CN110265722A - 一种双离子电池电解液及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双离子电池电解液及应用，涉及电化学技术领域。该电解液包括电解质和有机溶剂；所述有机溶剂为碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合物。本发明还提供上述双离子电池电解液在锂/石墨半电池或双石墨全电池中的应用。实验结果表明，使用本发明的双离子电池电解液，对商用石墨正极而言，可以稳定输出达～100mAh g‑1的比容量；对商用石墨负极而言，可以稳定输出达～345mAh g‑1的比容量，应用于双石墨全电池中能够稳定输出95mAh g‑1的正极比容量。

Description

一种双离子电池电解液及应用
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，具体涉及一种双离子电池电解液及应用。
背景技术
化学电池主要组成部分有正极、负极和电解液。作为一种新型储能器件，双离子电池以石墨为正、负极材料，兼具高性能(较高的工作电压和能量密度)和低成本的优点。其工作原理大致为阴、阳离子分别在正极/电解液、负极/电解液之间移动，分别在正极和负极储存/释放。以石墨作为正、负极材料主要优势有以下几点：(1)正极阴离子插嵌工作电压高(对锂5V以上)(2)负极嵌锂理论容量高(374mAh g-1)，并且长时间工作结构依旧稳定，不会产生锂枝晶(3)原料储备丰富，价格低廉。目前，双离子电池的电解液主要有离子液体、固态电解质和有机溶剂电解液三种。其中，离子液体的高粘度使得的倍率、低温性能较差，复杂的制备提纯工艺使其成本高昂，目前无法大规模应用；而固态电解质的低电导率和不良的电极/电解液界面相容性目前也无法克服。因此，有机溶剂体系的电解液仍是目前商用电解液的主体。
有机溶剂电解液也存在一个重要问题：阴离子的溶剂化行为。不同的阴离子-溶剂组合在石墨正极的插嵌难度和稳定性差异很大，对电池整体的性能有巨大的影响。目前商用电池电解液为1mol/L六氟磷酸锂(LiPF6)溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸甲乙酯(EMC)混合溶剂中(V(EC)/V(EMC)＝3/7)，其中，EC能够在石墨负极形成固态电解质膜(SEI)以保证Li+的界面传输和负极结构稳定，而EMC能与PF6 -溶剂化以改善其在石墨正极插/脱嵌行为。此外，樊慧等人的研究表明，添加少量EMC就能够改善PF6 -在不良溶剂(如环丁砜)中的溶剂化结构，有效促进阴离子在石墨正极的插嵌，工作电压高达5.4V。然而，EMC的价格几乎数倍于其他有机溶剂，这使得EMC基的电解液价格居高不下。虽然提高电解质盐的浓度能够有效改善电解液性能，但电解液的生产成本也大幅度增加。因此，一种低成本高效双离子电池电解液的巨大实用价值不言而喻。
发明内容
本发明的目的是提供一种双离子电池电解液，该电解液可应用到锂/石墨半电池以及双石墨的全电池中。以上述的双离子电池电解液代替碳酸甲乙酯基电解液应用于双离子电池，能够在保证电池性能的前提下大幅度减少对碳酸甲乙酯溶剂的使用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：
本发明首先提供一种双离子电池电解液，该电解液包括电解质和有机溶剂；
所述有机溶剂为碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯(EMC)的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜(SL)的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯(FEC)的混合物。
优选的是，所述的碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合物中，DMC占所述有机溶剂的体积百分比为10％～40％、DEC占所述有机溶剂的体积百分比为60％～90％。
优选的是，所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯(EMC)的混合物中，EMC占所述有机溶剂的体积百分比为0.1％～99.9％，DMC与DEC的体积比例为2:8。
优选的是，所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜(SL)的混合物中，SL占所述有机溶剂的体积百分比为0.1％～99.9％，DMC与DEC的体积比例为2:8。
优选的是，所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯(FEC)的混合物中，FEC占所述有机溶剂的体积百分比为0.1％～99.9％，DMC与DEC的体积比例为2:8。
优选的是，所述电解质为锂盐。
优选的是，所述锂盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度为1mol/L～3mol/L。
优选的是，所述锂盐为六氟磷酸锂。
本发明还提供上述双离子电池电解液应用在锂/石墨半电池中的应用。
本发明还提供上述双离子电池电解液应用在双石墨全电池中的应用。
本发明的有益效果是
本发明提供一种双离子电池电解液，所述的双离子电池电解液包括电解质和有机溶剂；所述有机溶剂为DMC与DEC的混合物。与现有技术相比，本发明提供的双离子电池电解液，通过物理混合DMC与DEC，使其中溶液中的六氟磷酸根离子在溶液中的溶剂化状态发生改变，从而不需要碳酸甲乙酯(EMC)也可使六氟磷酸根离子电解液/石墨高效可逆地传输，最终实现石墨正极的高比容量(～100mAh g-1)和稳定循环；对于石墨作负极的半电池，本发明提供的电解液能够实现锂离子在非EC电解液中的高效可逆存储石墨负极，有效避免EC基电解液的使用局限，并提供高输出容量(～345mAh g-1)和稳定循环；本发明提供的电解液能够有效替代EMC基电解液的成分，将本发明提供的电解液与EMC基电解液任意比例混合均能够在石墨正极稳定输出～100mAh g-1的比容量；本发明提供的电解液能够有效代替环丁砜(SL)基电解液中EMC成分的功能，以本发明提供的电解液替代SL基电解液中的100％EMC成分，使用该电解液的电池能够在5.4V的高电压下稳定输出～110mAh g-1的比容量，达到与文献报导一致的电池性能；本发明提供的电解液能够有效代替氟代碳酸乙烯酯(FEC)基电解液中EMC成分的功能，以本发明提供的电解液替代FEC基电解液中的100％EMC成分，使用该电解液的电池能够稳定输出～100mAh g-1的比容量，达到与文献报导的电池性能一致；DMC与DEC价格便宜，本发明提供的电解液以二者混合物作为电解液溶剂替代EMC能够大幅降低双离子电池电解液的生产成本。
附图说明
图1为本发明对比例1,2制备的电池的首圈容量与电池电压的关系曲线；
图2为本发明实施例1～4制备的电池的首圈容量与电池电压的关系曲线；
图3为本发明实施例1～4制备的电池的放电比容量与循环次数的关系图；
图4为本发明实施例5,6制备的电池放电比容量与循环次数的关系图；
图5为本发明实施例7制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图6为本发明实施例7制备的电池的充电比容量与循环次数的关系图；
图7为本发明实施例8制备的电池的前两圈正极比容量与电池电压的关系曲线；
图8为本发明实施例8制备的电池的正极放电比容量与循环次数的关系图；
图9为本发明实施例9制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图10为本发明实施例10制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图11为本发明实施例11制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图12为本发明实施例12制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图13为本发明实施例13制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图14为本发明实施例14制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图15为本发明实施例15制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图16为本发明实施例16制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图17为本发明实施例17制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图18为本发明实施例18制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；
