CN109244541A - 一种电解液以及使用它的锂离子电池及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电解液以及使用它的锂离子电池及其制备方法和应用，所述电解液包括离子液体膜、锂盐以及有机溶剂，所述离子液体为准液态相；电解液中加入准液态离子液体，使锂盐处于解离但部分溶剂化的状态，很大程度消除了锂离子去溶剂化过程中的过电位，从而降低产生枝晶的可能性；锂离子电池中正负极通过沉积离子液体膜，一方面减少负极产生枝晶的可能性，使电池具有较好的低温和倍率性能，另一方面可以促使电解液渗入极片的纳米孔道，因而正极可以采用更大的压实密度、同时减少电解液的使用量，从而获得更高的能量密度；同时离子液体本身具有不燃难挥发的特性，也改善了电池的安全性能。

Description

一种电解液以及使用它的锂离子电池及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种电解液以及使用它的锂离子电池及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着新能源汽车产量的快速提升，车用锂动力电池的需求持续爆发，从近5年的出货量趋势来看，2014年前我国动力电池出货量一直低于1GWh，2014年首次突破了3GWh，市场开始进入快速增长期，2016年达到了29.8GWh，比2015年增加近一倍。这与我国新能源汽车市场的发展趋势密切相关。
续航里程、安全性和价格是新能源汽车快速推广的决定性因素，电池目前占到新能源汽车成本的1/3～1/2，如何在保障安全性的同时提升电池能量密度、降低成本成为研究单位、厂商最为关注的问题。加大电极压实密度、制备厚电极、减少电解液用量是提升电池能量密度的最直接手段，且具有普适性，然而随着电极面密度的增加，电解液的渗透变的困难，同时锂离子传输阻力增大，电池倍率性能随之劣化；而电解液减少也会带来同样的问题。
CN108336412A公开了一种锂离子电池电解质及其制备方法与锂离子电池，其中，所述锂离子电池电解质包括以下组分：离子液体、锂盐、砜类有机溶剂；该申请所述电解质可以在充放电循环过程中在正极表面形成稳定致密的CEI膜，能够有效保护电极材料，防止电解质分解；该发明制备的锂离子电池具有高温高压条件下的循环稳定性和安全性，但是未提及可以减少电解液的用量并提高能量密度。
CN108232292A公开了一种锂离子电池用电解液，所述锂离子电池用电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，其中，以溶剂和添加剂的质量之和为100％计，所述溶剂的质量分数为97.5～99.5％，其余为添加剂；所述锂盐浓度为1.0～1.15mol/L；所述添加剂为三氟甲磺酸-3-甲基-1,1'-硫酰二咪唑离子液体；该申请制备的电池具有较好的高温循环性能和高压循环性能，但是未提及可以减少电解液的用量并提高能量密度。
因此，开发一种能够加大电极面密度、提升电池能量密度且能减少电解液用量的锂离子电池非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解液以及使用它的锂离子电池及其制备方法和应用，该锂离子电池具有较高的电极面密度、电池能量密度和低温倍率性能，并可以减少电解液的使用，从而可作为动力电池应用于电动汽车或混合动力汽车。
本发明的目的之一在于提供一种电解液，所述电解液包括离子液体膜、锂盐以及有机溶剂，所述离子液体膜为准液态相，所述有机溶剂为链状碳酸酯。
本发明中，所述离子液体膜是离子液体通过Langmuir-Blodgett法得到的。
本发明中在电解液中加入离子液体膜，且离子液体膜呈现准液态，即为固态和液态的中间态，使锂盐处于解离但部分溶剂化的状态，很大程度消除了锂离子去溶剂化过程中的过电位，从而降低产生枝晶的可能性；另一方面准液态的离子液体可有效的渗入极片的纳米孔道，从而增加极片的压实密度。
在本发明中，所述离子液体膜的厚度为1-3个(例如1个、2个、3个)分子层。
在本发明中，所述离子液体膜为分子定向排列和/或中长程有序排列。
在本发明中，所述离子液体膜具有流动性。
在本发明中，所述离子液体不溶于水或难溶于水。
在本发明中，所述离子液体具有双亲性。
本发明中离子液体具有双亲性，即，分子中官能团或阴阳离子与相同介质间的表面张力不同，不溶或难溶于水，且可在辅助溶剂与一定压力的作用下在水表面形成规则的定向排列。
本发明中离子液体具有本身不燃且难挥发的特性，为电解液和电池的安全性能提供保障。
本发明中电解液采用离子液体膜、锂盐以及有机溶剂的配合，使得到的电解液具有较高的导电性能和安全性能。
