CN103858268A - 一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种锂电池用电解液，所述电解液含有季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子；所述阳离子为N-烷基季铵盐；所述阴离子为卤化盐离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种。本发明所述电解液中含有的季铵盐类离子液体可作为宽温电池反应催化剂，能够使高温锂电池在从常温到高温范围内具有一致的高性能放电能力。同时，本发明还公开了含有该电解液的锂电池。

Description

一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池
技术领域
本发明涉及一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池，尤其是一种锂/亚硫酰氯电池或锂/二氧化锰电池或锂/氟化碳电池用电解液及使用该电解液的锂电池。
背景技术
锂电池以其高能、低自放电率、长储存寿命以及绿色环保等特性被广泛应用于仪器仪表、记忆电源以及军事、石油钻探等领域。
以锂/亚硫酰氯电池为例，普通设计的锂/亚硫酰氯电池其使用温度范围通常在-40℃到+85℃，而应用于石油钻井领域的高温锂/亚硫酰氯电池则可以达到150℃、180℃甚至200℃的高温。在这类高温电池的设计中，以往只是在普通电池的设计基础上通过减少活性物质的量来达到高温使用的能力，这在实际的放电过程中，会出现常温和高温下放电能力相差较大的情况，甚至出现高温下放电电压平台不稳、拖尾等现象，严重影响了高温锂电池的性能。
同样在其他体系的锂电池中（如锂/二氧化锰、锂/氟化碳电池），也存在不同温区放电性能不一致的问题，表现在低温（0℃）和高温（+60℃）放电时容量和负载电压较正常放电偏离较大，这会影响以这类电池为电源的仪器仪表的使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种使锂电池从低温到高温的宽温范围内具有一致的高性能放电能力的电解液；同时，本发明还提供一种含有所述电解液的锂电池。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种锂电池用电解液，所述电解液含有季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子；
所述阳离子为N-烷基季铵盐；
所述阴离子为卤化盐离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种。
本发明的电解液提出了一种提高锂电池宽温性能的新方法，即在电解液中添加季铵盐类离子液体，所添加的季铵盐类离子液体可作为一类宽温电池反应催化剂，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为N-烷基季铵盐，所述阴离子为卤化盐离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种；其中所述阴离子中，除卤化盐阴离子外的其他阴离子的分子结构式如下所示：
Figure BDA0000463079590000021
所述季铵盐类离子液体具有较宽的液体范围、较强的溶解能力、较低的蒸汽压、较合适的黏度、较高的导电性、较宽的电化学窗口等特点，这些特点使其存在广阔的应用前景。本所述电解液中，季铵盐类离子液体在电解液中的加入，可以起到宽温催化剂的效果，即在从常温到高温的范围内都具备较高的电池反应催化能力，使得电池在宽温范围内都具备一致的高性能放电能力，同时还能显著抑制金属锂负极表面钝化膜层的增长，提高其存储性能。
作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，所述阳离子为四烷基季铵盐。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述阳离子为四甲基铵。所述阳离子选择四烷基季铵盐时，形成的季铵盐类离子液体能够更好的发挥宽温电池反应催化剂的作用；所述阳离子选择四甲基铵时，形成的季铵盐类离子液体能够最好的发挥宽温电池反应催化剂的作用。
作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，所述阴离子为卤化盐离子。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述阴离子为四氯化铝酸根离子。所述阴离子选择卤化盐离子时，形成的季铵盐类离子液体能够更好的发挥宽温电池反应催化剂的作用；所述阴离子选择四氯化铝酸根离子（AlCl4 -）时，形成的季铵盐类离子液体能够最好的发挥宽温电池反应催化剂的作用。
作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为0.1～50%。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为1～15%。作为本发明所述锂电池用电解液的最优选实施方式，所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为5%。所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为1～15%时，所述电解液制备的锂电池在从低温到高温的范围内具有更一致的高性能放电能力；所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为5%时，所述电解液制备的锂电池在从低温到高温的范围内具有最一致的高性能放电能力。
同时，本发明还提供了如上所述锂电池用电解液的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）预电解：在无水环境下正负极用高纯铝片，接通稳压电源，电压1.08V，电解24小时，除去季铵盐类离子液体中的水分；
（2）将季铵盐类离子液体加入到常规电解液中，混合均匀即可。
