一种电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种电解液及其应用。本发明专利技术第一方面提供了一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和离子液体，其中，所述离子液体包括至少一种第一离子液体；所述第一离子液体包括第一阳离子和第一阴离子，所述第一阳离子具有如式1所示的结构，所述第一阴离子选自TEMPO‑OSO

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其应用
本专利技术涉及一种电解液及其应用，涉及锂离子电池

技术介绍
电解液之于锂离子电池相当于血液之于人体，它起着输送和传导锂离子电池内部的“氧气”—锂离子的作用，同时，电解液几乎参与到电池内部的所有反应过程，因此，电解液的使用安全尤为重要。电解液的主要成分为有机溶剂，由于碳酸酯的综合性能优异，使其作为有机溶剂并广泛应用于锂离子电池的电解液中，但是碳酸酯的闪点较低，受热时易分解并产生气体，导致电解液在高温下存在燃烧和爆炸的风险，给锂离子电池的使用带来了严重的安全隐患。因此，如何提高电解液的安全性，受到了越来越多的关注。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电解液，用于提高电解液的安全性。本专利技术第一方面提供一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和离子液体，其中，所述离子液体包括至少一种第一离子液体；所述第一离子液体包括第一阳离子和第一阴离子，所述第一阳离子具有如式1所示的结构，所述第一阴离子选自TEMPO-OSO3-、BF4-、PF6-、(CF3SO2)2N-中的一种；其中，1≤n≤5，TEMPO-OSO3-具有式2所示的结构，本专利技术提供了一种电解液，在基础组分有机溶剂和锂盐的基础上加入了离子液体，其中，离子液体包括至少一种第一离子液体，第一离子液体包括第一阳离子和第一阴离子，其中第一阳离子具有式1所示的结构，1≤n≤5；第一阴离子选自TEMPO-OSO3-、BF4-、PF6-、(CF3SO2)2N-中的一种，TEMPO-OSO3-具有式2所示的结构，离子液体包括至少一种第一离子液体，即离子液体可以包括一种或两种以上的第一离子液体，可以理解的是，一种第一离子液体中包括一种第一阳离子和一种第一阴离子，当第一阳离子和/或第一阴离子不同时，即为不同的第一离子液体，例如，第一阳离子(n＝2)和第一阴离子TEMPO-OSO3-为一种第一离子液体，第一阳离子(n＝2)和第一阴离子BF4-为另一种第一离子液体，第一阳离子(n＝3)和第一阴离子PF6-为又一种第一离子液体，本领域技术人员可结合实际制备需要选择合适的第一离子液体。此外，本领域技术人员可依据现有技术手段制备上述离子液体，例如，由四甲基胍和烯丙基溴化物反应可以得到第一阳离子的溴化盐(n＝2)，由4-羟基-TEMPO和氯磺酸反应，加入氢氧化钠得到式2所示的第一阴离子的钠盐，最后通过阴离子交换生成第一离子液体(n＝2，且第一阴离子为TEMPO-OSO3-)。本专利技术提供了一种电解液，通过加入上述结构所示的至少一种第一离子液体，可有效提高电解液的热稳定性和阻燃性，有效避免了电解液在高温下发生燃烧和爆炸，提高了电解液以及锂离子电池的安全性。进一步地，为了进一步提高电解液的安全性，申请人发现，还可以在电解液中加入至少一种第二离子液体，所述第二离子液体包括第二阳离子和第二阴离子，所述第二阳离子具有式1所示的结构，1≤n≤5，所述第二阴离子具有式3所示的结构；进一步地，电解液中包括两种离子液体，例如，离子液体包括两种第一离子液体，或者，离子液体包括一种第一离子液体和一种第二离子液体。专利技术人研究发现，不同离子液体所产生的效果也不相同，因此为了进一步提高电解液的安全性，本申请对第一离子液体和第二离子液体进行了进一步选择，具体的：所述第一阳离子具有式1所示的结构，且n＝2，即所述阳离子具有如式1-1所示结构，第一阴离子为TEMPO-OSO3-；第二阳离子具有式1所示的结构，且n＝2，第二阴离子为TSFT-。进一步地，当离子液体中包括一种第一离子液体和一种第二离子液体时，第一离子液体中第一阳离子具有式1所示的结构，n＝2，第一阴离子为TEMPO-OSO3-；第二离子液体中第二阳离子与第一阳离子结构相同，也具有式1所示的结构，且n＝2，第二阴离子具有式3所示的结构。在上述内容的基础上，本领域技术人员可根据实际制备需要选择合适的离子液体，并搭配有机溶剂以及锂盐制备得到电解液，此外，还可以在电解液中加入添加剂以提高电解液的性能，即电解液中包括有机溶剂、锂盐、添加剂以及离子液体。