图19为本发明实施例19制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线。
具体实施方式
下面将结合发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优先采用分析纯。
本发明提供了一种双离子电池电解液，所述电解液包括电解质和有机溶剂；
所述有机溶剂优选包括碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯(EMC)的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜(SL)的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯(FEC)的混合物。
本发明所述有机溶剂中，所述DMC和DEC的比例没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、产品性能以及质量要求进行调整，所述的碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合物中，所述DMC占有机溶剂的体积百分比优选为10％～40％，更优选为10％～30％，最优选为10％～20％；DEC占所述有机溶剂的体积百分比为60％～90％，更优选为30％～70％，最优选为20％～80％；
所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯(EMC)的混合物中，所述EMC的比例没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、产品性能以及质量要求进行调整，本发明所述EMC所占有机溶剂的体积百分比优选为0.1％～99.9％，更优选为10～90％％；DMC与DEC的体积比例为2:8；
所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜(SL)的混合物中，所述SL的比例没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、产品性能以及质量要求进行调整，本发明所述SL所占有机溶剂的体积百分比优选为0.1％～99.9％，更优选为80％，DMC与DEC的体积比例为2:8；
所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯(FEC)的混合物中，所述FEC的比例没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、产品性能以及质量要求进行调整，FEC占所述有机溶剂的体积百分比优选为0.1％～99.9％，更优选为42％，DMC与DEC的体积比例为2:8。
本发明对所述电解质没有特别限制，以本领域技术人员熟知的能够用于此类电池和有机溶剂中的电解质即可，本发明优选为锂盐，所述锂盐更具体优选为六氟磷酸锂。
本发明对锂盐浓度没有特殊限制，本领域技术人员可以根据实际情况、产品性能以及质量要求进行调整，本发明所述锂盐浓度在有机溶剂中的摩尔浓度优选为1mol/L～3mol/L，更优选为1mol/L～2mol/L，最优选为1mol/L。
本发明采用锂盐作为电解质，特别是六氟磷酸锂，其在上述有机溶液中溶解度高、解离度高、阴离子抗氧化性强、溶剂化结构有利，确保了阴离子在石墨正极的高度可逆存储以及电解液在高工作电压下的稳定。
本发明还提供上述双离子电池电解液应用在锂/石墨半电池中的应用。
本发明还提供上述双离子电池电解液应用在双石墨全电池中的应用。
在上述技术方案中，将石墨与锂片、电解液、隔膜组成锂/石墨半电池；将石墨与石墨、电解液、隔膜组成双石墨全电池。所述电解液为本发明所述的双离子电池电解液，所述隔膜的材料为玻璃纤维。
本发明对所述石墨没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨即可。本发明对所述正极及正极材料没有其他特殊限制，本领域可以根据实际情况、产品性能以及质量要求进行选择和调整，本发明优选为天然石墨材料。本发明对所述隔膜的材料没有特殊限制，本领域可以根据实际情况、产品性能以及质量要求进行选择和调整，本发明优选为玻璃纤维。
本发明对所述电池的制备方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的制备电池的方法即可。具体步骤优选为：在手套箱里配制上述的双离子电池电解液，将锂片与石墨正极或锂片与石墨负极、隔膜和所述双离子电池电解液组装成锂/石墨半电池；将石墨正极、石墨负极、隔膜和所述双离子电池电解液组装成双石墨全电池。
对本发明提供的电池进行充放电测试，来表征锂/石墨半电池的石墨店极容量和循环性能，以及双石墨全电池的正极比容量和循环性能，测试温度25℃，电流密度：50mA g-1。实验表明，使用本发明提供的低成本高效的双离子电池电解液，在锂/石墨半电池中，石墨正极可以稳定输出达～100mAh g-1的比容量，石墨负极可以稳定输出达～345mAh g-1的比容量；在双石墨全电池中，可以稳定输出达～95mAh g-1的正极比容量。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种低成本高效双离子的电池电解液以及其在锂/石墨半电池与双石墨全电池中的应用进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
以下实施例中所用的试剂均为市场销售的。
对比例1
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
对比例2
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二乙酯，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图1为本发明对比例1,2制备的电池的首圈容量与电池电压的关系曲线；由图1可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯或碳酸二乙酯溶剂作为电解液的电池中，石墨输出的容量只有接近20mAh g-1,且首圈不可逆容量占70％以上，说明电解液分解，与石墨正极不相容。
实施例1
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为40％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
实施例2
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为30％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
实施例3
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为20％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
实施例4
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为10％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图2为本发明实施例1～4制备的电池的首圈容量与电池电压的关系曲线；由图2可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯与碳酸二乙酯混合有机溶剂作为电解液的电池中，石墨输出的容量明显提升，说明这些电解液与石墨正极相容。其中，碳酸二甲酯体积百分数为20％的电解液效果最佳(～95mAh g-1)。
图3为本发明实施例1～4制备的电池的放电比容量与循环次数的关系图；由图3可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯与碳酸二乙酯混合有机溶剂作为电解液的电池中，电池均能稳定循环300圈以上，石墨正极输出的容量保持平稳，说明这些电解液与石墨正极相容。其中，碳酸二甲酯体积百分数为20％的电解液最佳，能够使石墨正极稳定输出～100mAh g-1的比容量。
实施例5
