[发明专利]一种用于锌空气电池的碱性离子液体电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锌空气电池的碱性离子液体电解液。

背景技术

锌空气电池的发明已经有上百年的历史，它具有能量大、容量大、能量高、工作电压平稳、使用寿命长、性能稳定、无毒无害、安全可靠、没有爆炸隐患、资源丰富、成本低廉等诸多优点，是非常优秀的储能材料。1995年以色列电燃料(Electric Fuel)有限公司首次将锌空气电池用于EV(电动汽车)上，使得锌空气电池进入了实用化阶段。美国Dreisback Electromotive公司以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙和南非等多个国家也都在EV上积极地推广应用锌空气电池。

锌空气电池(zinc air battery)，用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。但是，锌空气电池目前存在爬碱漏液的问题，长期存放过程中会发生自放电而影响电池的性能。

离子液体(也称为室温离子液体或低温熔融盐)，是由阴阳离子组成的、在室温或室温附近温度下呈液态的盐类。近年来，离子液体作为绿色溶剂，在电化学方面受到了广泛重视。离子液体具有下列特点：(1)粘度密度大，几乎没有蒸汽压，不挥发，材料相容性好；(2)热稳定性好，电导率高，电化学窗口宽；(3)设计阴阳离子可调节其它物质在离子液体中的溶解性。(4)作为电解液，既可以起溶剂作用，又可以起电解质的作用。由于离子液体本身的特性，使其能够大幅度改善锌空气电池的爬碱漏液问题。同时离子液体几乎不挥发，是一种更为绿色环保的电解液。

发明内容

本发明的目的在于使用碱性离子液体完全或者部分替代传统的碱溶液作为锌空气电池电解液，从而克服现有技术中使用碱溶液作为电解液存在的爬碱漏液的缺点，提供一种性能优良的新型电解液。

本发明提供的一种锌空气电池电解液，其特征在于：电解液含有碱性离子液体。所述碱性离子液体主要包括三种类型：一种为能够接受质子的离子液体为B型碱性离子液体；一种而能够给出电子对的离子液体为L型碱性离子液体；一种以酸碱质子理论及酸碱电子理论为基础的Lewis/复合碱性离子液体。

所述碱性离子液体阳离子包括，哌啶离子、吡咯离子、咪唑离子、季胺离子、季膦离子、氨基酸酯离子、胍离子。

所述的碱性离子液体阳离子中的部分基团可以被碳原子数为1～6的烯基或酰基取代。

所述的B型碱性离子液体阴离子选自以下基团：CO₃^2-、OH、HSO₄、H₂PO₄。

所述的L型碱性离子液体阴离子选自以下基团：乳酸根、羧酸根、二氰胺根、溴基或氟基。

本发明可以由碱性离子液体与水混合作为锌空气电池的电解液，其中碱性离子液体的含量为0-80％。

或者由碱性离子液体与20％-50％的氢氧化钾或氢氧化钠溶液混合作为锌空气电池的电解液，其中碱性离子液体的含量为0-20％。

本发明的电解液可与电芯组合用于锌空气电池中。

本发明的有益效果是：在使用碱性离子液体完全或者部分替代传统的碱溶液，作为锌空气电池电解液。能够有效地降低锌空气电池存在的爬碱漏液的问题，提高电池的寿命和电池性能。

具体实施方式

本项发明将结合以下实例进一步说明，但并不仅限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围内，变化实施都包含在本发明的技术范围之内。

实施例1

电解液氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体的合成

分别取0.5mol[bmim]Br、0.5mol氢氧化钾，加入100ml的无水二氯甲烷作溶剂，室温条件下进行磁力搅拌10h，将生成的沉淀过滤后旋转蒸发除去溶剂，用乙醚洗涤离子液体若干次，再真空干燥除水得碱性离子液体[bmim]OH。

实施例2

电解液氢氧化1-甲基-3-(2-(1’-哌啶基))乙基咪唑离子液体的合成