本领域技术人员可依据现有技术选择有机溶剂、锂盐以及添加剂的具体种类，为了进一步提高电解液的安全性能，本申请在常规碳酸酯类溶剂的基础上，加入了砜类溶剂，即有机溶剂包括碳酸酯类和砜类溶剂，砜类溶剂可进一步拓宽电解液的电化学窗口，提高电解液的电化学稳定性。其中，所述碳酸酯类溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的一种或多种；进一步地，所述碳酸酯类溶剂为碳酸二乙酯(DEC)；所述砜类溶剂为环丁砜(SL)、二甲亚砜(DMSO)、氯化亚砜(SOCl)、二苯亚砜、二丙砜中的一种或多种；进一步地，所述砜类溶剂为环丁砜(SL)。所述锂盐选自LiPF6、LiTFSI、LiBOB、LiBF4、LiODFB、Li2DFB、LiFSI中的一种或多种。所述添加剂包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂；其中，所述第一添加剂选自VC、FEC、VEC、1,3-PS中的一种；所述第二添加剂选自联苯(BP)、苯环己烷(CHB)、1,1-二甲基苯丙烷(TAB)中的一种；所述第三添加剂选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基磷酸酯中的一种。进一步地，所述第一添加剂为VC；第二添加剂为联苯(BP)；所述第三添加剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。此外，专利技术人研究发现电解液中各组分的质量分数，尤其是离子液体的质量分数对电解液的安全性有很大的影响，以下进行具体阐述：专利技术人研究发现，随着电解液中离子液体质量分数的不断提高，电解液的安全性也不断提高，此外，专利技术人还研究发现，随着电解液中离子液体质量分数的不断提高，电解液对隔膜的浸润性也不断提高，锂离子电池的循环性能也会有相应的提高，但加入过多的离子液体反而会造成隔膜的吸液能力过强，导致锂离子电池的循环性能下降，因此为了兼顾电解液的安全性和锂离子电池的循环性能，离子液体的质量分数应该控制在一定范围内。具体的，所述离子液体的总质量为所述有机溶剂和离子液体总质量的10-60％。当离子液体中包括一种第一离子液体和一种第二离子液体时，一种第一离子液体和一种第二离子液体的总质量为所述有机溶剂和离子液体总质量的10-60％。进一步地，当电解液中包括添加剂时，至少一种第一离子液体的总质量为所述有机溶剂、离子液体以及添加剂总质量的50％。当电解液中包括一种第一离子液体和一种第二离子液体时，一种第一离子液体和一种第二离子液体的总质量为所述有机溶剂、离子液体以及添加剂总质量的50％。当电解液中包括一种第一离子液体和一种第二离子液体时，专利技术人进一步研究发现，第一离子液体和第二离子液体的质量比例也对电解液的安全性有一定的影响，具体的，所述一种第一离子液体的质量为所述有机溶剂和离子液体总质量的5-30％，所述一种第二离子液体的质量为所述有机溶剂和离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和离子液体，其中，所述离子液体包括至少一种第一离子液体；/n所述第一离子液体包括第一阳离子和第一阴离子，所述第一阳离子具有如式1所示的结构，所述第一阴离子选自TEMPO-OSO

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和离子液体，其中，所述离子液体包括至少一种第一离子液体；
所述第一离子液体包括第一阳离子和第一阴离子，所述第一阳离子具有如式1所示的结构，所述第一阴离子选自TEMPO-OSO3-、BF4-、PF6-、(CF3SO2)2N-中的一种；
其中，1≤n≤5，TEMPO-OSO3-具有式2所示的结构，





2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述离子液体还包括至少一种第二离子液体，所述第二离子液体包括第二阳离子和第二阴离子，所述第二阳离子具有式1所示的结构，1≤n≤5，所述第二阴离子具有式3所示的结构；





3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述离子液体包括一种第一离子液体和一种第二离子液体。


4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述第一阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴聪，王夏青，靳玲玲，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44