在本发明中，所述离子液体的阴离子为六氟磷酸根离子、双(氟磺酰)亚胺阴离子或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述离子液体包括1-丙基-1-甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、1-甲基-3-乙基-咪唑双氟磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述电解液中锂离子的浓度为0.5-6mol/L，例如0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L、5mol/L、5.5mol/L、6mol/L等。
本发明中锂离子的浓度为0.5-6mol/L，从而为电解液提供充足的离子电导率；当锂离子浓度低于0.5mol/L，则不能提供充足的离子导电率；当锂离子浓度高于6mol/L，则浓度太高，无法实现。
在本发明中，所述电解液中锂离子与有机溶剂的摩尔比为10:1-20:1，例如10:1、12:1、15:1、18:1、20:1等。
本发明中锂离子与有机溶剂的摩尔比为10:1-20:1可以确保较好的增塑效果。
在本发明中，所述有机溶剂为氟代链状碳酸酯。
在本发明中，所述有机溶剂的分子结构为R1-COO-R2，其中R1和R2均独立地选自碳原子数≥1的直链烷烃和/或碳原子数≥1的直链氟代烷烃
在本发明中，所述有机溶剂的含水量低于10ppm，例如0ppm、0.5ppm、1ppm、2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm、9ppm、10ppm等。
本发明中有机溶剂的含水量较低，是因为锂盐遇水会发生反应，一方面会造成电导率的下降，另一方面会发生副反应，容易造成电池胀气。
在本发明中，所述有机溶剂在室温条件下的介电常数不高于15。
在本发明中，有机溶剂为链状碳酸酯，且室温介电常数≤15，以降低锂盐在其中的缔合程度的同时保障电解液有较低的粘度。
本发明的目的之二在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述电解液为目的之一所述的电解液，所述负极与正极的面容量比为1.01:1～1.2:1，(例如1.01:1、1.02:1、1.03:1、1.04:1、1.05:1、1.08:1、1.1:1、1.12:1、1.15:1、1.18:1、1.2:1)，所述正极的孔隙率为10％-30％，(例如10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、27％、30％等)。
本发明制备的锂离子电池具有较好的低温和倍率性能，且具有较高的能量密度。
在本发明中，所述正极中的正极材料为嵌入型正极材料。
在本发明中，所述嵌入型正极材料的嵌锂电位在3.4-4.5V。
在本发明中，所述正极材料包括钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂或三元材料中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述正极的单面容量不低于4-15mAh/cm2，例如4mAh/cm2、5mAh/cm2、6mAh/cm2、7mAh/cm2、8mAh/cm2、9mAh/cm2、10mAh/cm2、11mAh/cm2、12mAh/cm2、13mAh/cm2、14mAh/cm2、15mAh/cm2等。在本发明中，所述负极中的负极材料包括石墨、硅碳复合材料或钛酸锂中的任意一种。
在本发明中，所述负极的单面容量为4.04-18mAh/cm2，例如4.04mAh/cm2、5mAh/cm2、8mAh/cm2、10mAh/cm2、12mAh/cm2、15mAh/cm2、18mAh/cm2等。
在本发明中，所述负极与正极的面容量比为1.01:1-1.2:1，例如1.01:1、1.02:1、1.03:1、1.04:1、1.05:1、1.08:1、1.1:1、1.12:1、1.15:1、1.18:1、1.2:1等。
本发明中负极与正极的面容量比为1.01:1-1.2:1，在该范围内具有较高的能量密度；当负极与正极的面容量比低于1.01:1，负极析锂严重，容易造成电池短路，从而影响电池容量；当负极与正极的面容量比高于1.2:1，虽然也能达到与本申请设定范围同样的技术效果，但是会造成正极能量的浪费。
本发明的目的之三在于提供一种锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将离子液体通过Langmuir-Blodgett法沉积在正极和/或负极上，得到改性电极；
(2)将步骤(1)得到的改性电极和隔膜通过卷绕或叠片制备电芯，而后将电芯装片，得到未注液的电芯；