在手套箱中配置2mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为20％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
实施例6
在手套箱中配置3mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为20％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图4为本发明实施例5,6制备的电池放电比容量与循环次数的关系图；由图4可知，2mol/L和3mol/L六氟磷酸锂溶于20％(体积)碳酸二甲酯的混合有机溶剂作为电解液的电池中，石墨正极能够稳定输出～95mAh g-1的比容量超过200圈，说明这些电解液与石墨正极相容。
实施例7
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为20％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为石墨，正极为锂片，隔膜为玻璃纤维。
图5为本发明实施例7制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图5可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于20％(体积)碳酸二甲酯的混合有机溶剂作为电解液的电池中，石墨负极输出的容量～345mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明此电解液与石墨负极相容。
图6为本发明实施例7制备的电池的充电比容量与循环次数的关系图；由图6可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于20％(体积)碳酸二甲酯的混合有机溶剂作为电解液的电池中，石墨负极能够输出～345mAh g-1的比容量达25圈以上，说明此电解液与石墨负极相容。
实施例8
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯和和碳酸二乙酯的混合溶剂，碳酸二甲酯的体积含量为20％，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为石墨，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图7为本发明实施例8制备的电池的前两圈正极比容量与电池电压的关系曲线；由图7可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于20％(体积)碳酸二甲酯的混合有机溶剂作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～95mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明此电解液与双石墨全电池相容。
图8为本发明实施例8制备的电池的正极放电比容量与循环次数的关系图；由图8可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于20％(体积)碳酸二甲酯的混合有机溶剂作为电解液的电池中，双石墨全电池能够稳定输出～90mAh g-1的正极比容量达40圈以上，明此电解液与双石墨全电池相容。
实施例9
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为90％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图9为本发明实施例9制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图9可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为90％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～105mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中10％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例10
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为80％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图10为本发明实施例10制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图10可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为80％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～100mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中20％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例11
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为70％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图11为本发明实施例11制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图11可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为70％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～108mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)有效替代碳酸甲乙酯基电解液中30％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例12
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为60％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图12为本发明实施例12制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图12可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为60％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～100mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中40％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例13
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为50％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图13为本发明实施例13制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图13可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为50％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～100mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中50％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例14
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为40％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图14为本发明实施例14制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图14可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为40％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～100mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中60％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例15
