CN1282989A - 用于电化学装置的电解质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电化学装置的电解质。该电解质包括通式(1)所示的离子金属配合物:其中、Aa+、a、b、p、m、n、q、x1、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7含义见说明书所述。与常规电解质相比,本发明的电解质具有高耐热性和耐水解性。
Description
本发明涉及一种电解质-其包括具有新颖化学结构的离子金属配合物-、一种包括该电解质的离子导体，以及一种包括该电解质的电化学装置，例如锂电池、锂离子电池、双电层电容器。
近年来，随着便携式装置的发展，利用电化学现象的电化学装置，例如将其作为电源使用的电池和电容器，有了积极的进展。此外，电致变色显示器(ECD)是不同于电源用途的电化学装置的实例，其发生的变色是由电化学反应引起的。
这些电化学装置通常由一对电极和填充于电极之间的离子导体组成。离子导体含有作为电解质的盐(AB)，其溶于溶剂、聚合物或它们的混合物中，使得该盐分离为阳离子(A+)和阴离子(B+)，从而导致离子传导。为了使装置的离子电导率达到所需水平，需要将足够量的该电解质溶于溶剂或聚合物中。实际上，在许多情况下使用了非水溶剂，例如有机溶剂和聚合物。目前，在这样的有机溶剂和聚合物中具有足够溶解度的电解质仅限于几种类型。例如，用于锂电池中的具有足够溶解度的电解质仅为LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3。尽管电解质的阳离子的类型受装置的限制，例如在锂电池的情况下使用锂离子，但任何类型的阴离子均可作为电解质使用，只要它满足高溶解度的条件。
由于这些装置的应用范围存在相当的差异，因此对于每种应用，必须挑出最佳的电解质。但是，在目前情况内，最佳效果受到限制，这是受到可用阴离子的类型的限制。此外，由于现有电解质存在多种问题，因此需要电解质具有新颖的阴离子部分。更具体地说，由于LiCiO4的ClO4离子是易***的，而LiAsF6的AsF6离子是有毒的，因此出于安全考虑，不能使用它们。由于LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3当施加电势时腐蚀电池内部的铝集电体，使用它们也是困难的。即使对于唯一实用的LiPF6，LiPF6在70℃或更高的温度下会分解，仍然存在耐热性和耐水解性的问题。
因此，本发明的目的是提供一种有用的新颖的电解质、含有该电解质的新颖的离子导体，以及含有该离子导体的新颖的电化学装置。
根据本发明，可提供一种用于电化学装置的电解质。该电解质包括通式(1)所示的离子金属配合物：
其中M表示选自元素周期表3-11族元素的过渡金属，或选自元素周期表12-15族的元素；Aa+为金属离子、鎓离子或质子；a表示1-3的数；b表示1-3的数；p为b／a；m表示1-3的数；n表示0-4的数；q为0或1；X1表示O、S或NR5R6；每个R1和R2分别表示H、卤素、C1-C10的烷基或C1-C10的卤代烷基；R3表示C1-C10的亚烷基、C1-C10的卤代亚烷基、C4-C20的芳基或C4-C20的卤代芳基；R4表示卤素、C1-C10的烷基、C1-C10的卤代烷基、C4-C20的芳基、C4-C20的卤代芳基或X2R7；X2表示O、S或NR5R6；每个R5和R6表示H或C1-C10的烷基；且R7表示C1-C10的烷基、C1-C10的卤代烷基、C4-C20的芳基或C4-C20的卤代芳基。
根据本发明，可提供一种用于电化学装置的离子导体。该离子导体包括电解质；以及选自非水溶剂、聚合物或其混合物的成分，所述电解质溶解于所述成分中。