(3)将步骤(2)中得到的未注液的电芯中注入锂盐和有机溶剂的混合物，静置，化成，得到所述锂离子电池。
在本发明中，步骤(1)所述改性电极包括负极和沉积有离子液体膜的正极。
在本发明中，步骤(1)所述改性电极包括正极和沉积有离子液体膜的负极。
在本发明中，步骤(1)所述改性电极包括沉积有离子液体膜的正极和沉积有离子液体膜的负极。
本发明中离子液体具有双亲性，即，分子中官能团或阴阳离子与相同介质的表面张力不同，不溶或难溶于水，且可在辅助溶剂与一定压力的作用下在水表面形成规则的定向排列，待辅助溶剂挥发后，离子液体在水表面形成单分子膜，将单分子膜负载到极片上，称为Langmuir-Blodgett法。
在本发明中，步骤(2)还包括将未注液的电芯进行真空干燥。
在本发明中，所述步骤(3)是在手套箱中进行的。
在本发明中，步骤(3)所述注入锂盐和有机溶剂时注液量为0.5-1.5g/Ah，例如0.5g/Ah、0.6g/Ah、0.7g/Ah、0.8g/Ah、0.9g/Ah、1.0g/Ah、1.1g/Ah、1.2g/Ah、1.3g/Ah、1.4g/Ah、1.5g/Ah等。
在本发明中，步骤(3)所述静置时间为3-24h，例如3h、5h、8h、10h、12h、15h、18h、20h、22h、24h等。
在本发明中，步骤(3)所述化成包括：一定温度，在0.05C～0.1C的倍率下将电池充电至50％SOC(设计容量的50％)，静置1～60分钟后0.1～0.15C继续恒流充电至截止电压U1后转为恒压充电，至截止电流为0.02C；静置5～60分钟后0.05～0.2C恒流放电至截止电压U2；此过程中电池的充、放电平均电压分别为U3和U4，U1的特点在于，U3+0.2≤U1≤U3+0.5；U2的特点在于，U4-1.2≤U1≤U4-0.5。
本发明中，离子液体膜沉积在锂离子电池的正极和/或负极上，使制备得到的锂离子电池具有较好的压实密度，若正极和负极均不沉积离子液体膜，则制备的锂离子电池的安全性能会降低，且会影响电池的电极面密度和电池倍率。
本发明的目的之四在于提供一种如目的之二所述的锂离子电池作为锂动力电池在新能源汽车中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的电解液中加入准液态离子液体，使锂盐处于解离但部分溶剂化的状态，很大程度消除了锂离子去溶剂化过程中的过电位，从而降低产生枝晶的可能性；锂离子电池中正负极通过沉积离子液体膜，一方面减少负极产生枝晶的可能性，使电池具有较好的低温和倍率性能，另一方面可以促进电解液、锂离子渗入极片的纳米孔道，从而使得更高的压实密度成为可能，同时可减少电解液的用量(电解液用量为0.5-1.5g/Ah)、获得更高的能量密度，其中首次放电能量密度可达209.3Wh/kg；离子液体本身具有不燃难挥发的特性，可改善电池的安全性能；且搭配锂盐和较低介电常数的有机溶剂共同作用，可以增加电池的首效(首效可达94.32％)、放电比容量(放电比容量可达2.82Ah)和循环100次后的放电容量(循环100次后放电容量可达2.75Ah)。
附图说明
图1是本发明实施例1中通过Langmuir-Blodgett法制备沉积有离子液体膜的极片的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，提供一种电解液，所述电解液包括离子液体膜、锂盐以及有机溶剂，所述离子液体膜为准液态相；其中1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐(PYR14TFSI)；锂盐为六氟磷酸锂和四氟硼酸锂的组合，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为0.8mol/L，四氟硼酸锂在电解液中的浓度为0.1mol/L；有机溶剂为碳酸二甲酯，碳酸二甲酯的含水量低于10ppm；其中锂盐与碳酸二甲酯的摩尔比为15:1。
所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和上述制备电解液，其中正极中的正极材料为钴酸锂，正极的面容量为4mAh/cm2，孔隙率为15％；负极中的负极材料为钛酸锂，负极的面容量为4.4mAh/cm2；负极与正极的面容量比为1.1:1。
所述锂离子电池的制备方法如下：
(1)将1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐(PYR14TFSI)溶解于正己烷得到PYR14TFSI溶液，而后以水为支撑相，将PYR14TFSI溶液缓慢滴入，将步骤(1)制备得到的正极片和负极片为固定相，采用多功能LB拉膜机将离子液体沉积到正极片和负极片上，降低压力以加强离子液体与极片的相互作用，充分干燥后得到沉积有厚度为2个分子层的离子液体膜的正极片和厚度为2个分子层的离子液体膜的负极片；
