一种用于锂二次电池的胍盐类离子液体电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种用于锂二次电池的胍盐类离子液体电解液，由胍盐类离子液体、锂盐和有机电解液溶剂组成。此种用于锂二次电池的胍盐类离子液体电解液具有黏度小，电化学稳定性好，电池充放电性能卓越（特别是大倍率条件下），库仑效率高等优点。并且熔点较低，可以适用于低温环境下；其蒸汽压极低，受热不会挥发，可以避免电化学器件发生膨胀爆炸；不易燃烧，安全稳定性高。由Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－四甲基Ｎ”，Ｎ”－二乙基胍盐离子液体、摩尔浓度为０．４ｍｏｌ／Ｌ的二（三氟甲基磺酰）亚胺锂盐和碳酸亚乙烯酯（与离子液体的质量比为１∶２０）组成的胍盐离子液体电解液，在以钴酸锂电极为正极的纽扣电池中，在充放电倍率为０．５Ｃ条件下，电池的初始容量为１２８ｍＡｈ／ｇ，经过５０次充放电循环之后容量为１１８ｍＡｈ／ｇ，容量保持率为９２．２％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电池的电解液，特别是一种用于锂二次电池的胍盐类离 子液体电解液。
技术介绍
锂二次电池由于其电压高、比能量大、循环寿命长等优良的电池性能，得到 了广泛的应用。随着锂二次电池应用领域的不断扩大，其安全隐患也日趋突出。 电解液作为电池重要的组成部分，其性质直接影响到电池的工作电流、电压、使 用寿命及安全性等特性。目前，商业化的锂二次电池均采用有机溶剂与盐组成的混合电解液。在高温 情况下，有机溶剂容易气化使得其安全性得不到保证。若单纯地利用高沸点溶剂， 因其在室温时通常粘度很高，有的甚至为固体，因而并不能从根本上解决电解液 的耐热性问题。为了满足电化学器件发展的需要，开发新型的电解液迫在眉睫。离子液体具有不易挥发和不可燃的特点，作为锂电池的电解液使用可以显著提高电池的安全性。在各种离子液体中，胍盐类离子液体具有黏度小，电导率高 等优点。专利US20030211389提出了一种将含胍盐类离子液体和锂盐混合作为 电解液应用到各种电化学器件中，其中包含锂二次电池，但单纯由胍盐类离子液 体与锂盐组成的电解液在锂二次电池高倍率(0.5C及以上)充放电过程中会不 断分解导致电池的容量衰减比较快，寿命短(如图2所示)。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种用于锂二次电池的胍盐类离子液体电解液，该电解液 在高倍率充放电条件下具有较高的容量保持率和库仑效率，并且提供了较好的电化学性能(较高的电导率、较宽的电化学窗口和较低的粘度)。本专利技术一种用于锂二次电池的胍盐类离子液体电解液的组成如下 由胍盐类离子液体、锂盐和有机电解液溶剂组成；其中锂盐的摩尔浓度为 0.1mol/L至1.5mol/L，有机电解液溶剂与胍盐类离子液体的质量比为m, 0<m<100;胍盐类离子液体为N,N，N，，N'-四甲基N",N"-烷基胍盐离子液体或者 N，N'-二甲基N,N'-环烷基N",N"-垸基胍盐离子液体，其化学结构式分别为<formula>formula see original document page 4</formula>,Z \N(CH3)2 CH3N。NCH3 式中R卜R2、 R3、 R4均为C1 C4的直链脂肪族垸基中的一种；BF4—、 PF6—或(CF3S。2)2N-;锂盐为四氟硼酸锂盐、六氟磷酸锂盐或二 (三氟甲基磺酰)亚胺锂盐； 有机电解液溶剂为甲酸甲酯、乙酸甲酯、氯甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、 丁酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙酸丙烯酯、环丁内酯、溴环丁内酯、苯甲酸甲酯、甲 基碳酸丙烯酯、乙基碳酸丙烯酯、甲基碳酸苯酚酯、碳酸乙烯酯、卤代碳酸乙烯 酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲 丙酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、亚硫酸二 甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜、乙甲基亚砜、三氟丙甲基亚砜、1，3 —丙磺酸 内酯、1,4一丁磺酸内酯、二氧戊环或二甲氧基丙烷。胍盐类离子液体为N,N,N，，N'-四甲基N",N"-二甲基胍四氟硼酸盐、 N，N，N，，N，-四甲基N",N"-甲基乙基胍四氟硼酸盐、N,N,N，，N'-四甲基N",N"-甲 基丙基胍四氟硼酸盐、N，N，N',N'-四甲基N"，N"-甲基丁基胍四氟硼酸盐、 N，N,N，，N，-四甲基N"，N"-二乙基胍四氟硼酸盐、N,N，N，,N，-四甲基N"，N"-乙基 丙基胍四氟硼酸盐、N，N,N，，N'-四甲基N",N"-乙基丁基胍四氟硼酸盐、 N，N,N，，N，-四甲基N",N"-二丙基胍四氟硼酸盐、N,N，N',N'-四甲基N"，N"-丙基 丁基胍四氟硼酸盐、N，N，N，，N，-四甲基N",N"-二丁基胍四氟硼酸盐、N，N，N',N'-四甲基N"，N"-二甲基胍六氟磷酸盐、N,N，N，，N，-四甲基N"，N"-甲基乙基胍六氟 磷酸盐、N,N,N',N'-四甲基N"，N"-甲基丙基胍六氟磷酸盐、N，N，N'，N'-四甲基 N",N"-甲基丁基胍六氟磷酸盐、N，N,N，,N，-四甲基N"，N"-二乙基胍六氟磷酸盐、 N,N,N，,N，-四甲基N",N"-乙基丙基胍六氟磷酸盐、N,N,N，,N，-四甲基N"，N"-乙 