上述所述锂电池用电解液的制备方法中，首先将季铵盐类离子液体在无水环境（水分含量＜0.1%）下进行预电解，除去季铵盐类离子液体中的水分，然后再将季铵盐类离子液体按照所述的体积比加入到常规电解液中，混合均与即得本发明的电解液，操作方便简单。实践中，优选地将季铵盐类离子液体进行预电解除去其中的水分后再加入到常规电解液中，当然也可以不对季铵盐类离子液体进行预电解，而直接加入到常规电解液中。
另外，本发明还提供了一种含有如上所述锂电池用电解液的锂电池。本发明所述提供的含有如上所述锂电池用电解液的锂电池，由于所述电解液中含有的季铵盐类离子液体可作为一类宽温电池反应催化剂，因此本发明的锂电池具备从低温到高温的宽温范围内一致的高性能放电能力。
作为本发明所述锂电池的优选实施方式，所述锂电池为锂/亚硫酰氯电池，所述电解液中还含有亚硫酰氯和四氯铝酸锂。现有技术中锂/亚硫酰氯电池常用的电解液为LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯电解液，其中LiAlCl4浓度为0.7M～2.5M范围，简称为“常规电解液”。将上述所述季铵盐类离子液体添加剂加入到该“常规电解液”中，混合均匀，即可作为本发明所述锂/亚硫酰氯电池的电解液。
作为本发明所述锂电池的优选实施方式，所述锂电池为锂/二氧化锰电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、1,3-二氧戊环、二甲醚和高氯酸锂。现有技术中锂/二氧化锰电池常用的电解液是将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）和碳1,3-二氧戊环（DOL）以一定的比例混合作为溶剂，以高氯酸锂（LiClO4）为电解质盐，高氯酸锂（LiClO4）的浓度一般为0.5～1.5mol/L，配制成常用电解液。将上述季铵盐类离子液体作为添加剂加入到上述配制的常用电解液中，混合均匀，即可作为本发明所述锂/二氧化锰电池的电解液。尤其是当所述季铵盐类离子液体的阳离子选择四烷基季铵盐、阴离子选择二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子，且季铵盐类离子在最终所得锂/二氧化锰电池电解液中的体积百分含量为15%时，能够使制得的锂/二氧化锰锂电池在不同温度下具有更加一致的放电能力。
作为本发明所述锂电池的优选实施方式，所述锂电池为锂/氟化碳电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、二甲醚或γ-丁丙酯、四氟硼酸锂。现有技术中，锂/氟化碳电池常用的电机也是将碳酸丙烯酯（PC）和二甲醚（DME）（或γ丁丙酯）混合作为溶剂，以四氟硼酸锂（LIBF4）为电解质盐，四氟硼酸锂（LIBF4）的浓度一般为0.5～1.5mol/L，配制成常用电解液。将上述季铵盐类离子液体作为添加剂加入到上述配制的常用电解液中，混合均匀，即可作为本发明所述锂/氟化碳电池的电解液。尤其是当所述季铵盐类离子液体的阳离子选择四烷基季铵盐、阴离子选择二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子，且季铵盐类离子在最终所得锂/氟化碳电池电解液中的体积百分含量为15%时，能够使制得的锂/氟化碳锂电池在不同温度下具有更加一致的放电能力。
本发明所述锂电池用电解液，其中添加了季铵盐类离子液体作为添加剂，是一种新型的电解液体系，其中添加的季铵盐类离子液体可以起到宽温催化剂的效果，在从低温到高温的范围内都具备较高的电池反应催化能力，使得电池在宽温范围内都具备一定的高性能放电能力。本发明所述的锂电池，因为采用本发明的电解液，因此具备从常温到高温范围内一致的高性能放电能力。
附图说明
图1为采用空白组电解液制作成的锂/亚硫酰氯电池分别在25℃、50℃、70℃、80℃、100℃、120℃和140℃的恒阻10Ω放电能力曲线图。
图2为采用本发明电解液制作的锂/亚硫酰氯电池分别在25℃、50℃、70℃、80℃、100℃、120℃和140℃的恒阻10Ω放电能力曲线图。
图3为采用空白组电解液制作成的锂/二氧化锰电池分别在0℃、25℃和60℃的恒流350mA放电能力曲线图。
图4为采用本发明电解液制作成的锂/二氧化锰电池分别在0℃、25℃和60℃的恒流350mA放电能力曲线图。
图5为采用空白组电解液制作成的锂/氟化碳电池分别在0℃、25℃和60℃的恒阻1kΩ放电能力曲线图。
图6为采用本发明电解液制作成的锂/氟化碳电池分别在0℃、25℃和60℃的恒阻1kΩ放电能力曲线图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为四甲基铵，所述阴离子为卤化盐离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为1%。本实施例的电解液采用以下方法制备而成：
（1）预电解：在无水环境下（水分含量＜0.1%）正负极用高纯铝片，接通稳压电源，电压为1.08V，电解24小时，除去季铵盐类离子液体中的水分；
（2）将季铵盐类离子液体加入常规电解液中，混合均匀即得本实施例的电解液。
实施例2
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为四乙基铵，所述阴离子为四氯化铝酸根离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为5%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为四丙基铵，所述阴离子为四氟硼酸阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为10%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为四丁基铵，所述阴离子为六氟磷酸阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为30%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例5
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为二甲基二乙基铵，所述阴离子为二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为50%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例6
