CN109776423B

CN109776423B - 一种双咪唑环功能离子液体及其制备方法和电解液以及锂二次电池

Info

Publication number: CN109776423B
Application number: CN201910211980.2A
Authority: CN
Inventors: 董全峰; 郑明森; 范镜敏; 段佳宁
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: CN109776423A

Abstract

本发明属于电池领域，公开了一种双咪唑环功能离子液体及其制备方法和电解液以及锂二次电池。所述双咪唑环功能离子液体包括具有双咪唑环与醚基官能团的二价阳离子以及两个阴离子。本发明提供的双咪唑环功能离子液体具有更高的热力学稳定性、电化学稳定性以及正、负极兼容性，且制备方法简单，产物纯度高，疏水性好，热分解温度可达430℃、室温电导率可达10^‑ ⁴S/cm、电化学窗口可达5.6V vs.Li/Li⁺，可以提高锂二次电池的安全性。特别在石墨负极体系中，该类双咪唑环离子液体电解质可有效抑制咪唑阳离子在石墨负极上的还原性分解，无需添加任何低沸点成膜添加剂即可形成稳定的SEI膜，使电池在常、高温条件下均可稳定循环，具有很高的实际应用价值。

Description

一种双咪唑环功能离子液体及其制备方法和电解液以及锂二次电池

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种双咪唑环功能离子液体及其制备方法和电解液以及锂二次电池。

背景技术

随着新能源动力汽车、便携式电子设备以及柔性器件的需求量日益增长，人们对锂二次电池的安全性、能量密度和功率密度的要求越来越高。近年来，电动汽车和手机自燃、爆炸等事件频繁发生，这主要是传统液态有机电解质易分解、易挥发和易燃造成的。因此，具有高安全性的离子液体电解质和固态电解质已经成为研究热点。

离子液体是由阴、阳离子组成的室温熔融盐，它们具有不易挥发、不易燃易爆、热稳定性好、电导率高、电化学窗口宽等优点，已被用于各种电池体系。离子液体的应用之一是将离子液体加入锂盐之后形成液态电解质，这样可以大幅度提高电池的安全性；应用之二是将离子液体制备成凝胶聚合物电解质，这属于固态电解质领域，可以克服漏液隐患，能够在一定程度上降低成本，并能抑制锂枝晶，有望用于锂金属电池而提高能量密度。

液态电解质方面，咪唑型离子液体是被广泛研究的一种。它们具有粘度低、电导率高、氧化稳定性好、对电极浸润性好等显著优点，但也存在还原稳定性差等致命缺点，例如1-乙基-3-甲基咪唑型阳离子(EMIm⁺)的还原分解电位为1V vs.Li/Li⁺左右，远远高于很多负极材料的嵌锂电位，且无法形成稳定的SEI膜，咪唑阳离子持续分解，电池无法充放电循环。这些缺陷严重制约了咪唑型离子液体电解质的实际应用。通常，可以使用成膜添加剂，包括亚硫酸乙烯酯(ES)、亚硫酸丙烯酯(PS)、二乙烯基己二酸(ADV)、烯丙基甲基碳酸酯(AMC)、维生素A(VA)、碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等，在负极表面生成稳定的SEI膜，阻止电解质的持续分解、锂离子的不可逆损失以及负极材料的结构破坏，提高电池的循环稳定性。但这些成膜添加剂仍属于低沸点、高饱和蒸气压的有机溶剂，且在形成SEI膜的过程中存在产气问题，无法用于高温，甚至会和离子液体发生副反应，不利于电池安全性的提高。为此，人们积极开发功能化的离子液体，例如在咪唑阳离子中引入给电子基团，希望提高其还原稳定性，但官能团的引入通常会带来粘度增大、电导率降低、氧化稳定性降低等不利影响。另外，离子液体还存在价格昂贵、成本太高、且粘度较大导致电池室温倍率性能普遍较差等问题，这些问题是其商业化进程的巨大阻碍。

