專(zhuān)利名稱(chēng)：包括陰離子表面活性劑的離子液體電解質(zhì)及包括其的電化學(xué)裝置如蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體電解質(zhì)，尤其涉及一種包括離子液體溶劑、導(dǎo)電鹽和陰離子 表面活性劑的電解質(zhì)。因此，根據(jù)本發(fā)明所述的液體電解質(zhì)可稱(chēng)為離子液體電解質(zhì)。更具體地本發(fā)明涉及一種用于可再充電鋰蓄電池(或鋰二次電池)包括離子液體 溶劑和鋰鹽的電解質(zhì)。本發(fā)明還涉及一種電化學(xué)裝置或系統(tǒng)，例如，可再充電蓄電池(或二次電池)，特 別是包括這種電解質(zhì)的一次鋰蓄電池(電池)或鋰離子蓄電池(電池)。特別是，本發(fā)明可用于電化學(xué)存儲(chǔ)，蓄電池或電池，尤其是鋰蓄電池或電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常，本發(fā)明所述的技術(shù)領(lǐng)域可定義為電解質(zhì)配制(或配方)的技術(shù)領(lǐng)域，具體為 離子液體電解質(zhì)的配制，即包括離子液體溶劑和溶質(zhì)(如導(dǎo)電鹽)的溶液，離子導(dǎo)電機(jī)構(gòu)在 溶液中起作用。對(duì)于尤其受關(guān)注的鋰蓄電池或電池，其通常由下列組件構(gòu)成-兩個(gè)電極，即正極和負(fù)極。正極通常包括作為電化學(xué)活性材料的鋰插層材料 (intercalation material)，例如，鋰鹽化過(guò)渡金屬、橄欖石(LiFeP04)或尖晶石(例如， LiNitl5Mnli5O4尖晶石)的層狀氧化物。負(fù)極通常包括用于一次蓄電池、電池的作為電化學(xué) 活性材料的金屬鋰，或插層材料(例如，石墨碳(Cgr))，或用于基于鋰離子技術(shù)的蓄電池、 電池的鋰鹽化鈦氧化物(Li4Ti5O12),-集電器，其中，通常用于負(fù)極的為銅，或用于正極的為鋁，集電器可流通電子，并 因此在外部電路中形成電子傳導(dǎo)，-電解質(zhì)，其中進(jìn)行離子傳導(dǎo)以確保鋰離子從一個(gè)電極傳到另一個(gè)，-隔膜，可避免電極相互接觸形成短路。隔膜可為微孔聚合物膜。特別地，蓄電池或電池具有如圖1所示的紐扣電池的形狀。用于現(xiàn)有鋰或鋰離子蓄電池或電池的電解質(zhì)為液體電解質(zhì)，其由通常是碳酸鹽的 有機(jī)溶劑的混合物組成，鋰鹽溶解于其中。因此，最新的有機(jī)溶劑為碳酸酯，可為環(huán)狀，或不是環(huán)狀的，例如，碳酸乙烯酯 (EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸亞乙烯酯(VC)。盡管 有很好的產(chǎn)率，但是這些有機(jī)電解質(zhì)具有安全方面的問(wèn)題。實(shí)際上，這些電解質(zhì)易燃、易揮 發(fā)，在有些情況下它們會(huì)造成火災(zāi)和爆炸。此外，由于其揮發(fā)性，這些電解質(zhì)不能在大于60 攝氏度的情況下使用；它們會(huì)造成鋰蓄電池膨脹并弓I起鋰蓄電池爆炸。在電解質(zhì)中添加的鋰鹽通常選自下列鹽〇LiPF6 六氟磷酸鋰，〇LiPF4 四氟硼酸鋰，
〇LiAsF6 六氟砷酸鋰，〇LiClO4 高氯酸鋰，〇LiBOB 雙草酸硼酸鋰〇LiTFSI 雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(imidine)鋰，〇LiBeti 雙(全氟乙基磺酰基)酰亞胺(imidine)鋰，〇LiFSI 雙(氟磺酰基)酰亞胺(imidine)鋰，〇或通式為L(zhǎng)i [N(SO2CnFari) (SO2CmFart)]的鹽，其中，η和m相同或不同，并且為 1-10之間的自然整數(shù)，優(yōu)選在1-5之間。為了克服安全問(wèn)題，特別是由于這些液體電解質(zhì)的機(jī)溶劑具有低熱穩(wěn)定性、高蒸 汽壓和低著火點(diǎn)從而存在易燃的問(wèn)題，建議用離子液體取而代之。離子液體可以定義為包括陽(yáng)離子和陰離子的液體鹽。因此，離子液體通常由提供 正電荷的大體積的有機(jī)陽(yáng)離子和與之相關(guān)的提供負(fù)電荷的無(wú)機(jī)陰離子組成。并且，正如其 名字那樣，離子液體通常在0至200攝氏度特別是在室溫附近的范圍內(nèi)為液體狀態(tài)，因此， 也被稱(chēng)為室溫離子液體(RTIL)。