根据本发明，可提供一种电化学装置，其包括(a)第一和第二电极；和(b)在其中容纳所述第一和第二电极的离子导体。
与常规电解质相比，本发明的电解质具有高度的耐热性和耐水解性。所以，该电解质可较为有利地用于电化学装置，诸如锂电池、锂离子电池和双电层电容器。
根据本发明，离子金属配合物或用于其合成的原料中所含有的烷基、卤代烷基、芳基和卤代芳基可以是支链的和／或含有其它官能团，诸如羟基和醚键。
以下是本发明通式(1)所示的离子金属配合物的9个具体例子。
在这里，尽管锂离子表示为通式(1)中的Aa+的例子，但除了锂离子之外，也可使用其它阳离子的例子，其包括钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、钡离子、铯离子、银离子、锌离子、铜离子、钴离子、铁离子、镍离子、锰离子、钛离子、铅离子、铬离子、钒离子、钌离子、钇离子、镧系离子、锕系离子、四丁基铵离子、四乙基铵离子、四甲基铵离子、三乙基甲基铵离子、三乙基铵离子、吡啶鎓离子、咪唑鎓离子、质子、四乙基鏻离子、四甲基鏻离子、四苯基鏻离子、三苯基锍离子和三乙基锍离子。在考虑到用于电化学装置等的离子金属配合物的情况时，优选锂离子、四烷基铵离子和质子。如通式(1)所示，Aa+阳离子的化合价优选为1-3。当化合价大于3时，产生了这样的问题：由于晶格能量增加，导致了离子金属配合物难溶解于溶剂。所以，在对离子金属配合物要求溶解度的情况下，优选化合价为1。如通式(1)所示，阴离子的化合价(b-)相似地优选为1-3，并特别优选化合价为1。常数p表示阳离子的化合价与阴离子的化合价的比值，即b／a。
在通式(1)中，位于本发明的离子金属配合物中心的M选自元素周期表3-15族的元素。其优选为Al、B、V、Ti、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、Nb、Ta、Bi、P、As、Sc、Hf或Sb，更优选为Al、B或P。尽管除了这些优选实施例之外，还可以使用其它元素作为M，但在使用Al、B、V、Ti、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、Nb、Ta、Bi、P、As、Sc、Hf或Sb的情况下，合成配合物相对较为容易。除了合成较为容易之外，使用Al、B或P的情况下，离子金属配合物在低毒性、稳定性和生产成本方面具有优异的特性。
在通式(1)中，与M键合的有机或无机部分称为配体。如上所述，通式(1)中的X1表示O、S或NR5R6，且通过其杂原子(O、S或N)与M键合。尽管除了O、S和N之外，用其它原子的键合不是不可能的，但合成变得非常烦琐。通式(1)所示的离子金属配合物的特征在于在相同的配体中，除了X1之外，存在通过羧基(-COO-)与M的键合，因而这些配体与M形成了螯合结构。这些螯合使得离子金属配合物的耐热性、化学稳定性和耐水解性得到改善。尽管该配体中的常数q为0或1，特别在是0的情况下，因为螯合环变成5元环，螯合效果最为显著，由此导致的稳定性的增加使该方案成为优选。此外，通过羧基的吸电子效应使中心M的负电荷消耗(该吸电子效应导致阴离子的电稳定性增加)，离子解离变得非常容易，这导致了离子金属配合物在溶剂中的溶解度、离子电导率和催化剂活性等相应增加。此外，其它特性，如耐热性、化学稳定性和耐水解性亦得到改善。
在通式(1)中，每个R1和R2分别选自H、卤素、C1-C10的烷基和C1-C10的卤代烷基。R1和R2中的至少一个优选为氟代的烷基，且更优选R1和R2中的至少一个为三氟甲基。由于存在R1和R2的吸电子的卤素和／或卤代烷基，中心M的负电荷被消耗。这导致通式(1)的阴离子的电稳定性增加。由此，离子解离变得非常容易，使得离子金属配合物在溶剂中的溶解度、离子电导率和催化剂活性等增加。此外，其它特性，如耐热性、化学稳定性和耐水解性亦得到改善。在卤素为氟的情况下具有显著效果，同时三氟甲基基团具有最佳效果。