凝胶聚合物电解质相当于在全固态聚合物电解质中加入增塑剂，从而形成一种介于液态和全固态之间的状态，既具有一定的机械性能，又具有较强的离子解离能力，是很有应用前景的一种新型固态电解质材料。一般地，人们以传统液态有机电解质(如碳酸酯类、醚类电解质)作为增塑剂，经过聚合、制膜、浸泡、吸液、溶胀、干燥等一系列工艺来制备凝胶聚合物电解质。目前，很多研究工作致力于提高聚合物基底的吸液量以提高电导率，然而吸液量越高，凝胶膜的机械性能越差，无法抑制锂枝晶，容易造成短路，而且这种电解质体系依然存在大量可燃性有机溶剂，无法从根本上解决安全性问题。为此，人们通过加入填料来提高机械性能，以及使用离子液体作为增塑剂来提高安全性。离子液体基凝胶聚合物电解质结合了离子液体的安全性、电导率高、适用温度范围宽等优点，以及聚合物电解质的自支撑性、柔韧性等优点，但也具有界面阻抗大，电池容量发挥较差、倍率性能较差等问题。

实际上，无论何种应用方法，离子液体阴、阳离子的选择都是关键问题，因为阴、阳离子的结构会直接影响电导率、电化学窗口、与电极材料的兼容性等性质，进而影响电池性能。如何设计离子液体、提高离子液体基液态电解质/凝胶聚合物电解质的实际应用价值还有待进一步研究。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺陷，本发明旨在对新型功能离子液体的设计合成、离子液体基液态电解质/凝胶聚合物电解质体系的优化以及电极/电解质界面改善等问题进行了深入研究，开发出了一种双咪唑环功能离子液体及其制备方法和电解液以及锂二次电池。

具体地，本发明提供了一种双咪唑环功能离子液体，其中，所述双咪唑环功能离子液体包括具有双咪唑环与醚基官能团的二价阳离子以及两个阴离子。

进一步的，所述二价阳离子具有式(1)所示的结构：

其中，0≤x≤3，0≤y≤3，0≤m≤8，0≤n≤8。

进一步的，两个阴离子各自独立地为四氟硼酸阴离子(BF₄ ^-)、六氟磷酸阴离子(PF₆ ^-)、高氯酸阴离子(ClO₄ ^-)、三氟甲基磺酸阴离子(CF₃SO₃ ^-)、双(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子(TFSI^-)或双氟磺酰亚胺阴离子(FSI^-)。

本发明还提供了所述双咪唑环功能离子液体的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将二卤代醚类有机物和烷基咪唑进行亲核取代反应，得到中间产物；

(2)将所述中间产物与锂盐进行置换反应，得到所述双咪唑环功能离子液体。

进一步的，所述亲核取代反应的方式为将所述二卤代醚类有机物和烷基咪唑以乙腈作为溶剂，在惰性气氛中于70～90℃下磁力搅拌冷凝回流反应20～30h，再将所得反应产物经旋蒸和真空干燥之后得到中间产物。

进一步的，所述置换反应的方式为将所述中间产物和锂盐以水作为溶剂，在室温下磁力搅拌反应20～30h，再将所得反应产物进行油水分离，所得油相经洗涤和干燥之后得到双咪唑环功能离子液体。

进一步的，所述二卤代醚类有机物和烷基咪唑的摩尔比不低于1:2，优选为(1～2):2。

进一步的，所述锂盐和中间产物的摩尔比不低于2:1，优选为(2～3):1。

进一步的，所述二卤代醚类有机物的通式为X-(CH₂)_mCH₂-O-CH₂(CH₂)_n-X，X为Cl、Br或I，0≤m≤8，0≤n≤8。

进一步的，所述烷基咪唑选自N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、N-丙基咪唑和N-丁基咪唑中的至少一种。

进一步的，所述锂盐选自LiBF₄、LiPF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiTFSI和LiFSI中的至少一种。

本发明还提供了一种电解质，所述电解质为液态电解质或者凝胶聚合物电解质，其中，当所述电解质为液态电解质时，所述液态电解质由溶质和溶剂组成，所述溶质为锂盐，所述溶剂含有上述双咪唑环功能离子液体；当所述电解质为凝胶聚合物电解质时，所述凝胶聚合物电解质以聚合物作为骨架，以上述双咪唑环功能离子液体作为增塑剂，以锂盐作为离子源，并任选以填料作为结构助剂(即结构助剂可有可无)。

进一步的，当所述电解质为液态电解质时，所述溶剂中双咪唑环功能离子液体的含量为1～100wt％。

进一步的，当所述电解质为液态电解质时，所述溶剂为所述双咪唑环功能离子液体，或者为所述双咪唑环功能离子液体与常规离子液体的混合物，或者为所述双咪唑环功能离子液体与低沸点溶剂的混合物。此时，所述液态电解质分别对应为：

