[发明专利]锂二次电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池及其电解液，特别是涉及一种含有质子型离子液体电解质的锂二次电池及其电解液。

背景技术

在能源与环境备受关注的今天，储能电池有着极大的发展优势。锂电池是储能电池中的一种理想的选择，它诞生于20世纪90年代，是一种高能绿色电池，具有很多优势，如高电压、高比能量、工作温度宽、寿命长、自放电率低、无记忆效应等。锂电池在军事及民用小型电器中已经得到广泛应用，如手机、相机、笔记本电脑等，并且逐步应用到潜艇、航天及电动车等领域。但仍有许多关键问题需要解决，才能更广泛的应用，如要保证其高的安全性、环境的友好性、同时需要提高其性能、降低成本等。

锂电池中电解液使用不当，可能会带来环境问题，因而寻求一种新的环境友好型的电解液势在必行。而近年来出现的一类新型液态离子化合物—离子液体，基本符合美国科学家阿那斯塔斯曾提出的“绿色化学”的原则。离子液体(Ionic liquids简称ILs)，故名思义是指在室温下亦是液体状态的熔融盐，也称有机盐液体，非水离子液体等。一般离子化合物在室温下都是固态，而离子液体由于其阴、阳离子的体积大，并且不对称，所以空间位阻较大，因此阴、阳离子不能依靠静电力使它们内部微观结构紧密堆积，减小了离子间作用力，降低了晶格能，使得熔沸点下降，所以离子液体能在室温下呈液体状态。离子液体具备其他化学物质所不能比拟的一些优点，其具有较宽的电化学窗口，几乎没有蒸气压，较宽热稳定温度范围，化学稳定性高等。由于具有以上优势，离子液体作为电解液的研究逐步成为研究热点。

离子液体是由阴，阳离子构成的一种离子化合物，不含中性分子。按构成离子液体的阳离子分类，主要有以下：季铵盐类、季磷盐类、咪唑盐类、吡咯烷类、哌啶类，阴离子主要有AlCl4-、BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO3)2N-五种离子，但这些离子液体的粘度都很大，使其在锂离子电池中的应用受到限制。近期，质子型离子液体由于其在室温接近于水，具有较低粘度而备受关注。

发明内容

基于此，有必要针对离子液体电解液粘度大的问题，提供一种电解液中含质子型离子液体的锂二次电池及其电解液。

解决上述技术问题的具体技术方案如下：

一种锂二次电池的电解液，所述电解液含有锂盐和质子型离子液体或锂盐、质子型离子液体和有机溶剂；所述锂盐的添加量为：每千克质子型离子液体中添加0.1-2mol；所述质子型离子液体与有机溶剂的质量比为1:0-1；

所述的质子型离子液体由阳离子结构和阴离子结构构成，具体如下：

其中：

R₁，R₂，R₃各自选自C_nH_2n+1、C_mH_2m+1OH或C_pH_2p+1CN，其中，1≤n≤16，1≤m≤16，1≤p≤16；

R₄为C_qH_2q+1，其中，q为2或3。

在其中一些实施例中，所述质子型离子液体中R₁，R₂，R₃各自选自C_nH_2n+1、C_mH_2m+1OH或C_pH_2p+1CN，其中，1≤n≤3，1≤m≤3，1≤p≤3；R₄为乙基。

在其中一些实施例中，所述质子型离子液体中R₁，R₂，R₃各自选自C_nH_2n+1、C_mH_2m+1OH或C_pH_2p+1CN，其中，1≤n≤2，1≤m≤2，1≤p≤2；R₄为乙基。

在其中一些实施例中，所述质子型离子液体与有机溶剂的质量比为1:0-0.7。

在其中一些实施例中，所述锂盐的添加量为：每千克质子型离子液体中添加0.6-1mol。

在其中一些实施例中，所述锂盐的添加量为：每千克质子型离子液体中添加0.7-0.8mol。