锂离子电池室温离子液体电解质及其制备方法技术

一种锂离子电池室温离子液体电解质的制备方法，所述锂离子电池室温离子液体电解质的制备方法包括如下步骤：（１）将重量比为６０％～９０％季铵盐或哌啶类离子液体与重量比为１０％～４０％碳酸丙烯酯混合形成的混合溶剂；（２）在步骤（１）得到的所述混合溶剂中添加少量的添加剂后混合均匀；（３）再溶入锂盐电解质并搅拌均匀，然后放入惰性气体气氛下封装保存。这种锂离子电池室温离子液体电解质的热稳定性好，并与锂离子电池正、负极材料有较好的兼容性。本发明专利技术还涉及使用此类电解质体系制造的锂离子电池，使用该电解质制造的锂离子电池具有安全性好和电化学循环性能稳定的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一 种，尤其涉及一种锂离子电池室温离子液体-石友酸丙烯脂(Propylene carbonate: PC)复合电解质及其制备方法。
技术介绍
室温离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近室温条件下呈 液态的新型"软，，功能材料或介质，具有导电率高、蒸汽压低(或零蒸汽压)、 液程宽、化学与电化学稳定性好、无污染和易回收等突出的优点，近年来被 誉为绿色溶剂。用作锂离子电池电解质不仅能够拓宽电池的工作温度范围， 而且可以提高电池在高功率密度下的安全性，彻底消除电池的安全隐患，从 而使锂离子电池在电动汽车等大型动力系统中的应用成为可能。然而，室温离子液体电解质用于锂离子电池的突出问题是与电极材料的 相容性不好，也就是与电池正、负极材料的相容性差，电极材料在其中难以 表现出理想的嵌脱锂性能和循环性能。特别是季铵盐类和哌啶离子液体的电 化学窗口明显高于传统有机液体电解质，具有4艮高的热稳定性和化学稳定性，成的固体电解质相界面膜(SolidElectrolytelnterface:简写为SEI膜)，碳负 极表面不能被有效钝化，有机阳离子则先于锂离子嵌入石墨层间，嵌入的大 体积阳离子阻碍锂离子嵌层反应的发生，碳负极在其中难以进行有效的嵌脱 锂循环。为此，许多研究者试图通过选择有效的成膜添加剂，使其在有机阳 离子嵌层之前发生分解反应，钝化石墨电极表面，阻止有机阳离子的嵌层反 应，使得石墨电极能够进行有效的嵌脱锂反应，这种方法虽然有效，但存在 几方面的缺陷和不足，主要表现为(l)许多有机液体添加剂本身的稳定性 差、闪燃点低，如碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸曱乙烯酯(EMC)等，离子液 体体系中大量添加这些有机易燃溶剂(20%左右)无疑破坏了电解质本身的 热稳定性，无法从根本上解决电池的安全性问题。(2)—些添加剂在碳负极表面形成的SEI膜稳定性不好，在电池充放电过程中SEI膜经过不断的破坏 和重整，逐渐变得厚而致密，膜电阻升高，从而造成电池的容量衰退。(3) 一些添加剂如亚硫酸乙烯酯(ES )、 HF等虽然能够改善碳负极的性质，但却 对正极材料有破坏作用，难以取得实际的工业应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种室温离子液体-碳酸丙烯脂复合电解质及其 制备方法，本专利技术的目的通过以下措施来达到一种锂离子电池室温离子液体电解质的制备方法，所述锂离子电池室温 离子液体电解质的制备方法包括如下步骤(1 )将重量比为60%~90%季铵盐或哌啶类离子液体与重量比为 10% 40%碳酸丙烯酯混合形成的混合溶剂；(2 )在步骤(1 )得到的所述混合溶剂中添加少量的添加剂后混合均匀； (3)再溶入锂盐电解质并搅拌均匀，然后放入惰性气体气氛下封装保存。所述添加剂的加入量为占所述混合溶剂的总重量的0.01% 5%。 所述添加剂为双草酸硼酸锂(LiBOB)、亚乙烯基碳酸酯(VC)或者碳 酸乙烯酯(EC)。所述锂盐电解质加入量为0.5 mol/L 1.5 mol/L。所述锂盐电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)、 二 (三氟曱基)磺酰亚胺锂 (LiTFSI)或者四氟硼酸锂(LiBF6)。本专利技术的另外 一个目的在于提供一种采用锂离子电池室温离子液体电解 质制备的锂离子电池。相对于现有技术，按照本专利技术的制备方法可以获得沸点在250。C以上， 几乎不可燃的锂离子电池室温离子液体电解质，这种电解质不仅保留和发展 了传统液态电解质用于锂离子电池容量高、寿命长的优点，还可以在很大程 度上消除液态锂离子电池的安全隐患，实现锂离子电池在高温、快速充放电、 针刺、变形等极端条件下的安全性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。 