(1)单一离子液体电解质：仅利用所述双咪唑环功能离子液体作为溶剂，锂盐为溶质，制备电解质；

(2)多元离子液体电解质：利用所述双咪唑环功能离子液体与常规离子液体混合作为溶剂，锂盐为溶质，制备电解质；所述常规离子液体优选选自咪唑型的EMIm-TFSI、BMIm-TFSI，吡咯烷型的Pyr₁₃-TFSI、Pyr₁₄-TFSI，哌啶型的PP₁₃-TFSI、PP₁₄-TFSI，季铵型的N_1,1,1,3-TFSI、N_1,1,1,4-TFSI中的至少一种；

(3)离子液体-非离子液体复合电解质：利用所述双咪唑环功能离子液体与低沸点溶剂混合作为溶剂，锂盐为溶质，制备电解质；所述低沸点溶剂优选选自EC、DMC、EMC、PC、SL、DMSO、TGDME、DME和DOL中的至少一种。

进一步的，当所述电解质为凝胶聚合物电解质时，所述聚合物选自聚环氧乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(PVDF-co-HFP)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚苯乙烯(PS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一种。

进一步的，当所述电解质为液态电解质时，所述填料为金属-有机框架材料和/或无机材料。其中，所述金属-有机框架材料优选为ZIF-8和/或ZIF-67。所述无机材料优选选自SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、MgO、LLZO和LLZTO中的至少一种。

进一步的，当所述电解质为凝胶聚合物电解质时，相对于100重量份的聚合物骨架，所述双咪唑环功能离子液体的含量为1～90重量份，所述填料的含量为0～20重量份。

进一步的，在所述液态电解质中，所述锂盐的浓度为0.1～2mol/L vs.V_ILs。

进一步的，在所述凝胶聚合物电解质中，所述锂盐的含量为0.1～5mol/kgvs.m_ILs。

进一步的，所述液态电解质和凝胶聚合物电解质中的锂盐各自独立地选自LiBF₄、LiPF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiTFSI和LiFSI中的至少一种。

此外，本发明还提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括正极、负极和上述电解质。其中，所述正极的形成材料可以选自钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、富锂锰基、硫、硫复合物等中的至少一种。所述负极的形成材料可以选自锂金属、石墨、硬碳、硅碳复合材料等中的至少一种。所述正极和负极可以采用粘结剂进行电极/电解液界面改性。所述粘结剂的具体实例包括但不限于：LA、PVDF、PVDF-co-HFP、PVDF-co-HFP+LiTFSI、PEO、PEO+LiTFSI(EO基与Li⁺的摩尔比为20:1～1:1)等中的至少一种。此外，所述锂二次电池在装配完成后，需放在40～70℃鼓风烘箱中搁置4～10小时。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比，本发明提供的双咪唑环功能离子液体具有更高的热力学稳定性、电化学稳定性以及正、负极兼容性，且制备方法简单，产物纯度高，疏水性好，热分解温度可达430℃、室温电导率可达10^-4S/cm、电化学窗口可达5.6V vs.Li/Li⁺，可以提高锂二次电池的安全性。特别在石墨负极体系中，该类双咪唑环离子液体电解质可有效抑制咪唑阳离子在石墨负极上的还原性分解，无需添加任何低沸点成膜添加剂即可形成稳定的SEI膜，使电池在常、高温条件下均可稳定循环，具有很高的实际应用价值。

附图说明

图1为实施例1中的双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂的制备流程图；

图2为实施例1中的Im₂-TFSI₂单一离子液体电解质用于石墨半电池的常温循环曲线；

图3为实施例2中的(EMIm+Im₂)多元离子液体电解质用于石墨半电池的常温充放电曲线；

图4为实施例3中的Im₂-TFSI₂基凝胶聚合物电解质用于LiFePO₄半电池的常温循环曲线；

图5为实施例4中的双咪唑环功能离子液体BIm₂-TFSI₂的制备流程图；

图6为实施例4中的BIm₂-TFSI₂单一离子液体电解质用于石墨半电池的高温充放电曲线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂以及单一离子液体电解质和石墨半电池