通過(guò)離子液體多樣性使得其可形成許多種電解質(zhì)。但是，還存在更受關(guān)注的離子 液體族。這些族根據(jù)使用的陽(yáng)離子的類(lèi)型分成許多類(lèi)。特別需要提及下列陽(yáng)離子〇二或三取代的咪唑鐺陽(yáng)離子，〇季銨，〇二烷基哌啶鐺，〇二烷基吡咯烷鐺，〇二烷基吡唑鐺，〇烷基吡啶鐺，〇四烷基鱗，〇三烷基锍。常見(jiàn)的相關(guān)陰離子為具有離域電荷的陰離子，例如，BFp B (CN) 4_、CH3BF3.、 CH2CHBF3\ CF3BFf、m-CnF2n+1BF3\ PFf、CF3CO2; CF3SOf、N (SO2CF3) N(COCF3) (SOCF3) \ N (CN) 2、C (CN) ” SCN\ SeCN\ CuC 1” AlCl4-等。則離子液體電解質(zhì)由起溶劑作用的離子液體和導(dǎo)電鹽(例如，鋰鹽)構(gòu)成。離子液體電解質(zhì)由于其熱穩(wěn)定性好(例如，對(duì)于1-丁基-3-甲基咪唑鐺四氟硼酸 酯(BMIBF4)和LiBFJ^g合物為450攝氏度)，液相范圍大，不易燃，以及非常低的蒸汽壓 力，在所有鹽的電化學(xué)應(yīng)用中從安全性方面來(lái)看備受關(guān)注。文獻(xiàn)[1]描述了包括1-乙基-甲基咪唑鐺四氟硼酸鹽，以及二茂鐵，四硫富瓦烯 或LiBF4的電解質(zhì)，其中，1-乙基-3-甲基咪唑鐺四氟硼酸鹽在室溫下為離子液體。在電解質(zhì)中，可把傳統(tǒng)的液體有機(jī)溶劑和文獻(xiàn)[2]描述的離子液體相結(jié)合，該離 子液體涉及一種用于鋰離子電池的電解質(zhì)，其包括1-丁基-3-甲基咪唑鐺四氟硼酸鹽， Y - 丁內(nèi)酯和四氟硼酸鋰的混合物，其中，1-丁基-3-甲基咪唑鐺四氟硼酸鹽在室溫下為離 子液體。文獻(xiàn)[3]提到了基于1-丁基-3-甲基咪唑鐺四氟硼酸鹽(BMIBF4)的電解質(zhì)和 1-乙基-3-甲基咪唑鐺四氟硼酸鹽(EMIBF4)在具有尖晶石電極的鋰離子電池中的應(yīng)用。
但是，在包括離子液體和導(dǎo)電鹽(例如，鋰鹽)的混合物的電解質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的 現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)造成若干問(wèn)題和弊端。因此，隨著鋰鹽濃度的增加，離子導(dǎo)電性會(huì)降低，并且粘性會(huì)增加。另外，這些混合 物中鋰的擴(kuò)散系數(shù)隨鋰鹽含量的增加而降低。實(shí)際上，混合物會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)化，導(dǎo)致鋰離子的 移動(dòng)性降低。這些電解質(zhì)中鋰的擴(kuò)散系數(shù)小于形成離子液體的陽(yáng)離子的擴(kuò)散系數(shù)。因此，在離 子液體的鋰陽(yáng)離子和陰離子之間存在競(jìng)爭(zhēng)。離子液體的陽(yáng)離子更快到達(dá)帶負(fù)電荷的電極表 面，并阻斷了鋰離子和表面之間的通路，鋰離子不能嵌入到電極插層材料中。因此不能發(fā)生 電化學(xué)反應(yīng)，從而影響使用該電解質(zhì)的電池的性能。文獻(xiàn)[6]就該現(xiàn)象進(jìn)行了討論。因此，考慮到上述問(wèn)題，需要一種離子液體電解質(zhì)，即包括作為溶劑的離子液體和 導(dǎo)電鹽(例如，鋰鹽)的電解質(zhì)，其在電化學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用和使用的時(shí)候，不會(huì)對(duì)電化學(xué)反應(yīng)及 其效果產(chǎn)生負(fù)面影響。尤其是，需要在蓄電池或電池(例如，可再充電鋰蓄電池或鋰二次電池)中使用的 時(shí)候不會(huì)降低其能力的離子液體電解質(zhì)。也就是說(shuō)，需要一種離子液體電解質(zhì)，其具有離子液體電解質(zhì)的所有優(yōu)點(diǎn)，特別是 在安全使用方面的優(yōu)點(diǎn)，且不具備有關(guān)離子(例如，鋰離子)移動(dòng)性、離子(例如，鋰離子) 擴(kuò)散系數(shù)以及造成蓄電池性能不佳方面的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種離子液體電解質(zhì)，其包括離子液體和導(dǎo)電鹽，其可滿足 上述要求。