在通式(1)中，R3选自C1-C10的亚烷基、C1-C10的卤代亚烷基、C4-C20的芳基和C4-C20的卤代芳基。当与中心M形成螯合环时，R3优选为一个形成5-10元环的基团。因为螯合效果降低，所以不优选超过10元的环。此外，在R3具有羟基或羧基部分时，可能在中心M与这部分之间形成键。
在通式(1)中，R4选自卤素、C1-C10的烷基、C1-C10的卤代烷基、C4-C20的芳基、C4-C20的卤代芳基和X2R7；其中，优选R4为氟。X2表示O、S或NR5R6，以及通过这些杂原子(O、S或N)中的一个与M键合。尽管除了O、S和N之外，用其它原子的键合不是不可能的，但合成变得非常烦琐。每个R5和R6选自H和C1-C10的烷基；每个R5和R6不同于其它基团(例如R1和R2)之处在于不需要它们形成吸电子基团。当将R5和R6作为吸电子基团引入时，NR5R6中N的电子密度降低，因此防止了在中心M上的配位。R7选自C1-C10的烷基、C1-C10的卤代烷基、C4-C20的芳基和C4-C20的卤代芳基。其中优选C1-C10的氟代烷基。由于作为R7的吸电子卤代烷基的存在，中心M的负电荷被消耗。这导致通式(1)的阴离子的电稳定性增加，离子解离因此变得非常容易，这使得离子金属配合物在溶剂中的溶解度、离子电导率和催化剂活性等增加。此外，其它特性，如耐热性、化学稳定性和耐水解性亦得到改善。在作为R7的卤代烷基具体是氟代烷基的情况下，产生了更加有益的效果。
在通式(1)中，与上述配体的数目有关的常数m和n的值随中心M的类型变化。实际上，m优选为1-3，同时n优选为0-4。
通式(1)所示的离子金属配合物的阴离子因其中具有强吸电子性的卤代烷基，特别是三氟甲基(CF3)和羰基(C=O)而稳定，因此，便于离子金属配合物解离为阳离子和阴离子。这在使用其作为电化学装置的电解质的情况下非常重要。有无数的盐被提及可作为电解质，其中的大多数在水中溶解并解离，因此具有离子传导能力。很多这样的盐甚至不溶于除水之外的有机溶剂等。这样的含水溶液被用作电化学装置的电解溶液。但是，因为作为溶剂的水的分解电势低，且对于氧化反应和还原反应的易感性，所以对于将水作为溶剂使用有很多限制。例如，在锂电池等中，因为装置的电极之间的电势差为3V或更大，水可电解为氢和氧。与水相比，有很多有机溶剂因其结构而对氧化和还原反应不敏感。所以，这些有机溶剂可用于要求电压较高的装置，例如锂电池和双电层电容器。
与常规电解质相比，本发明的电解质可以非常容易地溶于有机溶剂并很容易解离，这是因为上述的CF3和C=O基团的作用以及离子金属配合物的阴离子的尺寸很大。所以，含有溶于有机溶剂的离子金属配合物电解质的电解溶液可用作电化学装置，例如锂电池的优异离子导体。有机物质与金属的配合物通常对水解敏感，并且其中的许多具有化学不稳定性。但本发明的电解质因为具有螯合结构而非常稳定并耐水解等。此外，特别优选通式(1)所示的化学结构中含有氟，这是由于氟的作用而进一步增加了化学稳定性，例如抗氧化性。
通过通式(1)的化学结构的最佳方案可得到能够溶于有机溶剂的电解质，而传统的电解质不能溶于有机溶剂中，有机溶剂的例子包括甲苯、己烷和含氟的有机溶剂，例如氟代烃。
本发明的电解质不仅可用作电化学装置，例如锂电池、锂离子电池和双电层电容器的电解质，其它应用的例子还包括有机合成反应的催化剂，烯烃聚合的聚合催化剂和助催化剂(auxiliary catalyst)。
对于本发明的电解质的合成方法并无特殊的限制。例如，可通过LiB(OCH3)4与化学当量的HOC(CF3)2COOH反应，合成具有以下分子式的离子金属配合物(电解质)。