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为30％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图15为本发明实施例15制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图15可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为30％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～110mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中70％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例16
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为20％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图16为本发明实施例16制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图16可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为20％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～105mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中80％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例17
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，碳酸甲乙酯的体积含量为10％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图17为本发明实施例17制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图17可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合有机溶剂(其中，碳酸甲乙酯体积百分数为10％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～100mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代碳酸甲乙酯基电解液中90％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例18
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜的混合溶剂，环丁砜的体积含量为80％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图18为本发明实施例18制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线；由图18可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜的混合有机溶剂(其中，环丁砜体积百分数为80％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池能够在5.4V稳定工作，输出的正极比容量～110mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2:8)能够有效替代环丁砜基电解液中100％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
实施例19
在手套箱中配置1mol/L六氟磷酸锂溶液，其中，所述溶液的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合溶剂，氟代碳酸乙烯酯的体积含量为42％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2：8，将上述配置好的溶液静置12小时。以上述溶液为电解液，在手套箱中制作电池，其中，负极为锂片，正极为石墨，隔膜为玻璃纤维。
图19为本发明实施例19制备的电池的前两圈比容量与电池电压的关系曲线。由图19可知，1mol/L六氟磷酸锂溶于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合有机溶剂(其中，氟代碳酸乙烯酯体积百分数为42％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比为2:8)作为电解液的电池中，电池输出的正极比容量～110mAh g-1，第二圈的库伦效率达90％以上，说明碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的混合物(体积百分比为2：8)能够有效替代氟代碳酸乙烯酯基电解液中100％(体积百分数)的碳酸甲乙酯成分，此电解液与石墨正极相容。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理的前提下还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制与本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双离子电池电解液，其特征在于，该电解液包括电解质和有机溶剂；
所述有机溶剂为碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜的混合物；或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种双离子电池电解液，其特征在于，所述的碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合物中，碳酸二甲酯占所述有机溶剂的体积百分比为10％～40％、碳酸二乙酯占所述有机溶剂的体积百分比为60％～90％。
3.根据权利要求1所述的一种双离子电池电解液，其特征在于，所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合物中，碳酸甲乙酯占所述有机溶剂的体积百分比为0.1％～99.9％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比例为2:8。
4.根据权利要求1所述的一种双离子电池电解液，其特征在于，所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和环丁砜的混合物中，环丁砜占所述有机溶剂的体积百分比为0.1％～99.9％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比例为2:8。
5.根据权利要求1所述的一种双离子电池电解液，其特征在于，所述的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合物中，氟代碳酸乙烯酯占所述有机溶剂的体积百分比为0.1％～99.9％，碳酸二甲酯与碳酸二乙酯的体积比例为2:8。
6.根据权利要求1所述的一种双离子电池电解液，其特征在于，所述电解质为锂盐。
7.根据权利要求1所述的一种双离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度为1mol/L～3mol/L。
8.根据权利要求6所述的一种双离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂。
9.权利要求1-8任何一项所述的双离子电池电解液在锂/石墨半电池中的应用。
10.权利要求1-8任何一项所述的双离子电池电解液在双石墨全电池中的应用。
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