本發(fā)明的目的還在于提供一種離子液體電解質(zhì)，其不會(huì)有現(xiàn)有技術(shù)離子液體電解 質(zhì)的弊端、缺陷、限制和缺點(diǎn)，并解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的以及其他目的通過(guò)一種離子液體電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)，該離子液體 電解質(zhì)包括式C+A—所示的至少一種離子液體和至少一種導(dǎo)電鹽，其中，C+表示陽(yáng)離子，Α—表 示陰離子，其特征在于，該電解質(zhì)還包括至少一種陰離子表面活性劑。陰離子表面活性劑可選自烷基和烷芳基硫酸鹽；肥皂(例如，脂肪酸的鈉鹽) ’焼 基苯磺酸鹽(ABQ ；醇硫酸鹽；烷基硫酸鹽醇；磷酸鹽(酯)；纖維素膠(例如，羧甲基纖維 素鈉)及其混合物。優(yōu)選地，陰離子表面活性劑選自烷基硫酸鹽，例如，十二烷基硫酸鈉(SDQ、羧甲基 纖維素鈉和硬脂酸鈉。根據(jù)本發(fā)明所述的離子液體電解質(zhì)可僅包括至少一種陰離子表面活性劑，但其還 可包括至少一種不是陰離子表面活性劑的其他表面活性劑，選自陽(yáng)離子表面活性劑、非離 子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。非離子表面活性劑可選自(聚)乙氧基化和/或(聚)丙氧基化醇和(特別是 C8-C9)烷基酚(alkyl phenols)、多元醇酯、蔗糖酯、脂肪烷醇酰胺、環(huán)氧乙烷/氧化丙烯物 共聚物及其混合物。優(yōu)選地，非離子表面活性劑選自TRITON X，例如，結(jié)構(gòu)式如下所示的Triton x-ioo，其是聚乙氧基化辛基苯酚，Tergitol L(陶氏化學(xué))，其是環(huán)氧乙烷/氧化丙烯共聚物，和Tergitol NP (陶氏化學(xué))，其屬于聚乙氧基化烷基苯酚，更具體地說(shuō)，聚乙氧基化壬 基苯酚的族?，F(xiàn)有技術(shù)從未描述過(guò)根據(jù)本發(fā)明所述的離子液體電解質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明所述的離子液體電解質(zhì)與現(xiàn)有技術(shù)的離子液體電解質(zhì)之間的本質(zhì)區(qū) 別在于其具有陰離子表面活性劑，或表面活化劑。表面活性劑(tenside)通常用于制作蓄電池、電池的電極，但是表面活性劑，特別 是陰離子表面活性劑在液體電解質(zhì)中使用從未被提及或教導(dǎo)，更不用說(shuō)在離子液體電解質(zhì) 中使用。電極由與離子電解質(zhì)完全不同的材料組成，并且電極中的問(wèn)題與電解質(zhì)，特別是離 子液體電解質(zhì)中形成的問(wèn)題完全不同。出乎意料的是，與同樣的不包括任何陰離子表面活性劑的離子液體電解質(zhì)相比， 人們發(fā)現(xiàn)通過(guò)在離子液體電解質(zhì)中添加陰離子表面活性劑或表面活性劑可大幅提高導(dǎo)電 鹽的陽(yáng)離子(例如，鋰陽(yáng)離子)的移動(dòng)性，和該陽(yáng)離子的擴(kuò)散系數(shù)。與使用類(lèi)似電解質(zhì)但不具有任何陰離子表面活性劑的電化學(xué)系統(tǒng)(例如，蓄電 池、電池)的性能相比，使用根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)的電化學(xué)系統(tǒng)(例如，蓄電池)的性能，尤 其是實(shí)際能力得到了提高。根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)不具有現(xiàn)有技術(shù)的離子液體電解質(zhì)的弊端，特別是不會(huì)出現(xiàn) 使用這些電解質(zhì)的電化學(xué)裝置(例如，蓄電池、電池)性能降低的情況。根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)提供了一種解決現(xiàn)有技術(shù)中離子液體電解質(zhì)遇到的問(wèn)題的 方案，并始終具有電解質(zhì)應(yīng)有的安全、不易燃和低蒸汽壓力等優(yōu)點(diǎn)，此處電解質(zhì)的溶劑為離 子液體。