本实施例所涉及的双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂的制备如图1所示，具体步骤如下：

(1)在三口烧瓶中加入50mL乙腈和0.2mol N-甲基咪唑，放入磁子，在80℃油浴锅中加热磁力搅拌，并回流冷凝，通入氮气，30min后，用恒压漏斗逐滴加入0.12mol 2,2’-二氯乙醚，反应24h；将反应产物倒入圆底烧瓶，60℃旋转蒸发2h以上，之后将产物置于60℃真空干燥箱中干燥24h以上，得到中间产物，命名为Im₂-Cl₂；

(2)取0.05mol Im₂-Cl₂溶于25mL去离子水，充分搅拌均匀；另取0.12mol LiTFSI溶于25mL去离子水，充分搅拌溶解；将LiTFSI溶液缓慢倒入Im₂-Cl₂溶液中，室温下磁力搅拌24h；利用分液漏斗分出下层油相，用二次水洗涤5次以上，直至用0.1M AgNO₃溶液检测水相时无白色沉淀生成；将洗涤之后的油相放入60℃真空干燥箱中干燥48h以上，得到目标产物双咪唑环功能离子液体，命名为Im₂-TFSI₂，其具有式(1)所示的结构，其中，x、y、m和n均为1；将其快速转移至氩气手套箱，并加入4A型分子筛除水48h以上备用。

本实施例所涉及的单一离子液体电解质以及石墨电池的制备方法如下：

(a)单一离子液体电解质的制备：在氩气手套箱中，向1mL Im₂-TFSI₂中加入1mol/LLiTFSI，磁力搅拌24h以上，形成Im₂-TFSI₂单一离子液体电解质；

(b)石墨极片的制备：使用石墨粉、Super P导电剂、LA粘结剂(质量比为8:1:1)调浆，涂覆在直径为1.3cm的铜箔上，60℃真空干燥24h以上，并用10MPa压力压片，得到石墨极片，石墨载量约为1.0mg/片；

(c)石墨半电池组装：在氩气手套箱中，使用石墨极片、玻璃纤维隔膜、Im₂-TFSI₂单一离子液体电解质、锂片和壳体组装石墨半电池，在40℃鼓风烘箱中搁置6h备用；

(d)石墨半电池测试：对石墨半电池进行CV、EIS、不同温度恒电流充放电等测试。

效果：Im₂-TFSI₂的密度为1.64g/cm³，初始热分解温度为437℃，纯Im₂-TFSI₂的室温电导率为0.42mS/cm，70℃时升至2.53mS/cm；Im₂-TFSI₂单一离子液体电解质的室温电导率为0.05mS/cm，70℃时升至0.76mS/cm，电化学窗口为5.6V vs.Li/Li⁺。石墨半电池性能方面的结果如图2所示，从图2可以看出，Im₂-TFSI₂可在首圈形成稳定的SEI膜；常温时，电池可稳定循环200圈以上，库伦效率接近100％，放电比容量保持在140mAh/g以上。此外，70℃时，该石墨半电池的放电比容量可达300mAh/g以上。

实施例2：双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂以及多元离子液体电解质和石墨半电池

本实施例所涉及的双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂的制备方法同实施例1。

本实施例利用双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂作为常规咪唑型离子液体EMIm-TFSI(1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺)的功能添加剂，既能提高离子液体电解质的稳定性，又能降低粘度，提高电导率，发挥多元离子液体之间的协同促进作用。具体地，本实施例所涉及的多元离子液体电解质以及石墨电池的制备方法如下：

在氩气手套箱中，将1mL EMIm-TFSI分别与100uL、300uL、500uL、800uL和1mL Im₂-TFSI₂混合均匀(即Im₂-TFSI₂的含量分别为9.09％、23.1％、33.3％、44.4％和50％)，加入1mol/L LiTFSI，磁力搅拌24h以上，形成(EMIm+Im₂)多元离子液体电解质。

效果：如图3所示，EMIm-TFSI单一离子液体电解质会在首次放电时持续过放，导致电池无法充放电循环；而采用本实施例所得的多元离子液体电解质，随着Im₂-TFSI₂含量增加，首次放电过程中EMIm⁺的还原性分解被逐渐抑制，首圈库伦效率和充、放电比容量明显提高。Im₂-TFSI₂的最优含量为44.4％。此外，如图3所示，多元离子液体电解质稳定性较好，电导率较高，石墨半电池的库伦效率和充、放电比容量最高。

实施例3：双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂以及凝胶聚合物电解质和LiFePO₄半电池

本实施例所涉及的凝胶聚合物电解质含有26wt％PVDF-co-HFP和74wt％(Im₂-TFSI₂+1mol/kg vs.m_ILs LiTFSI)，制备过程如下：

