离子液体电解质及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种离子液体电解质及其制备方法、应用，所述离子液体电解质包括离子液体和锂盐；所述离子液体包括阳离子和阴离子；所述阳离子选自C1‑

【技术实现步骤摘要】
离子液体电解质及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种离子液体电解质及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池以其能量密度高，输出电压高，使用寿命长，环境友好等优点在新能源汽车，便携式设备等领域中得到广泛应用。目前，市场化的锂离子电池主要以液态锂离子电池，液态锂离子电池自身存在诸多安全隐患，如电解液本身属于易燃易爆，聚丙烯烃隔膜受热易收缩或融化而引起的电池短路等，以上因素均限制了液态锂离子电池的推广和应用。锂电池中电解液使用不当，可能会带来环境问题，因而寻找一种新的环境友好型的电解液势在必行。
[0003]氟化亚铁正极材料是一种新型的高比能量的锂离子电池正极材料，是未来的趋势。在现有的氟化亚铁正极材料应用液态电解质中：溶剂一般是由碳酸脂类(PC、EC、DMC等)构成，锂盐是由LiPF6，LiClO4,LiBF4,LiAsF6等构成。然而这些现有的电解液，安全性低，耐高温能力低，容易燃烧，电化学窗口低，溶解性相对较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于克服上述不足，提供一种离子液体电解质及其制备方法、应用，使用本申请中的离子液体电解质可以解决现有的电解液在金属氟化物正极锂离子电池中的循环性能差的问题。
[0005]根据本申请的第一方面，提供了一种离子液体电解质，包括离子液体和锂盐；
[0006]所述离子液体包括阳离子和阴离子；
[0007]所述阳离子选自C1‑
C6的烷基取代的咪唑阳离子、C1‑
>C6的烷基取代的吡咯阳离子中的至少一种；
[0008]所述阴离子选自含氟磺酰亚胺阴离子中的至少一种；
[0009]所述锂盐选自含氟磺酰亚胺锂盐中的至少一种。
[0010]可选地，所述C1‑
C6的烷基取代的咪唑阳离子选自1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑阳离子、1
‑
烷基咪唑阳离子、1
‑
烷基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑阳离子中的至少一种；
[0011]所述C1‑
C6的烷基取代的吡咯阳离子选自1
‑
甲基
‑1‑
丙基吡咯阳离子、N
‑
甲基
‑
N丁基吡咯阳离子、N
‑
烷基N甲基吡咯阳离子的至少一种；
[0012]所述含氟磺酰亚胺阴离子选自双三氟甲磺酰亚胺阴离子、双氟磺酰亚胺阴离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子中的至少一种。
[0013]可选地，所述离子液体选自1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMIMTFSI)、1
‑
甲基
‑1‑
丙基吡咯双(三氟甲基磺酰)亚胺盐(PYR
13
TFSI)、N
‑
甲基
‑
N丁基吡咯二(三氟甲基磺酰)亚胺盐(PYR
14
TFSI)、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐、1
‑
甲基
‑1‑
丙基吡咯双(氟磺酰)亚胺盐、N
‑
甲基
‑
N丁基吡咯二(氟磺酰)亚胺盐中的至少一种。
[0014]可选地，所述含氟磺酰亚胺锂盐选自双三氟甲基磺酰基亚胺锂(LITFSI)、双氟磺酰亚胺锂盐(LTFSI)中的至少一种。
[0015]可选地，所述锂盐在所述离子液体电解质中的浓度为0.5
‑
2mol/L。
[0016]根据本申请的第二方面，提供了一种上述离子液体电解质的制备方法，所述制备方法包括：
[0017]将离子液体和锂盐混合，搅拌，得到所述离子液体电解质。
[0018]可选地，所述搅拌的条件为：温度为40℃～70℃；时间为10h～18h。
[0019]根据本申请的第三方面，提供了一种锂离子电池，包括电解液；所述电解液中包括上述离子液体电解质。
[0020]可选地，还包括：
[0021]正极，所述正极含有正极活性材料；所述正极活性材料包括氟化亚铁和碳纳米管(CNT)；
[0022]负极，所述负极为锂负极。
[0023]可选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。
[0024]可选地，所述多壁碳纳米管的长度为0.5
‑
2μm。
[0025]可选地，在所述正极活性材料中，所述氟化亚铁和碳纳米管的质量比为12～15:3～6。
[0026]可选地，所述正极还包括导电剂和粘结剂；
[0027]所述导电剂、粘结剂和氟化亚铁的质量比为0.5
‑
1.5:0.5
‑
1.5:7
‑
9。
[0028]可选地，所述导电剂选自导电炭黑。
[0029]可选地，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0030]本申请中，C1‑
C6的烷基取代的咪唑阳离子中C1‑
C6指的是咪唑阳离子中烷基的碳原子数；C1‑
C6的烷基取代的吡咯阳离子中C1‑
C6指的是吡咯阳离子中烷基的碳原子数。
[0031]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0032]本专利技术提供的离子液体电解质中的离子液体可以在金属氟化物正极表面形成稳定的电解质界面相膜，使锂离子电池循环性能得到显著提高,且具有高的循环容量保持率，其安全性好，使用温度范围广，可在高温下使用。
附图说明
[0033]图1是本专利技术制备得到的氟化亚铁的X射线粉末衍射图；
[0034]图2是Li/FeF2在样品1#
‑
4#离子液体电解质中的循环性能曲线；
[0035]图3是Li/FeF2在样品5#
‑
8#离子液体电解质中的循环性能曲线；
[0036]图4是Li/FeF2在样品9#
‑
12#离子液体电解质中的循环性能曲线；
[0037]图5是在25℃时，样品1#
‑
4#离子液体电解质的电化学阻抗性能曲线；
[0038]图6是在25℃时，样品5#
‑
8#离子液体电解质的电化学阻抗性能曲线；
[0039]图7是在25℃时，样品9#
‑
12#离子液体电解质的电化学阻抗性能曲线；
[0040]图8是在60℃时，样品1#
‑
4#离子液体电解质的电化学阻抗性能曲线；
[0041]图9是在60℃时，样品5#
‑
8#离子液体电解质的电化学阻抗性能曲线；
[0042]图10是在60℃时，样品9#
‑
12#离子液体电解质的电化学阻抗性能曲线。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子液体电解质，包括离子液体和锂盐；所述离子液体包括阳离子和阴离子；所述阳离子选自C1‑
C6的烷基取代的咪唑阳离子、C1‑
C6的烷基取代的吡咯阳离子中的至少一种；所述阴离子选自含氟磺酰亚胺阴离子中的至少一种；所述锂盐选自含氟磺酰亚胺锂盐中的至少一种。2.根据权利要求1所述的离子液体电解质，所述C1‑
C6的烷基取代的咪唑阳离子选自1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑阳离子、1
‑
烷基咪唑阳离子、1
‑
烷基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑阳离子中的至少一种；所述C1‑
C6的烷基取代的吡咯阳离子选自1
‑
甲基
‑1‑
丙基吡咯阳离子、N
‑
甲基
‑
N丁基吡咯阳离子、N
‑
烷基N甲基吡咯阳离子的至少一种；所述含氟磺酰亚胺阴离子选自双三氟甲磺酰亚胺阴离子、双氟磺酰亚胺阴离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子中的至少一种。3.根据权利要求2所述的离子液体电解质，所述离子液体选自1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
甲基
‑1‑
丙基吡咯双(三氟甲基磺酰)亚胺盐、N
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建宇，李帅，黄俏，唐亮，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：