有利的是，離子液體的陽(yáng)離子C+選自有機(jī)陽(yáng)離子。因此，離子液體的陽(yáng)離子C+可選自水合氫離子、氧鐺、銨、脒鐺、鱗(phosphonium)、 脲鐺、硫脲鐺、胍鐺、锍、膦鐺(phospholium)、磷鐺(phosphorolium)、碘鐺、碳鐺陽(yáng)離子；雜 環(huán)陽(yáng)離子，例如吡啶鐺、喹啉鐺、異喹啉鐺、咪唑鐺、吡唑鐺、咪唑啉鐺、三唑鐺、噠嗪鐺、嘧啶 鐺、吡咯烷鐺、噻唑鐺、噁唑鐺、吡嗪鐺、哌嗪鐺、哌啶鐺、吡咯鐺、吡啶鐺(pyrizinium)、吲哚 鐺、喹喔啉鐺、硫代嗎啉鐺、嗎啉鐺、吲哚啉鐺陽(yáng)離子；及其互變異構(gòu)形式。有利的是，離子液體的陽(yáng)離子C+選自未取代或取代的咪唑鐺(例如二、三、四和五 烷基咪唑鐺)；季銨；未取代或取代的哌啶鐺(例如二烷基哌啶鐺)；未取代或取代的吡咯 烷鐺(例如二烷基吡咯烷鐺)；未取代或取代的吡唑鐺(例如二烷基吡唑鐺)；未取代或取 代的吡啶鐺(例如烷基吡啶鐺)M (例如四烷基鱗)；琉(例如三烷基锍)；及其互變異構(gòu) 形式。優(yōu)選地，離子液體的陽(yáng)離子C+選自哌啶鐺(例如二烷基哌啶鐺)；季銨(例如具有 四個(gè)烷基的季銨)；咪唑鐺(例如二、三、四和五取代的咪唑鐺，如二，三，四和五烷基咪唑 鐺)；及其互變異構(gòu)形式。離子液體的陰離子Α—可選自鹵化物，例如，Cr、BF4\ B (CN) CH3BF3^ CH2CHBFp CF3BF^ Hi-CnFartBF3In 為 1-10 之間的整數(shù))、PFf、CF3CO2^ CF3SO3^ N(SO2CF3)” N(COCF3) (SOCF3) \ N (CN) 2、C (CN) ” SCN\ SeCN\ CuCl2-和 A1C1”優(yōu)選地，離子液體的陰離子A_選自BF4-和TFSI-(N(SO2CF3)2)。優(yōu)選地，離子液體包括選自哌啶鐺、季銨和咪唑鐺的陽(yáng)離子C+和選自BF4-*TFSI-(N(SO2CF3)2O的相關(guān)陰離子。尤其優(yōu)選地，離子液體為BMIBF4或1_ 丁基_3_甲基咪唑鐺四氟硼酸鹽。有利的是，導(dǎo)電鹽選自鋰鹽。因此，導(dǎo)電鹽可選自LiPF6 六氟磷酸鋰，LiBF4 四氟硼酸鋰，LiAsF6 六氟砷酸 鋰，LiClO4:高氯酸鋰，LiBOB 雙草酸硼酸鋰，LiFSI 雙(氟磺?；?酰亞胺鋰，或通式為 Li[N(S02CnF2n+1) (SO2CmFart)]的鹽，其中，η和m相同或不同，并為1_10之間的自然整數(shù)，例 如LiTFSI 雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺鋰，或LiN(CF3SO2)2，或LiBeti 雙(全氟乙基磺 ?；?酰亞胺鋰，LiODBF, LiB (C6H5)、LiCF3SO3^ LiC(CF3SO2) 3(LiTFSM)，及其混合物。優(yōu)選地，導(dǎo)電鹽選自LiTFSI、LiPF6、LiFSI、LiBF4及其混合物。根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)，每摩爾離子液體溶劑，可以包括0.001-0. 5摩爾陰離子表 面活性劑，優(yōu)選為約0.1摩爾。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)可包括0. l-10mol/L的導(dǎo)電鹽。根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)還可包括至少一種有機(jī)鹽，例如，電解質(zhì)領(lǐng)域的技術(shù)人員常 規(guī)使用的導(dǎo)電鹽?？蛇x的有機(jī)溶劑特別地可降低電解質(zhì)的粘性。但是，根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)可僅由離子電解質(zhì)、導(dǎo)電鹽和表面活性劑構(gòu)成。尤其優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明所述的離子液體電解質(zhì)在離子液體溶劑BMIBF4和SDS的 等摩爾混合物中包括1. 6mol/L的LiPF6。本發(fā)明還涉及一種電化學(xué)裝置或系統(tǒng)，其包括上述離子液體電解質(zhì)。該電化學(xué)系統(tǒng)尤其可以是可再充電電化學(xué)蓄電池(或二次電化學(xué)電池)，例如，包 括上述離子液體電解質(zhì)、正極和負(fù)極的鋰蓄電池(或電池)。蓄電池(或電池)特別地可具有紐扣電池的形狀。