(1)合成双咪唑环功能离子液体Im₂-TFSI₂：与实施例1中合成步骤相同；

(2)配制溶液：在氩气氛手套箱中称取0.73g PVDF-co-HFP溶于15mL乙二醇二甲醇(DME)，溶解完全后，分别加入1.6g Im₂-TFSI₂和0.46g LiTFSI，磁力搅拌12h；

(3)溶剂挥发：取5mL上述溶液倒入5cm×7cm的聚四氟乙烯模具中，先在-0.2MPa真空度下挥发12h，再在-1.0MPa真空度下挥发48h，制得凝胶聚合物电解质，命名为Gel-Im2。

本实施例所涉及的LiFePO₄半电池的制备过程如下：以磷酸铁锂为正极活性物质，以(PEO+LiTFSI)(乙氧基与锂离子的摩尔比为8:1)为改善粘结剂，以Super P为导电剂，且活性物质:粘结剂:导电剂(质量比)＝6:3:1；以锂片为负极；以本实施例所制备的Gel-Im2为电解质，组装Li/Gel-Im2/LiFePO₄扣式电池。将其置于70℃烘箱中搁置6h，再进行下一步测试。

效果：如图4所示，Gel-Im2具有良好的柔韧性与透光性(通过将Gel-Im2薄膜放置在黑色背景以及厦门大学校标上可以看出)，其初始热分解温度高达400℃，常温电导率为0.396mS/cm，70℃下电导率达到3.044mS/cm，电化学窗口高达5.6V vs.Li/Li⁺。利用Gel-Im2组装的Li/Gel-Im2/LiFePO₄常温、高温电池具有优异的循环、倍率性能。此外，如图4所示，常温电池放电比容量可达150mAh/g(0.1C电流密度下)，循环150周之后还有153mAh/g，容量保持率几乎为100％。此外，该LiFePO₄半电池在70℃高温电池放电比容量可达165mAh/g(0.1C电流密度下)，且具有接近100％的库伦效率和相当高的容量保持率。

实施例4：双咪唑环功能离子液体BIm2-TFSI2以及单一离子液体电解质和石墨半电池

本实施例所涉及的双咪唑环功能离子液体BIm₂-TFSI₂的制备如图5所示，具体步骤如下：

(1)在三口烧瓶中加入50mL乙腈和0.2mol N-丁基咪唑，放入磁子，在80℃油浴锅中磁力搅拌，并回流冷凝，通入氮气，30min后，用恒压漏斗逐滴加入0.12mol 2,2’-二氯乙醚，反应24h；将反应产物倒入圆底烧瓶，60℃旋转蒸发2h以上，之后将产物置于60℃真空干燥箱中干燥24h以上，得到中间产物，命名为BIm₂-Cl₂；

(2)取0.05mol Im₂-Cl₂溶于25mL二次水，充分搅拌均匀；另取0.12mol LiTFSI溶于25mL二次水，充分搅拌溶解；将LiTFSI溶液缓慢倒入BIm₂-Cl₂溶液中，磁力搅拌24h；利用分液漏斗分出下层油相，用二次水洗涤5次以上，直至用0.1M AgNO₃溶液检测水相时无白色沉淀生成；将洗涤之后的油相放入60℃真空干燥箱中干燥48h以上，得到目标产物双咪唑环功能离子液体，命名为BIm₂-TFSI₂，其具有式(1)所示的结构，其中，x、y均为3，m、n均为1；将其快速转移至氩气手套箱，并加入4A型分子筛除水48h以上备用。

(a)单一离子液体电解质的制备：在氩气手套箱中，向1mL BIm₂-TFSI₂中加入1mol/L LiTFSI，磁力搅拌24h以上，形成BIm₂-TFSI₂单一离子液体电解质；

(c)石墨半电池组装：在氩气手套箱中，使用石墨极片、玻璃纤维隔膜、BIm₂-TFSI₂单一离子液体电解质、锂片和壳体组装石墨半电池，在40℃鼓风烘箱中搁置6h备用；

效果：BIm₂-TFSI₂的初始热分解温度为423℃，具有很高的热稳定性。如图6所示，在70℃高温下，石墨半电池的前三圈库伦效率分别为67.66％、89.94％和86.79％，可逆容量高达300mAh/g，电池性能优异。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种锂二次电池电解质，所述锂二次电池电解质为液态电解质或者凝胶聚合物电解质，其特征在于，