在制备使用本发明的电解质的电化学装置时，其基本结构元件是离子导体、负极、正极、集电体、隔板和外壳等。
将电解质与非水溶剂或聚合物的混合物用作离子导体。如果使用非水的溶剂，得到的离子导体通常称作电解溶液。如果使用聚合物，通常将得到的称作聚合物固体电解质。非水的溶剂也可作为聚合物固体电解质的增塑剂包含其中。本发明的电解质可以以单一类型或两个或多个类型的混合物使用。在混合的情况下，其中的一种应当是本发明的电解质，而另外的可用的电解质的例子包括锂盐，诸如LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2和LiSbF6。
对于非水溶剂并无特殊限制，只要它是非质子性溶剂并能够溶解本发明的电解质，可使用的这样的不含水电解质的例子包括碳酸酯、酯、醚、内酯、腈、酰胺和砜。此外，溶剂可单独或以两种或多种的混合物形式使用。溶剂的具体例子包括碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲·乙酯、二甲氧基乙烷、乙腈、丙腈、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二噁烷、硝基甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、环丁砜和γ-丁内酯。
对于与本发明的电解质混合的聚合物并无特别的限制，只要它是非质子性聚合物并能够溶解本发明的电解质。这样的聚合物的例子包括在其主链或侧链上具有聚环氧乙烷的聚合物、聚偏氟乙烯的均聚物或共聚物、异丁烯酸聚合物和聚丙烯腈。在将增塑剂加入这些聚合物的情况下，可使用上述非质子性的非水溶剂。在这些离子导体中，本发明的电解质的浓度优选为0．1mol／dm3至饱和，更优选为0．5mol／dm3-1．5mol／dm3。如果浓度低于0．1mol／dm3，离子电导率会变得过低。
对于制备本发明电化学装置的负极的材料并无特殊限制。在锂电池中，可使用金属锂或锂与其它金属的合金。在锂离子电池中可使用嵌入化合物，该嵌入化合物含有嵌入作为基质的其它材料例如碳、天然石墨或金属氧化物中的锂原子。这样的碳可通过烘烤聚合物、有机物和沥青等得到。在双电层电容器中，可使用活性炭、多孔金属氧化物、多孔金属和导电聚合物等。
对于正极并无特殊的限制。在锂电池或锂离子电池中，可使用含锂氧化物，例如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2和LiMnO2O4；氧化物，例如TiO2、V2O5和MoO3；硫化物，例如TiS2和FeS；以及导电的聚合物，例如聚乙炔(polyacetylene)、对聚苯(polyparaphenylene)、聚苯胺或聚吡咯。在双电层电容器中，可使用活性炭、多孔金属氧化物、多孔金属和导电聚合物等。
以下实施例阐述本发明。
实施例1
在-50℃露点的环境中的手套箱中，将20．2g六氟-2-羟基异丁酸(HOC(CF3)2COOH)溶于20ml碳酸二甲酯中。接着，向该溶液中缓慢加入6．8g四甲氧基硼酸锂(LiB(OCH3)4)。加入完成后，将溶液加热至60℃，并进行反应3小时。在170℃和1乇的减压条件下，从得到的反应溶液中除去碳酸二甲酯，从而得到20．0g白色固体产物。经NMR光谱和元素分析，该产物为下式的LiB(OC(CF3)2COO)2。
产物的NMR光谱分析如下。
19F-NMR(六氟苯内标，溶剂：CD3CN)
88．1ppm(6F，q，J=8Hz)
88．3ppm(6F，q，J=8Hz)
11B-NMR(B(OCH3)3内标，溶剂：CD3CN)
-8．5ppm(s)
