专利名称：一种基于杂多酸的离子液体电解液及制备方法
技术领域：
本发明是关于一种锂离子电池的电解液及制备方法。
背景技术：
锂离子电池作为新一代的储能技术，受到了广泛的关注。可以在电网调峰、平衡负载，调节可再生能源发电与供电的不连续性问题，以及用作小型备用电站等领域得到广泛的应用。目前锂离子电池均采用有机溶剂与盐混合组成的电解液。但是有机溶剂作为电解液时，容易被气化，使得电池发生爆炸，故安全性不能保证。若单纯地利用高沸点溶剂，因其在室温时一般粘度很高，甚至为固体，故也不能从根本上解决电解液的耐热性问题。在低温时这类电解液有盐析出，这样就使得电解液中离子浓度显著下降，造成充放电性能变差或性能劣化。同时，这类电解液在电池化成时会分解产生气体，引起电池胀气，从而导致电池性能变差，特别是电池阻抗的增加。与传统的有机液体电解液相比，室温离子液体具有一系列优异的特性(1)蒸气压极低；(2)耐热性高，液态温度范围宽(可达300°C ) ； (3)难燃性；(4)化学稳定性高，物质的溶解力强；(5)电化学窗口宽，分解电压高；(6)可通过阴阳离子的设计调节离子液体的性能，又被称为“可设计溶剂”。室温离子液体中加入适当的锂盐后，可用作锂离子电池的电解液，同时也可以作为锂离子电池电解液的添加剂使用。在很大的程度上，缓解了电池的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一类基于杂多算的的离子液体，该类离子液体具有常规离子液体的特性。此外，离子液体的阴离子部分为杂多酸阴离子，使得这类离子液体具有阴离子结构的可设计性，极大的丰富了离子液体的种类。本发明的另一个目的在于提供一种离子液体电解液的制备方法，这类电解液能够克服现有技术中使用有机溶剂和锂盐组成的电解液存在高低温问题并且有安全隐患的缺点，提供一种新型的可以高温存储并且具有一定阻燃性的锂离子电池电解液，并且该离子液体还具有较高的电导率。本发明提供了一种锂离子电池电解液，该电解液含有锂盐、离子液体和非水溶剂， 其中所述的离子液体通式包括H10_XZX [ a -SiW9O34]，H10_XZX [ ^ -Siff9O34]，H8_XZX [ y -Siff10O36]，H8_XZX [ a -Siff11O39]本发明提供的多酸离子液体中，X代表不同的质子被阳离子取代的程度。Z代表离子液体中的阳离子，所述离子液体阳离子为季铵离子、季瞵离子、哌啶离子、吡咯离子吡唑离子、咪唑离子和胍离子中的一种或几种。
权利要求
1.一种离子液体，其特征在于离子液体的阴离子部分为杂多酸阴离子。
2.根据权利要求I所述的离子液体，其特征在于所述离子液体的杂多酸阴离子为不同中心原子的杂多阴离子，选自磷钨酸阴离子、硅钨酸阴离子和磷钥酸阴离子中一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求I所述的离子液体，其特征在于离子液体为带有阳离子(Z)、以及杂多阴离子(A)构成的功能化的离子液体，离子液体的分子式如下H10_XZX [ a -Siff9O34]，Η10_ΧΖΧ [ β -Siff9O34]，Η8_ΧΖΧ[ Y -Siff10O36]，H8_XZX[ a -Siff11O39]其中X代表不同的质子被阳离子取代的程度，Z代表离子液体中的阳离子，所述离子液体阳离子为季铵离子、季膦离子、哌啶离子、吡咯离子吡唑离子、咪唑离子和胍离子中的一种或几种，阳离子的化学式如下
4.权利要求I所述的离子液体的制备方法，包括以下步骤a.杂多阴离子盐的制备。b.对杂多阴离子盐溶解于水中进行酸化。c.将氯代的阳离子与杂多酸进行阳离子交换反应，得到杂多阴离子功能化离子液体。
5.一种锂离子电池电解液，该电解液含有锂盐、权利要求1-3所述离子液体和非水溶剂。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其中，所述锂盐在电解液中的浓度为 1-1. 5摩尔/升，所述离子液体在电解液中的质量为1% -8%。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、氟代磺酰亚胺锂的一种或者几种。
8.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其中，所述非水溶剂的组成选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、Y-丁内酯、1，3 丙磺酸内酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯以及其他含氟、含硫或者含不饱和键的链状或者环状有机酯类中的一种或者几种。
9.一种锂离子电池，该锂离子电池包括电芯和电解液，其特征在于，所述电解液为权利要求5-8中任意一项所述电解液。
全文摘要
一种锂离子电池电解液，该电解液含有锂盐、非水溶剂和离子液体。本发明使用的离子液体是一类新型的离子液体，此类离子液体的阴离子部分为杂多酸阴离子，离子液体的分子式如下H10-xZx[α-SiW9O34]，H10-xZx[β-SiW9O34]，H8-xZx[γSiW10O36]，H8-xZx[α-SiW11O39]，其中X代表不同的质子被阳离子取代的程度，Z代表离子液体中的阳离子，为季铵离子、季瞵离子、哌啶离子、吡咯离子吡唑离子、咪唑离子和胍离子中的一种或几种；阴离子为不同中心原子的杂多阴离子，其中杂多阴离子为磷钨酸阴离子、硅钨酸阴离子、磷钼酸阴离子的一种或者几种。本发明的目的在于提供一类新型离子液体的制备方法。同时提供一种新型的可以高温存储并且具有一定阻燃性的锂离子电池电解液，该离子液体还具有较高的电导率。
文档编号H01M10/0568GK102584708SQ20121000390
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者常嵩, 张亮, 张锁江, 蔡迎军 申请人:中国科学院过程工程研究所