当所述锂二次电池电解质为液态电解质时，所述液态电解质由溶质和溶剂组成，所述溶质为锂盐，所述溶剂含有双咪唑环功能离子液体；

当所述锂二次电池电解质为凝胶聚合物电解质时，所述凝胶聚合物电解质以聚合物作为骨架，以双咪唑环功能离子液体作为增塑剂，以锂盐作为离子源，并以填料作为结构助剂；

所述双咪唑环功能离子液体包括具有双咪唑环与醚基官能团的二价阳离子以及两个阴离子；

所述二价阳离子具有式(1)所示的结构：

其中，0≤x≤3，0≤y≤3，0≤m≤8，0≤n≤8；

两个阴离子各自独立地为双(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子或双氟磺酰亚胺阴离子。

2.根据权利要求1所述的锂二次电池电解质，其特征在于，当所述锂二次电池电解质为液态电解质时，所述溶剂中双咪唑环功能离子液体的含量为1～100wt％；

所述溶剂为所述双咪唑环功能离子液体，或者为所述双咪唑环功能离子液体与常规离子液体的混合物，或者为所述双咪唑环功能离子液体与低沸点溶剂的混合物；

所述常规离子液体选自咪唑型的EMIm-TFSI、BMIm-TFSI，吡咯烷型的Pyr₁₃-TFSI、Pyr₁₄-TFSI，哌啶型的PP₁₃-TFSI、PP₁₄-TFSI，季铵型的N_1,1,1,3-TFSI、N_1,1,1,4-TFSI中的至少一种；

所述低沸点溶剂选自EC、DMC、EMC、PC、SL、DMSO、TGDME、DME和DOL中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锂二次电池电解质，其特征在于，当所述锂二次电池电解质为凝胶聚合物电解质时，所述聚合物选自聚环氧乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；所述填料为金属-有机框架材料和/或无机材料，所述金属-有机框架材料为ZIF-8和/或ZIF-67，所述无机材料选自SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、MgO、LLZO和LLZTO中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的锂二次电池电解质，其特征在于，在所述液态电解质中，所述锂盐的浓度为0.1～2mol/L vs.V_ILs；在所述凝胶聚合物电解质中，所述锂盐的含量为0.1～5mol/kg vs.m_ILs；所述液态电解质和凝胶聚合物电解质中的锂盐各自独立地选自LiBF₄、LiPF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiTFSI和LiFSI中的至少一种。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的锂二次电池电解质，所述双咪唑环功能离子液体按照包括以下步骤的方法制备得到：

6.根据权利要求5所述的锂二次电池电解质，其特征在于，

所述亲核取代反应的方式为将所述二卤代醚类有机物和烷基咪唑以乙腈作为溶剂，在惰性气氛中于70～90℃下磁力搅拌冷凝回流反应20～30h，再将所得反应产物经旋蒸和真空干燥之后得到中间产物；

所述置换反应的方式为将所述中间产物和锂盐以水作为溶剂，在室温下磁力搅拌反应20～30h，再将所得反应产物进行油水分离，所得油相经洗涤和干燥之后得到双咪唑环功能离子液体。

7.根据权利要求5所述的锂二次电池电解质，其特征在于，所述二卤代醚类有机物和烷基咪唑的摩尔比不低于1:2。

8.根据权利要求6所述的锂二次电池电解质，其特征在于，所述二卤代醚类有机物和烷基咪唑的摩尔比为(1～2):2。

9.根据权利要求5所述的锂二次电池电解质，其特征在于，所述锂盐和中间产物的摩尔比不低于2:1。

10.根据权利要求9所述的锂二次电池电解质，其特征在于，所述锂盐和中间产物的摩尔比为(2～3):1。

11.根据权利要求5所述的锂二次电池电解质，其特征在于，所述二卤代醚类有机物的通式为X-(CH₂)_mCH₂-O-CH₂(CH₂)_n-X，X为Cl、Br或I，0≤m≤8，0≤n≤8；所述烷基咪唑选自N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、N-丙基咪唑和N-丁基咪唑中的至少一种；所述锂盐选自LiBF₄、LiPF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiTFSI和LiFSI中的至少一种。

12.一种锂二次电池，所述锂二次电池包括正极、负极和电解质，其特征在于，所述电解质为权利要求1-11中任意一项所述的锂二次电池电解质。