图1是石墨类碳负极分别在PC和季铵盐类室温离子液体电解质中的恒 电;危充》文电曲纟戈。图2是天然石墨在不同配比的离子液体-PC电解质中的首次充放电曲线。 图3是天然石墨在含有0.01MLiBOB的离子液体-PC电解质中的充放电 曲线。图4是尖晶石LiMn204在离子液体-PC电解质中的充放电曲线。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进 一 步阐述 实施例1季铵盐类室温离子液体-PC复合电解质体系取三氟曱基磺酰亚胺与三 曱基己基胺组成的季铵盐室温离子液体(TMHA-TFSI) 50g,加入PC10g， 混合均匀后，溶入1 g LiBOB作为电解质的添加剂，最后再溶入7g LiPF6作为 支持电解质，搅拌均匀后，氩气气氛下封装保存。实施例2季铵盐类室温离子液体-PC复合电解质体系取三氟曱基磺酰亚胺与三 曱基己基胺组成的季铵盐室温离子液体(TMHA-TFSI) 50g，加入PC 10g, 混合均匀后，溶入1 g LiBOB作为电解质的添加剂，最后再溶入13g LiTFSI作 为支持电解质，搅拌均匀后，氩气气氛下封装保存。实施例3季铵盐类室温离子液体-PC复合电解质体系取三氟甲基磺酰亚胺与三 甲基己基胺组成的季铵盐室温离子液体(TMHA-TFSI) 50g，加入PC10g， 混合均匀后，溶入2ml碳酸乙烯酯(EC)作为电解质的添加剂，最后再溶入 7gLiPF6作为支持电解质，搅拌均匀后，氩气气氛下封装保存。实施例4季铵盐类室温离子液体-PC复合电解质体系取三氟曱基磺酰亚胺与三 曱基己基胺组成的季铵盐室温离子液体(TMHA-TFSI) 50g,加入PC10g， 混合均匀后，溶入2ml碳酸乙烯酯(EC)作为电解质的添加剂，最后再溶入 13g LiTFSI作为支持电解质，搅拌均匀后，氩气气氛下封装保存。实施例5季铵盐类室温离子液体-PC复合电解质体系取三氟曱基磺酰亚胺与三 曱基己基胺组成的季铵盐室温离子液体(TMHA-TFSI) 50g,加入PC10g， 混合均匀后，溶入2ml亚乙烯基碳酸酯(VC)作为电解质的添加剂，最后再 溶入13gLiTFSI作为支持电解质，搅拌均匀后，氩气气氛下封装保存。实施例6哌啶类室温离子液体-PC复合电解质体系取哌啶类室温离子液体如 N-曱基-N-丙基哌啶-二(三氟曱基磺酰)亚胺盐离子液体(PP13-TFSI) 50g,加入 PC 15g,混合均匀后，溶入0.5gLiBOB作为电解质的添加剂，最后再溶入13g LiTFSI作为支持电解质，搅拌均匀后，氩气气氛下封装保存。实施例7哌啶类室温离子液体-PC复合电解质体系取哌啶类室温离子液体如 N-曱基-N-丙基哌啶-二(三氟曱基磺酰)亚胺盐离子液体(PP13-TFSI) 50g,加入 PC 15g,混合均匀后，溶入2ml碳酸乙烯酯(EC)作为电解质的添加剂，最 后再溶入7g LiTFSI作为支持电解质，搅拌均勻后，氩气气氛下封装保存。实施例8哌啶类室温离子液体-PC复合电解质体系取哌啶类室温离子液体如 N-曱基-N-丙基哌啶-二(三氟曱基磺酰)亚胺盐离子液体(PP13-TFSI) 50g,加入 PC 15g，混合均匀后，溶入2ml亚乙烯基碳酸酯(VC )作为电解质的添加剂， 最后再溶入13gLiTFSI作为支持电解质，搅拌均匀后，氩气气氛下封装保存。实施例9哌啶类室温离子液体-PC复合电解质体系^^哌啶类室温离子液体如 N-曱基-N-丙基哌啶-二(三氟曱基磺酰)亚胺盐离子液体(PP13-TFSI) 50g,加入 PC 15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池室温离子液体电解质的制备方法，其特征在于：所述锂离子电池室温离子液体电解质的制备方法包括如下步骤：　　　　（１）将重量比为６０％～９０％季铵盐或哌啶类离子液体与重量比为１０％～４０％碳酸丙烯酯混合形成的混合溶剂；　　　　（２）在步骤（１）得到的所述混合溶剂中添加少量的添加剂后混合均匀；　　　　（３）再溶入锂盐电解质并搅拌均匀，然后放入惰性气体气氛下封装保存。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洪河，毛玉华，邓永红，曲群婷，付延鲍，周海文，覃九三，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]