(2)将步骤(1)得到的沉积有离子液体膜得到正极片、沉积有离子液体膜得到负极片和隔膜通过卷绕，制备成18650圆柱电池；
(3)将步骤(2)制备的18650圆柱电池真空干燥后放入手套箱中，以1.5g/Ah的量注入六氟磷酸锂、四氟硼酸锂和碳酸二甲酯的混合液，而后封口，静置18h，得到密封电池；
(4)在温度为45±0.5℃时，将步骤(3)制备的密封电池在0.05C恒流充电至设计容量的50％，静置20min后继续0.1C继续充电至2.8V，转为恒压充电，至截止电流为0.02C，静置30min后恒流放电，放电倍率为0.1C，截止电压为1.5V，重复该步骤2次，完成化成，得到所述锂离子电池。
图1为本实施例1通过Langmuir-Blodgett法制备沉积有离子液体膜的极片示意图，首先将离子液体溶于辅助溶剂中，后加入到支撑相中，待辅助溶剂挥发后，在压力作用下离子液体在支撑相表面铺展成单分子膜，将单分子膜通过抽吸器减压(即老化控制)沉积在极片上，真空干燥后，得到在极片孔道中均匀分布着离子液体的极片。
实施例2
在本实施例中，提供一种电解液，所述电解液包括离子液体膜、锂盐以及有机溶剂，所述离子液体膜为准液态相；其中离子液体为1-丙基-1-甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐(PP13FSI)；锂盐为六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为0.5mol/L，二氟草酸硼酸锂在电解液中的浓度为0.1mol/L；有机溶剂为碳酸甲乙酯，碳酸甲乙酯的含水量低于10ppm；其中锂盐与碳酸甲乙酯的摩尔比为10:1。
所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和上述制备电解液，其中正极中的正极材料为钴酸锂，正极的面容量为4.0mAh/cm2，孔隙率为10％；负极中的负极材料为石墨，负极的面容量为4.04mAh/cm2；负极与正极的面容量比为1.01:1。
所述锂离子电池的制备方法如下：
(1)将1-丙基-1-甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐(PP13FSI)溶解于正己烷得到PP13FSI溶液，而后以水为支撑相，将PP13FSI溶液缓慢滴入，将步骤(1)制备得到的正极片和负极片为固定相，采用多功能LB拉膜机将离子液体沉积到正极片和负极片上，降低压力以加强离子液体与极片的相互作用，充分干燥后得到沉积有厚度为3个分子层的离子液体膜的正极片和厚度为3个分子层的离子液体膜的负极片；
(2)将步骤(1)得到的沉积有离子液体膜得到正极片、沉积有离子液体膜得到负极片和隔膜通过卷绕，制备成18650圆柱电池；
(3)将步骤(2)制备的18650圆柱电池真空干燥后放入手套箱中，以0.5g/Ah的量注入六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂和碳酸甲乙酯的混合液，而后封口，静置3h，得到密封电池；
(4)在温度为45±0.5℃时，将步骤(3)制备的密封电池在0.05C恒流充电至设计容量的50％，静置20min后继续0.1C继续充电至4.2V，转为恒压充电，至截止电流为0.02C，静置30min后恒流放电，放电倍率为0.1C，截止电压为3.0V，重复该步骤2次，完成化成，得到所述锂离子电池。
实施例3
在本实施例中，提供一种电解液，所述电解液包括离子液体膜、锂盐以及有机溶剂，所述离子液体膜为准液态相；其中离子液体为1-甲基-3-乙基-咪唑双氟磺酰亚胺盐(EmimFSI)；锂盐为六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.0mol/L，二氟草酸硼酸锂在电解液中的浓度为0.1mol/L；有机溶剂为氟代碳酸甲乙酯，氟代碳酸甲乙酯的含水量低于10ppm；其中锂盐与氟代碳酸甲乙酯的摩尔比为20:1。
所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和上述制备电解液，其中正极中的正极材料为三元材料，正极的面容量为4.0mAh/cm2，孔隙率为30％；负极材料为硅碳复合材料，负极的面容量为4.8mAh/cm2；负极与正极的面容量比为1.2:1。
所述锂离子电池的制备方法如下：
