[发明专利]一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池用电解液及使用该电解液的锂电池，尤其是一种锂/亚硫酰氯电池或锂/二氧化锰电池或锂/氟化碳电池用电解液及使用该电解液的锂电池。

背景技术

锂电池以其高能、低自放电率、长储存寿命以及绿色环保等特性被广泛应用于仪器仪表、记忆电源以及军事、石油钻探等领域。

目前，市面上所见锂电池一般可分为容量型和功率型两种，前者具备较高的容量密度但其大电流放电能力较差，一般应用于以小电流长时间的工作模式。而后者则具备相对较大电流放电的能力，但其容量密度相对则较低。随着现代仪器仪表的不断发展，对电池的要求也越来越高，所以提高锂电池的高电流放电能力，就变得越来越重要。

常见的提高锂电池大电流放电能力的做法有：从改善电池反应角度，加入过渡金属大环化合物催化剂，改变电解液的还原反应机理，提高其还原反应速率，从而使整个电池反应加速，达到提高放电能力的目的。但是提高幅度有限，因为电池反应速率还受到电解液传质速率控制。还有从电池结构设计角度提高电极反应面积，采用更薄更长的极片来提高电池放电电压，但这会埋下严重的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种在不改变电池结构设计的前提下，能够有效提高电池的负载电压的锂电池用电解液；同时，本发明还提供一种采用所述电解液的锂电池。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种锂电池用电解液，所述电解液含有咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子；

所述阳离子为烷基咪唑；

所述阴离子为卤酸根离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子、乳酸根阴离子、对甲基苯磺酸根阴离子、乙酰磺酰亚胺阴离子、糖精阴离子、氨基酸类阴离子、硫酸酯类阴离子、丁二酸二异辛酯磺酸根阴离子、4,5-二硝基咪唑阴离子、5-硝基四唑阴离子中的一种。

本发明所述锂电池用电解液中添加咪唑类离子液体作为电解液添加剂，所述咪唑类离子液体包含阳离子和阴离子，所述阴离子中除卤酸根离子外其余阴离子的分子结构式如下：

咪唑类离子液体具有较宽的液体范围、较强的溶解能力、较低的蒸汽压、较合适的黏度、较高的导电性、较宽的电化学窗口等优点，这些优点使其具有广阔的应用前景。本发明所述锂电池用电解液，将咪唑类离子液体作为添加剂加入，所形成的电解液中，咪唑类离子液体可改变电池反应历程，提高阴极活性物质的还原速率，同时增大电解液的电导率，提高电解液的传质速率，两方面同时作用，所形成的电解液可有效提高锂电池的放电电压，同时还能显著提高锂电池的高温放电性能。

作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，所述阳离子为1-烷基-3-烷基咪唑。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述阳离子为1-甲基-3-乙基咪唑。应用于锂/亚硫酰氯电池中，当所述阳离子选择1-烷基-3烷基咪唑时，能够更好提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，从而更有效提高锂亚硫酰氯电池的放电电压。当所述阳离子选择1-甲基-3-乙基咪唑时，能够最有效提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，最有效地提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压。当然，当所述电解液用于其他种类的锂电池时，例如锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池时，所述阳离子也优选为1-甲基-3-乙基咪唑；当所述阳离子选择1-甲基-3-乙基咪唑时，能够显著提高锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池的负载电压和容量。

作为本发明所述锂电池用电解液的优选实施方式，应用于锂/亚硫酰氯电池时，所述阴离子为卤酸根离子。作为本发明所述锂电池用电解液的更优选实施方式，所述阴离子为四氯化铝酸根离子（AlCl₄^-）。所述阴离子选择卤酸根离子时，能够更好提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，从而更有效提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压。所述阴离子选择四氯化铝酸根离子（AlCl₄^-）时，能够最有效提高阴极活性物质的还原速率、增大电解液的电导率，最有效地提高锂/亚硫酰氯电池的放电电压。当然，当所述电解液用于其他种类的锂电池时，例如锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池时，所述阴离子优选二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子；当所述阴离子选择二（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子时，能够显著提高锂/二氧化锰电池和锂/氟化碳电池的负载电压和容量。