基丁基胍六氟磷酸盐、N,N，N'，N'-四甲基N",N"-二丙基胍六氟磷酸盐、 N，N，N'，N'-四甲基N"，N"-丙基丁基胍六氟磷酸盐、N,N,N'，N'-四甲基N"，N"-二 丁基胍六氟磷酸盐、N，N,N，，N，-四甲基N",N，，-二甲基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺 盐、N,N，N，,N，-四甲基N"，N"-甲基乙基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、N,N,N，，N，-四甲基N",N"-甲基丙基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、N，N,N，,N，-四甲基N",N"-甲基丁基胍二(三氟甲基磺酰)亚胺盐、N，N,N，，N，-四甲基N",N"-二乙基胍二(三 氟甲基磺酰)亚胺盐、N，N,N',N，-四甲基N",N"-乙基丙基胍二 (三氟甲基磺酰) 亚胺盐、N，N，N，,N，-四甲基N",N"-乙基丁基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、 N，N，N，,N，-四甲基N",N"-二丙基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、N,N，N，,N，-四甲 基N"，N"-丙基丁基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、N，N,N，,N，-四甲基N",N"-二 丁基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、N，N，-二甲基N，N，-环烷基N",N"-二甲基胍 四氟硼酸盐、N，N，-二甲基N，N，-环烷基N",N"-甲基乙基胍四氟硼酸盐、N,N，-二甲基N，N'-环烷基N",N"-甲基丙基胍四氟硼酸盐、N，N'-二甲基N，N'-环烷基 N",N"-甲基丁基胍四氟硼酸盐、N，N，-二甲基N,N，-环垸基N"，N"-二乙基胍四氟 硼酸盐、N，N，-二甲基N，N，-环烷基N"，N"-乙基丙基胍四氟硼酸盐、N,N，-二甲基 N，N，-环垸基N",N"-乙基丁基胍四氟硼酸盐、N,N，-二甲基N，N，-环垸基N"，N"-二丙基胍四氟硼酸盐、N,N'-二甲基N，N'-环烷基N",N"-丙基丁基胍四氟硼酸盐、 N,N'-二甲基N,N'-环烷基N"，N"-二丁基胍四氟硼酸盐、N，N，-二甲基N，N，-环垸 基N",N"-二甲基胍六氟磷酸盐、N，N，-二甲基N，N，-环烷基N"，N"-甲基乙基胍六 氟磷酸盐、N,N，-二甲基N,N，-环烷基N",N"-甲基丙基胍六氟磷酸盐、N,N，-二甲 基N,N'-环垸基N",N"-甲基丁基胍六氟磷酸盐A，N'-二甲基N,N'-环垸基N"，N"-二乙基胍六氟磷酸盐、N,N'-二甲基N，N，-环垸基N",N"-乙基丙基胍六氟磷酸盐、 N,N，-二甲基N，N，-环垸基N"，N"-乙基丁基胍六氟磷酸盐、N,N，-二甲基N,N，-环 烷基N",N"-二丙基胍六氟磷酸盐、N,N'-二甲基N,N'-环垸基N"，N"-丙基丁基胍 六氟磷酸盐、N，N'-二甲基N,N'-环垸基N"，N"-二丁基胍六氟磷酸盐、N,N'-二甲 基N,N，-环垸基N"，N"-二甲基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、N，N，-二甲基N，N，-环烷基N",N"-甲基乙基胍二 (三氟甲基磺酰)亚胺盐、N,N，-二甲基N,N，-环垸 基N"，N"-甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂二次电池的胍盐类离子液体电解液，其特征在于组成如下：　由胍盐类离子液体、锂盐和有机电解液溶剂组成；电解液中锂盐的摩尔浓度为０．１ｍｏｌ／Ｌ至１．５ｍｏｌ／Ｌ，有机电解液溶剂与胍盐类离子液体的质量比为ｍ，０＜ｍ＜１００；胍盐类 离子液体为Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－四甲基Ｎ”，Ｎ”－烷基胍盐离子液体或者Ｎ，Ｎ’－二甲基Ｎ，Ｎ’－环烷基Ｎ”，Ｎ”－烷基胍盐离子液体，其化学结构式分别为：　＊＊＊　式中Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］均为Ｃ１～Ｃ４的直 链脂肪族烷基中的一种；Ｘ↑［＊］为ＢＦ↓［４］↑［－］、ＰＦ↓［６］↑［－］或（ＣＦ↓［３］ＳＯ↓［２］）↓［２］Ｎ↑［－］；　锂盐为四氟硼酸锂盐、六氟磷酸锂盐或二（三氟甲基磺酰）亚胺锂盐；　有机电解液溶剂为甲酸甲酯、乙酸甲酯、 氯甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙酸丙烯酯、环丁内酯、溴环丁内酯、苯甲酸甲酯、甲基碳酸丙烯酯、乙基碳酸丙烯酯、甲基碳酸苯酚酯、碳酸乙烯酯、卤代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜、乙甲基亚砜、三氟丙甲基亚砜、１，３－丙磺酸内酯、１，４－丁磺酸内酯、二氧戊环或二甲氧基丙烷。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立，房少华，魏超，蒋德生，赵世勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，张家港市绿色电源材料技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]