接着，将得到的化合物溶于碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(EC∶DMC=1∶1)的混合溶液中，制备电解质浓度为1mol／dm3的电解溶液，随后用交流电双极型电池测量离子电导率。结果，离子电导率为7．0mS／cm。
将上述电解质溶于氟树脂制造的容器中。于100℃贮存1个月，以进行耐热性测试，未发现电解液变色或发生其它劣化。此外，当将水加入该电解溶液中时，经NMR分析，发现电解溶液完全没有水解。
使用上述电解溶液，进行对铝集电体的腐蚀测试。将烧杯(beaker)型电池用作测试电池，使用铝作为工作电极，并将锂金属(金属锂)用作反电极和参照电极。当工作电极设定在5V(Li／Li+)时，无论怎样，都没有电流流过。接下来，经SEM观察，与测试前相比，工作电极的表面未观察到变化。
使用上述电解溶液进行实际电池的充电和放电测试。采用以下方式制备测试电池。将作为粘合剂的5重量份聚偏氟乙烯(PVDF)和作为导体的5重量份乙炔黑和90重量份LiCoO2粉末混合，随后加入N，N-二甲基甲酰胺以形成浆料，制备正极。将该浆料施加于铝箔并干燥，得到测试正极。金属锂用作负极。将玻璃纤维滤板作为隔板，用电解溶液浸渍，随后组装电池。
接下来，按照下述方式进行恒电流的充电和放电。充电和放电的电流密度均为0．35mA／cm2，同时，进行充电直至达到4．2V，且进行放电，直至3．0V(相对Li／Li+)。结果，初始放电容量为125mAh／g。虽然充电和放电重复进行20次，得到的结果为，第20次循环的电容量为初始容量的88％。
实施例2
在-50℃露点的环境中的手套箱中，将10．0g六氟-2-羟基异丁酸(HOC(CF3)2COOH)溶于20ml碳酸二甲酯中。接着，向该溶液中缓慢加入含有3．6g甲氧基锂(LiOCH3)的甲氧基锂／甲醇溶液。在60℃和1乇的减压条件下除去碳酸二甲酯和甲醇，从而得到产物LiOC(CF3)2COOLi。将该化合物完全溶于乙腈后，向溶液中加入LiBF44．4g，随后加热至60℃并反应10小时。将反应中形成的LiF沉淀滤出，随后在80℃和1乇的减压条件下除去碳酸二甲酯，得到12．5g白色固体产物。该产物经NMR光谱和元素分析，为下式的LiBF2(OC(CF3)2COO)。
产物的NMR光谱分析如下。
19F-NMR(六氟苯内标，溶剂：CD3CN)
15．3ppm(2F，s)
88．2ppm(6F，s)
11B-NMR(B(OCH3)3内标，溶剂：CD3CN)
-14．1ppm(t，J=4Hz)
接着，将得到的化合物溶于碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(EC∶DMC=1∶1)的混合溶液中，制备电解质浓度为1mol／dm3的电解溶液，随后用交流电双极型电池测量离子电导率。结果离子电导率为8．2mS／cm。
使用上述电解溶液进行实际电池的充电和放电测试。采用以下方式制备测试电池(半电池)。将作为粘合剂的10重量份聚偏氟乙烯(PVDF)和90重量份天然石墨粉末混合，随后加入N，N-二甲基甲酰胺以形成淤浆。将该淤浆用于镍筛并在150℃下干燥12小时，以制备测试负极，将金属锂用作反电极。将玻璃纤维滤板作为隔板，用上述电解溶液浸渍，随后组装半电池。
接下来，在以下条件下进行恒电流充电和放电测试。充电和放电的电流密度均为0．3mA／cm2，同时进行充电直至0．0V，且进行放电，直至1．5V(相对Li／Li+)。结果，初始放电容量为320mAh／g。充电和放电重复进行20次，得到的结果为，第20次循环的电容量为初始容量的95％。
实施例3
在-50℃露点的环境中的手套箱中，将10．0g三氟乳酸(HOCH(CF3)COOH)溶于20ml碳酸二甲酯中。接着，向该溶液中缓慢加入4．9g四甲氧基硼酸锂(LiB(OCH3)4)。加入完成后，将溶液加热至60℃，并进行反应3小时。在170℃和1乇的减压条件下，从得到的反应溶液中除去碳酸二甲酯，从而得到10．4g白色固体产物。经NMR光谱和元素分析，该产物为下式的LiB(OCH(CF3)COO)2。
