triflate、[EMI+][OTf-])(以该氯化铝及1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐的总重为基准)。持续搅拌12小时后，得到电解质组合物(1)。
实施例2
将1.4mole的氯化铝与1.0mole的1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)于大气下混合，由于样品具备室温共熔性质，因此可由固相转为液相。接着，加入10wt％的1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(1-ethyl-3-methylimidazolium triflate、[EMI+][OTf-])(以该氯化铝及1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐的总重为基准)。持续搅拌12小时后，得到电解质组合物(2)。
实施例3
将1.4mole的氯化铝与1.0mole的1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)于大气下混合，由于样品具备室温共熔性质，因此可由固相转为液相。接着，加入1wt％的1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺(1-ethyl-3-methylimidazolium-bis(trifluoromethylsulfonyl)imide、[EMI+][TFSI-])(以该氯化铝及1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐的总重为基准)。持续搅拌12小时后，得到电解质组合物(3)。
实施例4
将1.4mole的氯化铝与1.0mole的1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)于大气下混合，由于样品具备室温共熔性质，因此可由固相转为液相。接着，加入10wt％的1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺(1-ethyl-3-methylimidazolium-bis(trifluoromethylsulfonyl)imide、[EMI+][TFSI-])(以该氯化铝及1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐的总重为基准)。持续搅拌12小时后，得到电解质组合物(4)。
比较例1
将1.4mole的氯化铝与1.0mole的1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)于大气下混合，但不添加本发明所述的添加剂。持续搅拌12小时后，得到电解质组合物(5)。
耐水氧实验
分别将电解质组合物(1)至(5)，置入相对湿度60％、环境温度25℃的恒温恒湿箱中，并于第5、10、20、30分钟时，以卡尔费雪(Karl Fischer)水份仪量测电解质组合物(1)至(5)其含水率变化，结果如表1所示。
表1
由表1可得知，与单纯由氯化铝与1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐所组成的电解质组合物(5)相比，本发明所述的电解质组合物(1)至(4)，由于进一步加入1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺，可降低电解质组合物的吸湿性，因此可观察到含水率下降。此外，由表1可得知，增加1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、或1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺的添加量，可改善电解质组合物的吸湿性。
金属离子电池
比较例2
将比较例1所制备的电解质组合物(5)置入相对湿度60％、环境温度25℃的恒温恒湿箱中，并静置30分钟。接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由阿法埃莎(Alfa Aesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)及一石墨电极(包含一活性材质配置于一集电基板上，其中该集电基板为碳纤维纸、活性材质为石墨)，并按照铝电极、隔离膜、及石墨电极的顺序排列。接着，并以铝塑膜将其封装并注入电解质组合物(5)，得到金属离子电池(1)。
接着，使用MTI电池分析器(BST8-WA，Richmond)以500mAg-1电流对金属离子电池(1)进行活化30圈，待放电容量输出趋稳，再改以1000mAg-1电流作充放电测试。图2显示金属离子电池(1)于1000mAg-1下充放电电压与时间的关系(前五次充放电循环)。由图2可得知，由于电解质组合物(5)内含水量较大，因此金属离子电池(1)受水影响，于第一次充放电循环时需长达45分钟始可充至目标电压2.45V。图3显示金属离子电池(1)于1000mAg-1下充放电容量维持率。由图3可得知，由于电解质组合物(5)内含水量较大，金属离子电池(1)电池充放电性能差且放电容量极低(<1mAhg-1)，无法达到使用除水电解质(含水量小于300ppm的电解质组合物(5))的电池性能表现。
实施例5
