[发明专利]一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液及其制备方法。

技术背景

电解液是锂离子电池和超级电容不可或缺的关键材料，电解液影响电池中锂离子的迁移，对电池的容量、充放电性能、循环性能都有明显作用。已有的锂离子电池电解液由无机盐（例如LiPF₆）溶剂、添加剂等组成的溶液，其与锂电池正极片、负极片、隔膜组成体系，应用于锰酸锂（微米极）、磷酸铁锂或钴酸锂等锂离子电池。超级电容的电解液由不同无机盐（例如(NH₄)₂SO₄、Na₂SO₄、KCl、KNO₃中的一种或几种）组成的饱和溶液，其与电容的双电极片、隔膜组成体系，应用于锰基、贵金属氧化物或碳材料的超级电容器。

由于锂离子电池和超级电容属于两种不同体系的电源，因此目前还没有一种电解液既适用于纳米锰酸锂基锂离子电池，又适用于纳米针状二氧化锰基超级电容。锂离子电池电解液的电化学窗口电位为2.5-5V，超级电容的电化学窗口电位为0.2-3V，现有的电解液不能同时满足上述两种电源电化学窗口电位要求。锂离子电池使用过程中，电解液中的锂离子能够快速迁移，而超级电容的电解液则不能做到这一点；超级电容是功率型电池，其电解液能够耐高电流充放电，而锂离子电池的电解液不能做到这一点。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液及其制备方法。所述锂离子电池和超级电容用双功能电解液既适用于纳米锰酸锂基锂离子电池，又适用于纳米针状二氧化锰基超级电容的双功能电解液，提高电解液的通用性能，为锂离子电容型动力电池提供一种新的电解液。

本发明提供了一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液，是由以下的两组原料制备而成的：包括多元酯基溶液与无机锂盐离子溶液。

第一组为酯基离子体母液，包括6-15重量份的有机碳酸酯类溶剂和1-4重量份的线性羧酸脂类溶剂；

第二组为无机锂盐离子溶液，为2-6重量份的重量百分比为0.1-10%的无机锂盐离子溶液。

所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，是由以下的两组原料制备而成的：

第一组为酯基离子体母液，包括9重量份的有机碳酸酯类溶剂和3重量份的线性羧酸脂类溶剂；

第二组无机锂盐离子溶液，为4重量份的重量百分比为0.1-10%的无机锂盐离子溶液。

所述的机碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或一种以上的混合物；

所述的线性羧酸脂类溶剂包括乙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、两酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或一种以上的混合物。

所述的锂离子液体由无机锂盐溶解于锂离子溶剂中制成；

所述的无机锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟磺酰锂、二（三氟磺酰基）亚胺锂中的一种或一种以上的混合物；

所述的锂离子溶剂包括 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸、1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或一种以上的混合物。

本发明提供了一种锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其制备方法包括以下步骤：

A、将有机碳酸酯类溶剂、线性羧酸脂类溶剂和锂离子溶剂分别在60-85℃真空条件下除湿18-48小时；

B、酯基离子体母液制备：将有机碳酸酯类溶剂和线性羧酸脂类溶剂混合搅拌均匀，搅拌过程中注意保持干燥，搅拌均匀后保持干燥待用；

C、将无机锂盐在60-85℃真空除湿18-48小时；

D、将无机锂盐按重量比放入锂离子溶剂中，真空条件下搅拌使无机锂盐溶解完全，静置使得混合溶液分为上下两层，加入二氯甲烷萃取，萃取出下层溶液，然后用旋转蒸发法除去二氯甲烷制成无机锂盐离子液体；  

E、将多元酯基母液与无机锂盐离子液体混合，真空条件下搅拌混合均匀，即得。

所述的锂离子电池和超级电容用双功能电解液，其制备方法包括以下步骤：

A、将有机碳酸酯类溶剂、线性羧酸脂类溶剂和锂离子溶剂分别在75℃真空条件下除湿24小时，真空度控制在5×10^-5Pa，水氧含量小于5ppm；