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为十二烷基三甲基铵，所述阴离子为乳酸根阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为3%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例7
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为十二烷基二甲基苄基铵，所述阴离子为对甲基苯磺酸根阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为6%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例8
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为四甲基铵，所述阴离子为乙酰磺酰亚胺阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为15%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例9
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为二甲基二丁基铵，所述阴离子为糖精阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为18%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例10
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为四乙基铵，所述阴离子为氨基酸类阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为20%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例11
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为四丁基铵，所述阴离子为硫酸酯类阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为25%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例12
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为十二烷基三乙基铵，所述阴离子为丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为35%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例13
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为十二烷基三丁基铵，所述阴离子为4,5-二硝基咪唑阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为40%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例14
本发明锂电池用电解液的一种实施例，本实施例所述电解液用于锂/亚硫酰氯电池，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阳离子为十二烷基二乙基苄基铵，所述阴离子为5-硝基四唑阴离子，常规电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液。本实施例中的电解液中，季铵盐类离子液体的体积百分含量为45%。本实施例的电解液的制备方法同实施例1。
实施例15
本发明含有季铵盐类离子液体的锂/亚硫酰氯电池用电解液对电池从常温到高温范围内放电能力作用的试验
采用实验组和空白组的方式进行试验，实验组包括实验组1-14，实验组1-14分别采用实施例1-14制备得到的电解液，而空白组采用的电解液为浓度为1.5M的LiAlCl4-SOCl2锂/亚硫酰氯常规电解液，即空白组的电解液不含有实验组中的季铵盐类离子液体。分别采用实验组和空白组的电解液制作ER26102S-150型高温锂/亚硫酰氯电池，然后检测空白组制作的锂/亚硫酰氯电池分别在25℃、50℃、70℃、80℃、100℃、120℃和140℃的恒阻10Ω放电能力（结果见附图1所示）；检测实验组制作的锂/亚硫酰氯电池分别在25℃、50℃、70℃、80℃、100℃、120℃和140℃的恒阻10Ω放电能力（结果见附图2所示）。其中，所述实验组的锂电池的放电能力取实验组1-14制作的锂/亚硫酰氯电池的放电能力的平均值。
由附图1和2对比可看出，不含有季铵盐类离子液体的空白组电解液制作的锂/亚硫酰氯电池，在25℃到140℃的温度范围内，放电能力差别较大、而含有季铵盐类离子液体的实验组电解液制作的锂/亚硫酰氯电池，在从25℃到140℃的范围内放电能力差别不大。由此可证明，本发明含有季铵盐类离子液体的锂/亚硫酰氯电池用电解液，在从常温到高温的范围内都具备较高的电池催化能力，使得含有所述电解液的锂/亚硫酰氯电池从常温到高温的范围内都具备一致的高性能放电能力。
实施例16
本发明用于锂/二氧化锰电池的电解液的实施例，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体；所述常规电解液为将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）和碳1,3-二氧戊环（DOL）以一定的比例混合作为溶剂，以高氯酸锂（LiClO4）为电解质盐，高氯酸锂（LiClO4）的浓度为0.5～1.5mol/L；所述季铵盐类离子液体含有阳离子和阴离子。所述电解液的制备方法同实施例1。
本发明用于锂/二氧化锰电池的电解液的各实施例中，所述季铵盐类离子液体中阳离子和阴离子的具体选择以及所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量见下表：
