[发明专利]锂空气电池离子液体电解质及空气电池制备方法

说明书

本发明涉及一种电解质及空气电池制备方法，属于新能源技术领域，具体是涉及一种锂空气电池离子液体电解质及空气电池制备方法。本发明电解质具有材料相容性好，不与电池的其它结构反应；电化学窗口宽，电化学稳定性高,可满足高电压和高容量电池体系应用；毒性低，对环境友好。电解质制成的锂空气电池提高了电池的比容量以及安全性，实用性强，为下一步大规模生产奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种电解质及空气电池制备方法，属于新能源技术领域，具体是涉及一种锂空气电池离子液体电解质及空气电池制备方法。

背景技术

近几年来，便携式电子产品、电动汽车以及储能市场不断扩大，即使锂离子电池全面发展也满足不了社会所需要的储能要求。未来新能源的发展需要高比能量的新型电池体系发挥作用。高比能量金属－空气电池(如：锌－空气、锂－空气)利用空气中的氧气进行还原，空气不在电池中储存，因此可以大幅提升电池的比能量。由于氧气不储存于电池内部,且金属锂的化学当量(3860mAh/g)很高，锂－空气电池的理论比能量达到了11140Wh/kg。锂空气电池在实用化之前还需要解决的问题之一就是锂空气电池电解液的问题。

现在锂空气电池的电解质普遍采用了有机电解液，其能够高效地传导Li⁺和O₂；但有机电解液会发生严重的分解现象，随着电池循环次数的增加，电解液分解产生的副产物会不断地推积在电池的正极，从而造成电池性能下降。

锂空气电池在实用化之前还需要解决的问题之一就是锂空气电池电解液的问题。因阳极金属锂的化学性质活泼,所以锂空气电池不能直接使用普通水基电解液。因此筛选出合适的锂空气电解质是相当关键的工作。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的电解质分解造成的电池性能下降问题，提供了一种锂空气电池离子液体电解质及空气电池制备方法。本发明采用二步合成法制备1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，在氩气保护下制备得到了高纯度的离子液体，因而为成为优良电解质提供可能。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种锂空气电池离子液体电解质制备方法，包括以下步骤：

步骤1、称取质量分数为99～99.5％的N-甲基咪唑于100～120mL反应釜中，在氩气的环境中，水浴加热，在快速搅拌下加入溴乙烷，其中加入的溴乙烷和N-甲基咪唑的物质的量之比为2～1.5:1；待反应物完全变成淡黄色粘稠液体，冷却至室温，得到粗产品。

步骤2、将步骤1所述的粗产品用乙酸乙酯洗涤后除去乙酸乙酯；

步骤3、将步骤2的产品加入步骤1同类型的反应釜中，加入等量的NaBF4，其中以丙酮溶液为溶剂，在室温条件下电磁搅拌待溶液不在出现沉淀为止。

步骤4、将步骤3所述的反应后溶液进行真空抽滤，得到粘稠液体；

步骤5、将步骤4所述的粘稠液体用CH2Cl2洗涤后干燥，最终得到1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐固体。

在本发明的至少一个实施例中，所述步骤1中称取质量分数为99～99.5％的N-甲基咪唑于100～120mL反应釜中。

在本发明的至少一个实施例中，所述步骤1在快速搅拌下，用恒压分液漏斗逐滴加入溴乙烷。

在本发明的至少一个实施例中，所述步骤1中，混合物在30℃下回流8～10小时，待反应物完全变成淡黄色粘稠液体，冷却至室温

在本发明的至少一个实施例中，所述步骤1中氩气的通入速率为2～3mL/分钟。

在本发明的至少一个实施例中，所述步骤2中，将所述粗产品用乙酸乙酯洗涤后放入70～100℃的真空干燥箱中除去乙酸乙酯，