将实施例1所制备的电解质组合物(1)置入相对湿度60％、环境温度25℃的恒温恒湿箱中，并静置30分钟。接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由阿法埃莎(Alfa Aesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)及一石墨电极(包含一活性材质配置于一集电基板上，其中该集电基板为碳纤维纸、活性材质为石墨)，并按照铝电极、隔离膜、及石墨电极的顺序排列。接着，并以铝塑膜将其封装并注入电解质组合物(1)，得到金属离子电池(2)。
接着，使用MTI电池分析器(BST8-WA，Richmond)以500mAg-1电流对金属离子电池(2)进行活化30圈，待放电容量输出趋稳，再改以1000mAg-1电流作充放电测试。图4显示金属离子电池(2)于1000mAg-1下充放电电压与时间的关系(前五次充放电循环)。由图4可得知，金属离子电池(2)于第一次充放电循环时需15分钟即可充至目标电压2.45V，与比较例1相比，充电时间缩短30分钟。图5显示金属离子电池(2)于1000mAg-1下充放电容量维持率。由图5可得知，由于电解质组合物(1)内添加1wt％的1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(1-ethyl-3-methylimidazolium triflate、[EMI+][OTf-])，可降低电解质组合物(1)的吸湿性，使得金属离子电池(2)正常运作。由图5可得知，金属离子电池(2)的放电容量约83mAhg-1、以及循环寿命大于400圈。
实施例6
将实施例2所制备的电解质组合物(2)置入相对湿度60％、环境温度25℃的恒温恒湿箱中，并静置30分钟。接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由阿法埃莎(Alfa Aesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)及一石墨电极(包含一活性材质配置于一集电基板上，其中该集电基板为碳纤维纸、活性材质为石墨)，并按照铝电极、隔离膜、及石墨电极的顺序排列。接着，并以铝塑膜将其封装并注入电解质组合物(2)，得到金属离子电池(3)。
接着，使用MTI电池分析器(BST8-WA，Richmond)以500mAg-1电流对金属离子电池(3)进行活化30圈，待放电容量输出趋稳，再改以1000mAg-1电流作充放电测试。图6显示金属离子电池(3)于1000mAg-1下充放电电压与时间的关系(前五次充放电循环)。由图6可得知，金属离子电池(3)于第一次充放电循环时几乎不受水份影响充电行为。图7显示金属离子电池(3)于1000mAg-1下充放电容量维持率。由图7可得知，金属离子电池(3)的放电容量约45mAhg-1、以及循环寿命大于6000圈。
实施例7
将实施例3所制备的电解质组合物(3)置入相对湿度60％、环境温度25℃的恒温恒湿箱中，并静置30分钟。接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由阿法埃莎(Alfa Aesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)及一石墨电极(包含一活性材质配置于一集电基板上，其中该集电基板为碳纤维纸、活性材质为石墨)，并按照铝电极、隔离膜、及石墨电极的顺序排列。接着，并以铝塑膜将其封装并注入电解质组合物(3)，得到金属离子电池(4)。
接着，使用MTI电池分析器(BST8-WA，Richmond)以500mAg-1电流对金属离子电池(4)进行活化30圈，待放电容量输出趋稳，再改以1000mAg-1电流作充放电测试。图8显示金属离子电池(4)于1000mAg-1下充放电电压与时间的关系(前五次充放电循环)。由图8可得知，金属离子电池(4)于第一次充放电循环时需9分钟即可充至目标电压2.45V，与比较例1相比，充电时间缩短36分钟。图9显示金属离子电池(4)于1000mAg-1下充放电容量维持率。由图9可得知，金属离子电池(4)的放电容量约80mAhg-1、以及循环寿命大于60圈。
实施例8
将实施例4所制备的电解质组合物(4)置入相对湿度60％、环境温度25℃的恒温恒湿箱中，并静置30分钟。接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由阿法埃莎(Alfa Aesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)及一石墨电极(包含一活性材质配置于一集电基板上，其中该集电基板为碳纤维纸、活性材质为石墨)，并按照铝电极、隔离膜、及石墨电极的顺序排列。接着，并以铝塑膜将其封装并注入电解质组合物(4)，得到金属离子电池(5)。
接着，使用MTI电池分析器(BST8-WA，Richmond)以500mAg-1电流对金属离子电池(5)进行活化30圈，待放电容量输出趋稳，再改以1000mAg-1电流作充放电测试。图10显示金属离子电池(5)于1000mAg-1下充放电电压与时间的关系(前五次充放电循环)。由图10可得知，金属离子电池(5)于第一次充放电循环时需9分钟即可充至目标电压2.45V。图11显示金属离子电池(5)于1000mAg-1下充放电容量维持率。由图11可得知，金属离子电池(5)的放电容量约45mAhg-1、以及循环寿命大于2500圈。
综合上述，由于本发明所述电解质组合物除了金属氯化物及含氯离子液体外，更包含一具有特定含量的添加剂，可降低电解质组合物的吸湿性以及增加电解质组合物的抗水解能力，达到改善金属离子电池对于环境水氧的耐受性，并改善金属离子电池的稳定性及延长金属离子电池的循环寿命。