产物的NMR光谱分析如下。
19F-NMR(六氟苯内标，溶剂：CD3CN)
87．12ppm(3F，d，J=8Hz)
87．18ppm(3F，d，J=8Hz)
87．32ppm(3F，d，J=8Hz)
因为原料三氟乳酸是具有两种光学异构体的外消旋体，因(R，R)、(S，S)和(R，S)三种结合，在19F-NMR中观察到三种类型的峰。
1H-NMR
4．57ppm(1H，q，J=8Hz)
11B-NMR(B(OCH3)3内标，溶剂：CD3CN)
-8．03ppm(s)
接着，将得到的化合物溶于碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(EC∶DMC=1∶1)的混合溶液中，制备电解质浓度为1mol／dm3的电解溶液，随后用交流电双极型电池测量离子电导率。结果，离子电导率为6．3mS／cm。
使用上述电解质进行实际电池的充电和放电测试。采用以下方式制备测试电池(半电池)。将作为粘合剂的10重量份聚偏氟乙烯(PVDF)和90重量份天然石墨粉末混合，随后加入N，N-二甲基甲酰胺以形成淤浆。将该淤浆用于镍筛并在150℃下干燥12小时，以制备测试负极，将金属锂用作反电极。将玻璃纤维滤板作为隔板，用上述电解溶液浸渍，随后组装半电池。
接下来，按照下式方式进行恒电流的充电和放电。充电和放电的电流密度均为0．3mA／cm2，同时进行充电直至达到0．0V，且进行放电，直至1．5V(相对Li／Li+)。结果，初始放电容量为340mAh／g。充电和放电重复进行20次，得到的结果为，第20次循环的电容量为初始容量的94％。
实施例4
在-50℃露点的环境中的手套箱中，将4．2g4，4，4-三氟-3-羟基-3-(三氟甲基)丁酸(HOC(CF3)2CH2COOH)溶于20ml碳酸二甲酯中。接着，向该溶液中缓慢加入1．3g四甲氧基硼酸锂(LiB(OCH3)4)。加入完成后，将溶液加热至60℃，并进行反应10小时。在120℃和1乇的减压条件下，从得到的反应溶液中除去碳酸二甲酯，从而得到4．3g白色固体产物。经NMR光谱和元素分析，该产物为下式的LiB(OC(CF3)2CH2COO)2。
产物的NMR光谱分析如下。
19F-NMR(六氟苯内标，溶剂：CD3CN)
85．0ppm(12F，s)
1H-NMR
2．86ppm(2H，d，J=16Hz)
2．75ppm(2H，d，J=16Hz)
接着，将得到的化合物溶于碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(EC∶DMC=1∶1)的混合溶液中，制备电解质浓度为0．8mol／dm3的电解溶液，随后用交流电双极型电池测量离子电导率。结果，离子电导率为1．9mS／cm。
使用上述电解质进行实际电池的充电和放电测试。采用以下方式制备测试电池(半电池)。将作为粘合剂的10重量份聚偏氟乙烯(PVDF)和90重量份天然石墨粉末混合，随后加入N，N-二甲基甲酰胺以形成淤浆。将该淤浆用于镍筛并在150℃下干燥12小时，以制备测试负极，将金属锂用于反电极。将玻璃纤维滤板作为隔板，用上述电解溶液浸渍，随后组装半电池。
接下来，按照下式方式进行恒电流的充电和放电。充电和放电的电流密度均为0．3mA／cm2，同时进行充电，直至达到0．0V，且进行放电，直至1．5V(相对Li／Li+)。结果，初始放电容量为320mAh／g。充电和放电重复进行20次，得到的结果为，第20次循环的电容量为初始容量的97％。
对比实施例1