Figure BDA0000463079590000111
Figure BDA0000463079590000121
上述实施例的锂/二氧化锰电池用电解液中，实施例20的电解液中，由于季铵盐类离子液体在电解液中的体积百分含量为15%，且选择所述特定阳离子和阴离子组合而成的季铵盐类离子液体，本实施例的电解液制作成的锂/二氧化锰电池中，在不同温度下具有最为一致的放电能力。
实施例30
本发明含有季铵盐类离子液体的锂/二氧化锰电池用电解液对电池从常温到高温范围内放电能力作用的试验
采用实验组和空白组的方式进行试验，实验组包括实验组1-14，实验组1-14分别采用实施例16-29制备得到的电解液，而空白组采用的电解液为锂/二氧化锰锂电池常用电解液，将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）和碳1,3-二氧戊环（DOL）以一定的比例混合作为溶剂，以高氯酸锂（LiClO4）为电解质盐，高氯酸锂（LiClO4）的浓度为0.5～1.5mol/L，即空白组的电解液不含实验组中的季铵盐类离子液体。分别采用实验组和空白组的电解液制作成CR17335型号的锂/二氧化锰电池，然后检测空白组制作的锂/二氧化锰电池分别在0℃、25℃和60℃下进行350mA恒流放电能力（结果见附图3所示）；检测实验组制作的锂/二氧化锰电池分别在0℃、25℃和60℃下进行350mA恒流放电能力（结果见附图4所示）。其中，所述实验组的锂/二氧化锰锂电池的放电能力取实验组1-14制作的锂/二氧化锰电池的放电能力的平均值。
由附图3和4对比可看出，不含有季铵盐类离子液体的空白组电解液制成的锂/二氧化锰电池，在0℃到60℃的温度范围，放电能力差别较大；而含有季铵盐类离子液体的实验组电解液制作的锂/二氧化锰电池，在从0℃到60℃的温度范围放电能力差别不大。由此可证明，本发明含有季铵盐类离子液体的电解液制作成的锂/二氧化锰电池，在不同温度下具有较为一致的放电能力。
实施例31
本发明用于锂/氟化碳电池的电解液的实施例，所述电解液含有常规电解液和季铵盐类离子液体；所述常规电解液为将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）（或γ-丁丙酯）以一定的比例混合作为溶剂，以四氟硼酸锂（LIBF4）为电解质盐，四氟硼酸锂（LIBF4）的浓度为0.5～1.5mol/L；所述季铵盐类离子液体含有阳离子和阴离子。所述电解液的制备方法同实施例1。
本发明用于锂/氟化碳电池的电解液的各实施例中，所述季铵盐类离子液体中阳离子和阴离子的具体选择以及所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量见下表：
Figure BDA0000463079590000131
Figure BDA0000463079590000141
上述实施例的锂/氟化碳电池用电解液中，实施例35的电解液中，由于季铵盐类离子液体在电解液中的体积百分含量为15%，且选择所述特定阳离子和阴离子组合而成的季铵盐类离子液体，本实施例的电解液制作成的锂/氟化碳电池中，在不同温度下具有最为一致的放电能力。
实施例45
本发明含有季铵盐类离子液体的锂/氟化碳电池用电解液对电池从常温到高温范围内放电能力作用的试验
采用实验组和空白组的方式进行试验，实验组包括实验组1-14，实验组1-14分别采用实施例31-44制备得到的电解液，而空白组采用的电解液为锂/氟化碳锂电池常用电解液，将碳酸丙烯酯（PC）、二甲醚（DME）（或γ-丁丙酯）以一定的比例混合作为溶剂，以四氟硼酸锂（LIBF4）为电解质盐，四氟硼酸锂（LIBF4）的浓度为0.5～1.5mol/L，即空白组的电解液不含实验组中的季铵盐类离子液体。分别采用实验组和空白组的电解液制作成BR17335型号的锂/氟化碳电池，然后检测空白组制作的锂/氟化碳电池分别在0℃、25℃和60℃下进行10kΩ恒阻放电能力（结果见附图5所示）；检测实验组制作的锂/氟化碳电池分别在0℃、25℃和60℃下进行10kΩ恒阻放电能力（结果见附图6所示）。其中，所述实验组的锂/氟化碳锂电池的放电能力取实验组1-14制作的锂/氟化碳电池的放电能力的平均值。
由附图5和6对比可看出，不含有季铵盐类离子液体的空白组电解液制成的锂/氟化碳电池，在0℃到60℃的温度范围，放电能力差别较大；而含有季铵盐类离子液体的实验组电解液制作的锂/氟化碳电池，在从0℃到60℃的温度范围放电能力差别不大。由此可证明，本发明含有季铵盐类离子液体的电解液制作成的锂/氟化碳电池，在不同温度下具有较为一致的放电能力。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (13)

1.一种锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液含有季铵盐类离子液体，所述季铵盐类离子液体包含阳离子和阴离子；
所述阳离子为N-烷基季铵盐；
所述阴离子为卤化盐离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种。
2.如权利要求1所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阳离子为四烷基季铵盐。
3.如权利要求1所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阳离子为四甲基铵。
4.如权利要求1或2或3所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阴离子为卤化盐离子。
5.如权利要求4所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述阴离子为四氯化铝酸根离子。
6.如权利要求1至5任一所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为0.1～50%。
7.如权利要求6所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为1～15%。