虽然本发明已以数个实施例发明如上，然其并非用以限定本发明，任何本技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (18)

1.一种电解质组合物，包含：
金属氯化物；
含氯离子液体；以及
添加剂，其中该添加剂是具有公式(I)所示结构的化合物：
[M]i[(A(SO2CxF2x+1)y)b-]j 公式(I)
其中M是铵阳离子、氮杂轮烯鎓阳离子、氮杂噻唑鎓阳离子、苯并咪唑鎓阳离子、苯并呋喃鎓阳离子、苯并三唑鎓阳离子、硼杂环戊烯鎓阳离子、胆碱阳离子、噌啉鎓阳离子、二氮杂二环癸烯鎓阳离子、二氮杂二环壬烯鎓阳离子、二氮杂二环十一碳烯鎓阳离子、二噻唑鎓阳离子、呋喃鎓阳离子、胍鎓阳离子、咪唑鎓阳离子、吲唑鎓阳离子、二氢吲哚鎓阳离子、吲哚鎓阳离子、吗啉鎓阳离子、氧硼杂环戊烯鎓阳离子、氧磷杂环戊烯鎓阳离子、恶嗪鎓阳离子、恶唑鎓阳离子、异恶唑鎓阳离子、恶噻唑鎓阳离子、五唑鎓阳离子、磷杂环戊烯鎓阳离子、磷鎓阳离子、酞嗪鎓阳离子、哌嗪鎓阳离子、哌啶鎓阳离子、吡喃鎓阳离子、吡嗪鎓阳离子、吡唑鎓阳离子、哒嗪鎓阳离子、吡啶鎓阳离子、嘧啶鎓阳离子、吡咯烷鎓阳离子、吡咯鎓阳离子、喹唑啉鎓阳离子、喹啉鎓阳离子、异喹啉鎓阳离子、喹喔啉鎓阳离子、硒唑鎓阳离子、硫鎓阳离子、四唑鎓阳离子、异噻二唑鎓阳离子、噻嗪鎓阳离子、噻唑鎓阳离子、噻吩鎓阳离子、硫脲鎓阳离子、三氮杂癸烯鎓阳离子、三嗪鎓阳离子、三唑鎓阳离子、异三唑鎓阳离子或脲鎓阳离子，其中M的价数是a；a是1、2、或3；A是氮、氧、硅、或碳；x是1、2、3、4、5、或6；y是1、2、或3；b是1、2、或3；i是1、2、或3；j是1、2、或3；a/b＝j/i；以及，当y是2、或3时，(SO2CxF2x+1)基团是相同或不同。
2.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该金属氯化物是氯化铝、氯化铁、氯化锌、氯化铜、氯化锰、氯化铬、或上述的组合。
3.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该含氯离子液体包含铵氯盐、氮杂轮烯鎓氯盐、氮杂噻唑鎓氯盐、苯并咪唑鎓氯盐、苯并呋喃鎓氯盐、苯并三唑鎓氯盐、硼杂环戊烯鎓氯盐、胆碱氯盐、噌啉鎓氯盐、二氮杂二环癸烯鎓氯盐、二氮杂二环壬烯鎓氯盐、二氮杂二环十一碳烯鎓氯盐、二噻唑鎓氯盐、呋喃鎓氯盐、胍鎓氯盐、咪唑鎓氯盐、吲唑鎓氯盐、二氢吲哚鎓氯盐、吲哚鎓氯盐、吗啉鎓氯盐、氧硼杂环戊烯鎓氯盐、氧磷杂环戊烯鎓氯盐、恶嗪鎓氯盐、恶唑鎓氯盐、异恶唑鎓氯盐、恶噻唑鎓氯盐、五唑鎓氯盐、磷杂环戊烯鎓氯盐、磷鎓氯盐、酞嗪鎓氯盐、哌嗪鎓氯盐、哌啶鎓氯盐、吡喃鎓氯盐、吡嗪鎓氯盐、吡唑鎓氯盐、哒嗪鎓氯盐、吡啶鎓氯盐、嘧啶鎓氯盐、吡咯烷鎓氯盐、吡咯鎓氯盐、喹唑啉鎓氯盐、喹啉鎓氯盐、异喹啉鎓氯盐、喹喔啉鎓氯盐、硒唑鎓氯盐、硫鎓氯盐、四唑鎓氯盐、异噻二唑鎓氯盐、噻嗪鎓氯盐、噻唑鎓氯盐、噻吩鎓氯盐、硫脲鎓氯盐、三氮杂癸烯鎓氯盐、三嗪鎓氯盐、三唑鎓氯盐、异三唑鎓氯盐、或脲鎓氯盐。
4.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该含氯离子液体包含甲基咪唑鎓氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯盐、胆碱氯盐、或上述的组合。
5.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该金属氯化物与该含氯离子液体的摩尔比是1.1至2.05。
6.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该添加剂的含量是1至10wt％，以该金属氯化物和该含氯离子液体的总重为基准。
7.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该添加剂是1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。
8.如权利要求1所述的电解质组合物，其中该添加剂是1-乙基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺或1-丁基-3-甲基咪唑-双(三氟甲基磺酰)亚胺。
9.一种金属离子电池，包含：
正极；
隔离膜；
负极，其中该负极以隔离膜与该正极相隔；以及
权利要求1-8所述的电解质组合物，设置于该正极与该负极之间。
10.如权利要求9所述的金属离子电池，其中该正极由集电层及活性材料所构成。
11.如权利要求10所述的金属离子电池，其中该集电层是导电性碳基材。
12.如权利要求11所述的金属离子电池，其中该导电性碳基材是碳布、碳毡、或碳纸。
13.如权利要求10所述的金属离子电池，其中该活性材料是具层状结构的碳材、钒是氧化物、或金属硫化物。
14.如权利要求13所述的金属离子电池，其中该具层状结构的碳材是石墨、纳米碳管、石墨烯、或上述的组合。
15.如权利要求14所述的金属离子电池，其中该石墨是天然石墨、人工石墨、热解石墨、发泡石墨、鳞片石墨、膨胀石墨、或上述材料的组合。
16.如权利要求9所述的金属离子电池，其中该负极包含金属或其合金、集电层、或其组合。
17.如权利要求16所述的金属离子电池，其中该金属或其合金包含铜、铁、铝、锌、铟、镍、锡、铬、钇、钛、锰、或钼。
18.如权利要求9所述的金属离子电池，该隔离膜是玻璃纤维、聚乙烯、聚丙烯、无纺布、木质纤维、聚醚砜树脂、陶瓷纤维、或上述的组合。
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