下面將結(jié)合附圖示例性而非限制性地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中，圖1為蓄電池、電池的垂直剖面示意圖，其為紐扣電池的形式并包括根據(jù)本發(fā)明 的電解質(zhì)，例如，待測(cè)的電解質(zhì)，如實(shí)施例1或2制備的電解質(zhì)。
具體實(shí)施例方式通常，本說(shuō)明書(shū)尤其涉及一個(gè)實(shí)施例，其中，離子液體電解質(zhì)為可再充電鋰蓄電池 (鋰二次電池)的離子液體電解質(zhì)，但是，非常明顯的是，如果需要，以下的說(shuō)明可輕易擴(kuò)展 為可用于任意電化學(xué)裝置或系統(tǒng)的任意離子液體電解質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明所述的離子液體電解質(zhì)包括用作溶劑的式C+A—所示的至少一種離子 液體，其中，C+表示陽(yáng)離子，Α—表示陰離子、至少一種導(dǎo)電鹽，以及至少一種陰離子表面活性 劑。至少一種離子液體表示根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)可包括一種離子液體或它可包括多 種離子液體，這些離子液體例如可通過(guò)構(gòu)成電解質(zhì)的陽(yáng)離子和/或陰離子的性質(zhì)來(lái)區(qū)分。同樣，至少一種導(dǎo)電鹽和至少一種陰離子表面活性劑表示根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)可 分別包括一種或多種導(dǎo)電鹽以及一種或多種陰離子表面活性劑。根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)的離子液體用作導(dǎo)電鹽的溶劑。液體通常表示離子液體溶劑在0至200攝氏度，特別是室溫附近，即15至30攝氏度，優(yōu)選地20至25攝氏度的范圍內(nèi) 為液體狀態(tài)。對(duì)于離子液體的陽(yáng)離子C+的選擇沒(méi)有任何限制。優(yōu)選地，陽(yáng)離子C+選自有機(jī)陽(yáng)離子，特別是大的有機(jī)陽(yáng)離子，即包括有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域 的技術(shù)人員了解的具有顯著位阻的基團(tuán)的陽(yáng)離子。因此，離子液體的陽(yáng)離子C+可選自水合氫離子、氧鐺、銨、脒鐺、鱗、脲鐺、硫脲鐺、 胍鐺、锍、膦鐺、磷鐺、碘鐺、碳鐺陽(yáng)離子；雜環(huán)陽(yáng)離子，及這些陽(yáng)離子的互變異構(gòu)形式。雜環(huán)陽(yáng)離子的意思是從雜環(huán)衍生的陽(yáng)離子，即包括一個(gè)或多個(gè)通常選自N、0、P和 S的雜原子的環(huán)。這些雜環(huán)可為飽和、非飽和或芳香族的，并且它們還可與一個(gè)或多個(gè)其他雜環(huán)和/ 或一個(gè)或多個(gè)其他飽和、非飽和或芳香族的碳環(huán)稠合。也就是說(shuō)，這些雜環(huán)可以是單環(huán)的或多環(huán)的。這些雜環(huán)還可與一個(gè)或多個(gè)取代基取代，優(yōu)選地選自具有1-20個(gè)碳原子的直鏈 或支鏈烷基，例如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基和叔丁基；具有3-7個(gè)碳原 子的環(huán)烷基；具有1-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烯基；具有1-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈炔 基；具有6-10個(gè)碳原子的芳基，例如，苯基；烷(1-20個(gè)碳原子)芳基(6-10個(gè)碳原子)，例