8.如权利要求7所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液中季铵盐类离子液体的体积百分含量为5%。
9.如权利要求1-8任一所述锂电池用电解液的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）预电解：在无水环境下正负极用高纯铝片，接通稳压电源，电压1.08V，电解24小时，除去季铵盐类离子液体中的水分；
（2）将季铵盐类离子液体直接加入到电解液中，混合均匀即可。
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池含有如权利要求1-8任一所述的锂电池用电解液。
11.如权利要求10所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池为锂/亚硫酰氯电池，所述电解液中还含有亚硫酰氯和四氯铝酸锂。
12.如权利要求10所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池为锂/二氧化锰电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、二甲醚、1,3-二氧戊环和高氯酸锂。
13.如权利要求10所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池为锂/氟化碳电池，所述电解液中还含有碳酸丙烯酯、二甲醚或γ-丁丙酯、四氟硼酸锂。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107586959A (zh) * 2017-09-11 2018-01-16 陕西科技大学 利用超声波强化功能性离子液体萃取水中重金属的方法
CN110400970A (zh) * 2019-06-04 2019-11-01 江西力能新能源科技有限公司 一种电解质材料及其在高温锂电池上的应用
CN112687954A (zh) * 2020-12-24 2021-04-20 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN118073652A (zh) * 2024-04-18 2024-05-24 浙江钠创新能源有限公司 钠离子电池电解液及钠离子二次电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1564805A (zh) * 2002-04-24 2005-01-12 日清纺织株式会社 离子性液体与脱水方法及双层电容器与二次电池
CN102089924A (zh) * 2008-07-11 2011-06-08 法国原子能及替代能源委员会 包括阴离子表面活性剂的离子液体电解质及包括其的电化学装置如蓄电池
CN102124599A (zh) * 2008-05-29 2011-07-13 莱登能源公司 具有离子液体电解质的电化学电池
CN102138235A (zh) * 2008-08-29 2011-07-27 法国原子能及替代能源委员会 包含离子液体电解质的锂离子可再充电蓄电池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101103009B (zh) * 2005-01-12 2012-06-06 大塚化学株式会社 季铵盐、电解质、电解液以及电化学装置
CN101764253B (zh) * 2009-11-20 2012-01-11 无锡欧力达新能源电力科技有限公司 二次铝电池及其制备方法
JP5608019B2 (ja) * 2010-09-09 2014-10-15 大塚化学株式会社 環状第４級アンモニウム塩、それを用いた電解質組成物、及び該電解質組成物を用いた電気化学デバイス

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1564805A (zh) * 2002-04-24 2005-01-12 日清纺织株式会社 离子性液体与脱水方法及双层电容器与二次电池
CN102124599A (zh) * 2008-05-29 2011-07-13 莱登能源公司 具有离子液体电解质的电化学电池
CN102089924A (zh) * 2008-07-11 2011-06-08 法国原子能及替代能源委员会 包括阴离子表面活性剂的离子液体电解质及包括其的电化学装置如蓄电池
CN102138235A (zh) * 2008-08-29 2011-07-27 法国原子能及替代能源委员会 包含离子液体电解质的锂离子可再充电蓄电池

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107586959A (zh) * 2017-09-11 2018-01-16 陕西科技大学 利用超声波强化功能性离子液体萃取水中重金属的方法
CN107586959B (zh) * 2017-09-11 2018-11-30 陕西科技大学 利用超声波强化功能性离子液体萃取水中重金属的方法
CN110400970A (zh) * 2019-06-04 2019-11-01 江西力能新能源科技有限公司 一种电解质材料及其在高温锂电池上的应用
CN110400970B (zh) * 2019-06-04 2023-09-05 江西力能新能源科技有限公司 一种电解质材料及其在高温锂电池上的应用
CN112687954A (zh) * 2020-12-24 2021-04-20 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN112687954B (zh) * 2020-12-24 2022-04-26 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN118073652A (zh) * 2024-04-18 2024-05-24 浙江钠创新能源有限公司 钠离子电池电解液及钠离子二次电池
CN118073652B (zh) * 2024-04-18 2024-06-28 浙江钠创新能源有限公司 钠离子电池电解液及钠离子二次电池

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