[发明专利]一种基于杂多酸的离子液体电解液及制备方法

说明书

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℃)；(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：

H_10-xZ_x[α-SiW₉O₃₄]，H_10-xZ_x[β-SiW₉O₃₄]，H_8-xZ_x[γ-SiW₁₀O₃₆]，H_8-xZ_x[α-SiW₁₁O₃₉]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。

本发明提供了一种基于杂多酸的离子液体电解液的制备方法，其步骤包括：

1.杂多阴离子盐的制备。

2.对杂多阴离子盐溶解于水中进行酸化。

3.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。

本发明提供的杂多阴离子离子液体及其制备技术的特点：

1.本发明提供了一种新型的离子液体，由于使用杂多阴离子作为离子液体的阴离子部分，使离子液体阴离子部分也具有可设计性，极大的丰富了离子液体的品种。

2.本发明提供的离子液体带有杂多阴离子，在溶液中杂多阴离子具有很强的吸电子能力，使介电常数增加，提高电解液的电导率。

3.本发明提供了一种新型的有机无机杂化材料，使得通常情况下固相的杂多化合物变为“无机液相”，为此提供了一种有机无机杂化材料制备的新途径。

实施例1

(1)H₆[Bmim]₄[SiW₉O₃₄]离子液体的合成

将182g钨酸钠和11g硅酸钠溶于200mL的水中，加热到80-100℃。在30分钟内向溶液中，剧烈搅拌加入130mL6M的HCl，过滤，得到溶液1。取50g固体氯化钠溶于150mL水中，然后缓缓加入到溶液1中，缓慢搅拌。反应生成白色固体，用100mL的乙醇溶液清洗3次，得到杂多阴离子盐。