(1)将1-甲基-3-乙基-咪唑双氟磺酰亚胺盐(EmimFSI)溶解于正己烷得到EmimFSI溶液，而后以水为支撑相，将EmimFSI溶液缓慢滴入，将步骤(1)制备得到的正极片和负极片为固定相，采用多功能LB拉膜机将离子液体沉积到正极片和负极片上，降低压力以加强离子液体与极片的相互作用，充分干燥后得到沉积有厚度为1个分子层的离子液体膜的正极片和沉积有厚度为1个分子层的离子液体膜的负极片；
(2)将步骤(1)得到的沉积有离子液体膜的正极片、沉积有离子液体膜的负极片和隔膜通过卷绕，制备成18650圆柱电池；
(3)将步骤(2)制备的18650圆柱电池真空干燥后放入手套箱中，以1.5g/Ah的量注入六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂和氟代碳酸甲乙酯的混合液，而后封口，静置24h，得到密封电池；
(4)在温度为45±0.5℃时，将步骤(3)制备的密封电池在0.05C恒流充电至设计容量的50％，静置20min后继续0.1C继续充电至4.25V，转为恒压充电，至截止电流为0.02C，静置30min后恒流放电，放电倍率为0.1C，截止电压为2.8V，重复该步骤2次，完成化成，得到所述锂离子电池。
实施例4
与实施例1的不同在于负极表面没有离子液体膜沉积，其余原料与工艺条件均与实施例1相同。
实施例5
与实施例1的不同在于正极表面没有离子液体膜沉积，其余原料与工艺条件均与实施例1相同。
实施例6
与实施例1的区别仅在于锂离子的浓度为0.3mol/L，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例7
与实施例1的区别仅在于有机溶剂的介电常数为20，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例1
与实施例1的区别仅在于离子液体为亲水性离子液体，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别仅在于离子液体为亲油性离子液体，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1的区别仅在于离子液体膜为液态相，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1的区别仅在于离子液体膜为固态相，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例5
与实施例1的区别仅在于负极与正极的面容量比为0.8:1，其余原料与制备方法均 与实施例1相同。
对比例6
与实施例1的区别仅在于正极的孔隙率为5％，其余原料与制备方法均与实施例1 相同。
对比例7
与实施例1的区别仅在于正极的孔隙率为40％，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例8
与实施例1的区别仅在于不添加准液态离子液体，电解液采用锂离子电池常用电解液，即有机溶剂：碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按质量比3:7添加，锂盐：六氟磷酸锂，其在有机溶剂中的浓度为1mol/L，添加剂：碳酸亚乙烯酯，其在电解液中的质量百分比为1.5％，注液量为1.5g/Ah，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
将实施例1-7和对比例1-8制备的锂离子电池进行性能测试，测试结果见表1：
表1
a.电池循环从化成完成后开始计算次数，1.0C充/放。
b.严重析锂，电池短路
c.电池极化严重，无可逆容量
由图1可知，本发明制备的锂离子电池具有较好的循环性能、首次放电容量、库伦效率以及能量密度，由实施例1-3和实施例4-5的对比可知，无论离子液体膜沉积在不含锂的正极或负极，则制备的锂离子电池均具有较好的性能；由实施例1和实施例6的对比可知，当锂离子的浓度低于本申请设定的范围内(锂离子的浓度不低于0.5mol/L)，则会影响电导率，从而影响电池的性能；由实施例1和实施例7的对比可知，当有机溶剂的介电常数高于本申请设定的范围内(室温介电常数≤15)，则由于溶剂与离子液体间对锂离子溶剂化的竞争，离子液体不能充分发挥其降低锂离子去溶剂化能、提高锂离子迁移能力的效果，从而电池极化较大、能量密度较低，循环稳定性也较差；由实施例1和对比例1-2的对比可知，当离子液体为非双亲性，则无法形成准液态的离子液体膜，从而无法实现降低电解液用量、强化锂离子迁移的目的，电池循环也较差；由实施例1和对比例3-4的对比可知，当离子液体膜为固态或液态时，则不能实现降低锂离子去溶剂化活化能的目的，电池极化仍然较大；由实施例1和对比例5的对比可知，当负极与正极的面容量比低于本申请设定的范围内(负极材料与正极材料的面容量比≥1.01)，则由于负极析锂严重，电池在循环过程中很快发生短路；由实施例1和对比例6-7的对比可知，当正极的孔隙率不在本申请限定的范围内(正极的孔隙率为10％-30％)，则孔隙率过高时，由于离子、电子传输不畅，会造成电池放电容量低、衰减快，相应的，孔隙率过低时，由于没有充分的离子传输通道，电池极化过大，容量也无法正常发挥；由实施例1和对比例8的对比可知，在电解液用量相同的情况下，加入离子液体的电解液制备的锂离子电池具有较好的循环性能、首次放电容量、库伦效率及能量密度。