如芐基。雜環(huán)陽(yáng)離子可選自吡啶鐺、喹啉鐺、異喹啉鐺、咪唑鐺、吡唑鐺、咪唑啉鐺、三唑鐺、 噠嗪鐺、嘧啶鐺、批咯烷鐺、噻唑鐺、噁唑鐺、批嗪鐺、哌嗪鐺、哌啶鐺、批咯鐺、批啶鐺、Π引哚 鐺、喹喔啉鐺、硫代嗎啉鐺、嗎啉鐺和吲哚啉鐺陽(yáng)離子。這些陽(yáng)離子可以如上所述可選取代。雜環(huán)陽(yáng)離子還包括這些陽(yáng)離子的互變異構(gòu)形式。雜環(huán)陽(yáng)離子的實(shí)例如下，其中，雜環(huán)陽(yáng)離子可形成根據(jù)本發(fā)明所述的電解液的離 子液體溶劑的陽(yáng)離子C+。咪唑鐺IH-吡唑鐺3Η-吡唑鐺4Η-吡唑鐺1_吡唑啉鐺
權(quán)利要求
1.一種離子液體電解質(zhì)，包括式C+A—所示的至少一種離子液體和至少一種導(dǎo)電鹽，其 中，C+表示陽(yáng)離子，A_表示陰離子，其特征在于，所述電解質(zhì)還包括至少一種陰離子表面活 性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)，其中，所述陰離子表面活性劑選自烷基硫酸鹽和烷 芳基硫酸鹽；肥皂如脂肪酸的鈉鹽；烷基苯磺酸鹽(ABQ ；醇硫酸鹽；醇烷基硫酸鹽；磷酸 鹽；纖維素膠如羧甲基纖維素鈉；及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解質(zhì)，其中，所述陰離子表面活性劑選自烷基硫酸鹽如 十二烷基硫酸鈉(SDQ、羧甲基纖維素鈉和硬脂酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，還包括選自陽(yáng)離子表面活性劑、非離子 表面活性劑和兩性離子表面活性劑的至少一種其他表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解質(zhì)，其中，所述非離子表面活性劑選自(聚)乙氧基化 和/或(聚)丙氧基化醇，和(特別是C8-C9)烷基酚、多元醇酯、蔗糖酯、脂肪烷醇酰胺、烯 化氧/氧化丙烯共聚物，及其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解質(zhì)，其中，所述非離子表面活性劑選自TRITON X如 Triton X_100、Tergitol L 和 Tergitol NP。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體的陽(yáng)離子C+選自有 機(jī)陽(yáng)離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體的陽(yáng)離子C+選自水合氫離子、氧 鐺、銨、脒鐺、鱗、脲鐺、硫脲鐺、胍鐺、锍、膦鐺、磷鐺、碘鐺、碳鐺；和雜環(huán)陽(yáng)離子如吡啶鐺、喹 啉鐺、異喹啉鐺、咪唑鐺、吡唑鐺、咪唑啉鐺、三唑鐺、噠嗪鐺、嘧啶鐺、吡咯烷鐺、噻唑鐺、噁 唑鐺、吡嗪鐺、哌嗪鐺、哌啶鐺、吡咯鐺、吡啶鐺、吲哚鐺、喹喔啉鐺、硫代嗎啉鐺、嗎啉鐺、和 吲哚啉鐺陽(yáng)離子；及其互變異構(gòu)形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體的陽(yáng)離子C+選自未取代或取代 的咪唑鐺，例如二-、三-、四-和五-烷基咪唑鐺；季銨；未取代或取代的哌啶鐺，例如二烷 基哌啶鐺；未取代或取代的吡咯烷鐺，例如二烷基吡咯烷鐺；未取代或取代的吡唑鐺，例如 二烷基吡唑鐺；未取代或取代的吡啶鐵，例如烷基吡啶鐺；鱗，例如四烷基鱗；琉，例如三烷 基锍；及其互變異構(gòu)形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體的陽(yáng)離子C+選自哌啶鐺，例如 二烷基哌啶鐺；季銨，例如帶有四個(gè)烷基的季銨；咪唑鐺，例如二 _、三_、四-和五-取代的 咪唑鐺，如二 _、三_、四-和五-烷基咪唑鐺；及其互變異構(gòu)形式。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體的陰離子A-選自 鹵化物，例如 Cr、BFp B (CN)廠、CH3BFp CH2CHBFp CF3BF3\ m_CnF2n+1BF3-，其中 η 為整數(shù)，使 得 1 彡 η 彡 10，PFp CF3COp CF3SOp N (S02CF3)” N (COCF3) (SOCF3) \ N (CN) C (CN) SCN\ SeCN\ CuCl2-和 A1C1”