将LiPF6溶于碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(EC∶DMC=1∶1)的混合溶液中，制备电解质浓度为1mol／dm3的电解溶液。接着，将该电解溶液放入氟树脂容器中，于100℃贮存1个月，以进行耐热性测试，电解溶液变为黄色。
在进行耐热性测试之前，将水加入该电解溶液，经NMR分析，发现多种水解产物。检测到的水解产物包括氟化氢和鏻酰氯。
对比实施例2
将LiN(CF3SO2)2溶于碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(EC∶DMC=1∶1)的混合溶液中，制备电解质浓度为1mol／dm3的电解溶液。接着，使用上述电解质，进行对铝集电体的腐蚀测试。将烧杯(beaker)型电池用作测试电池，使用铝作为工作电极，并将锂金属用作反电极和参照电极。当工作电极设定为5V(Li／Li+)时，有电流流过，且电流值随时间增加。接下来的测试中，用SEM观察工作电极的表面时，在铝的表面发现多处腐蚀的凹坑。
Claims (16)
1．用于电化学装置的电解质，所述电解质包括通式(1)所示的离子金属配合物：
其中M表示选自元素周期表3-11族元素的过渡金属，或选自元素周期表12-15族的元素；Aa+为金属离子、鎓离子或质子；a表示1-3的数；b表示1-3的数；p为b／a；m表示1-3的数；n表示0-4的数；q为0或1；X1表示O、S或NR5R6；每个R1和R2分别表示H、卤素、C1-C10的烷基或C1-C10的卤代烷基；R3表示C1-C10的亚烷基、C1-C10的卤代亚烷基、C4-C20的芳基或C4-C20的卤代芳基；R4表示卤素、C1-C10的烷基、C1-C10的卤代烷基、C4-C20的芳基、C4-C20的卤代芳基或X2R7；X2表示O、S或NR5R6；每个R5和R6表示H或C1-C10的烷基；且R7表示C1-C10的烷基、C1-C10的卤代烷基、C4-C20的芳基或C4-C20的卤代芳基。
2．权利要求1的电解质，其中所述M为选自Al、B、V、Ti、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、Nb、Ta、Bi、P、As、Sc、Hf和Sb的元素。
3．权利要求2的电解质，其中所述M为选自Al、B和P中的元素。
4．权利要求1的电解质，其中所述Aa+为锂离子、季铵离子或质子。
5．权利要求1的离子金属配合物，其中所述R1和R2中至少一个为氟代烷基。
6．权利要求5的离子金属配合物，其中所述氟代烷基为三氟甲基。
7．权利要求1的离子金属配合物，其中所述R3使得含有通式(1)中所述M的螯合环是一个有5-10键合原子的闭合环。
8．权利要求1的离子金属配合物，其中所述R7为C1-C10的氟代烷基。
9．一种用于电化学装置的离子导体，所述离子导体包括：
权利要求1的电解质；以及
选自非水溶剂、聚合物和它们的混合物的组分，所述电解质溶于该组分中。
10．权利要求9的离子导体，其中所述非水溶剂为非质子溶剂。
11．权利要求9的离子导体，其中所述聚合物为非质子聚合物。
12．权利要求9的离子导体，其中所述电解质浓度为0．1mol／dm3至饱和浓度。
13．权利要求12的离子导体，其中所述的电解质浓度为0．5mol／dm3-1．5mol／dm3。
14．一种电化学装置，包括：
(a)第一和第二电极；以及
(b)在其中容纳所述第一和第二电极的离子导体，所述离子导体包括：
(1)权利要求1的电解质；和
(2)选自非水溶剂、聚合物和它们的混合物的组分，所述电解质溶于该组分中。
15．权利要求14的电化学装置，其为电池或双电层电容器。
16．权利要求15的电化学装置，其中所述电池为锂电池或锂离子电池。
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