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括离子液体膜、锂盐以及有机溶剂，所述离子液体膜为准液态相，所述有机溶剂为链状碳酸酯。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述离子液体膜是离子液体通过Langmuir-Blodgett法得到的；
优选地，所述离子液体膜的厚度为1-3个分子层；
优选地，所述离子液体膜为分子定向排列和/或中长程有序排列；
优选地，所述离子液体膜具有流动性；
优选地，所述离子液体不溶于水或难溶于水；
优选地，所述离子液体具有双亲性；
优选地，所述离子液体的阴离子为六氟磷酸根离子、双(氟磺酰)亚胺阴离子或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述离子液体包括1-丙基-1-甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、1-甲基-3-乙基-咪唑双氟磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述电解液中锂离子的浓度为0.5-6mol/L；
优选地，所述电解液中锂离子与有机溶剂的摩尔比为10:1-20:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂为氟代链状碳酸酯；
优选地，所述有机溶剂的分子结构为R1-COO-R2，其中R1和R2均独立地选自碳原子数≥1的直链烷烃和/或碳原子数≥1的直链氟代烷烃；
优选地，所述有机溶剂的含水量低于10ppm；
优选地，所述有机溶剂在室温条件下的介电常数不高于15。
5.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和权利要求1-4任一项所述的电解液，所述负极与正极的面容量比不低于1.01:1，所述正极的孔隙率为10％-30％。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极中的正极材料为嵌入型正极材料；
优选地，所述嵌入型正极材料的嵌锂电位在3.4-4.5V；
优选地，所述正极材料包括钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂或三元材料中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述负极中的负极材料包括石墨、硅碳复合材料或钛酸锂中的任意一种；
优选地，所述负极的单面容量为4.04-18mAh/cm2；
优选地，所述负极与正极的面容量比为1.01:1-1.2:1。
7.根据权利要求5或6所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将离子液体通过Langmuir-Blodgett法沉积在正极和/或负极上，得到改性电极；
(2)将步骤(1)得到的改性电极和隔膜通过卷绕或叠片制备电芯，而后将电芯入壳，得到未注液的电芯；
(3)将步骤(2)中得到的未注液的电芯中注入锂盐和有机溶剂的混合物，静置，化成，得到所述锂离子电池。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述改性电极包括负极和沉积有离子液体膜的正极；
优选地，步骤(1)所述改性电极包括正极和沉积有离子液体膜的负极；
优选地，步骤(1)所述改性电极包括沉积有离子液体膜的正极和沉积有离子液体膜的负极。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)还包括将未注液的电芯进行真空干燥；
优选地，所述步骤(3)是在手套箱中进行的；
优选地，步骤(3)所述注入锂盐和有机溶剂的混合物的量为0.5-1.5g/Ah；
优选地，步骤(3)所述静置时间为3-24h。
10.根据权利要求5或6所述的锂离子电池作为动力电池在电动汽车或混合动力汽车中的应用。
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