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體的陰離子A-選自BF4-* TFSI-(N (SO2CF3) 。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體包括選自哌啶鐺、 季銨和咪唑鐺的陽(yáng)離子C+和選自BF4_和TFSI-(N(SO2CF3)2)的相關(guān)陰離子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電解質(zhì)，其中，所述離子液體為BMIBF4或1-丁基-3-甲基 咪唑鐺四氟硼酸鹽。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，其中，所述導(dǎo)電鹽選自鋰鹽。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解質(zhì)，其中，所述導(dǎo)電鹽選自LiPF6六氟磷酸鋰， LiBF4 四氟硼酸鋰，LiAsF6 六氟砷酸鋰，LiClO4 高氯酸鋰，LiBOB 雙草酸硼酸鋰，LiFSI 雙(氟磺?；?酰亞胺鋰，通式為L(zhǎng)i[N(S02CnF2n+1) (SO2CmFart)]的鹽，其中，η和m相同 或不同，并為1-10之間的自然整數(shù)，例如LiTFSI 雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺鋰或 LiN(CF3SO2)2，或 LiBeti 雙(全氟乙基磺?；?酰亞胺鋰，LiODBF，LiB (C6H5), LiCF3SO3, LiC (CF3SO2) 3 (LiTFSM)，及其混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電解質(zhì)，其中，所述導(dǎo)電鹽選自LiTFSI、LiPF6,LiFSi, LiBF4,及其混合物。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，每摩爾離子液體溶劑，其包括 0. 001-0. 5摩爾陰離子表面活性劑。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，包括0.l-10mol/L的導(dǎo)電鹽。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，還包括至少一種有機(jī)溶劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到19中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，由所述離子電解質(zhì)、所述導(dǎo)電鹽、所 述陰離子表面活性劑和所述其他可選表面活性劑構(gòu)成。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液體電解質(zhì)，其在離子液體溶劑BMIBF4和SDS 的等摩爾混合物中包括1. 6mol/L的LiPF6。
23.包括根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)的電化學(xué)系統(tǒng)。
24.可再充電電化學(xué)蓄電池(或二次電化學(xué)電池)，尤其是鋰蓄電池(或電池)，包括根 據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)、正極和負(fù)極。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的蓄電池(或電池)，其為紐扣電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子液體電解質(zhì)，包括式C+A-所示的至少一種離子液體和至少一種導(dǎo)電鹽，其中，C+表示陽(yáng)離子，A-表示陰離子，其特征在于，該離子液體電解質(zhì)還包括至少一種陰離子表面活性劑。本發(fā)明還涉及包括該電解質(zhì)的電工系統(tǒng)和電化學(xué)蓄電池，尤其是鋰蓄電池，例如，紐扣電池。
文檔編號(hào)H01G11/06GK102089924SQ200980126750
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者內(nèi)莉·吉?jiǎng)诘? 埃萊娜·勞奧爾特, 埃里克·柴內(nèi)特 申請(qǐng)人:國(guó)立科學(xué)研究中心, 法國(guó)原子能及替代能源委員會(huì)