[发明专利]一种锂电池

说明书

本发明涉及一种锂电池，含有耐高压离子液体锂电池电解质，耐高压离子液体锂电池电解质包括离子液体和锂盐，离子液体由阳离子和阴离子组成，阳离子的结构通式为：式中，R₁为烷基，R₂为供电子基团，n为0～9之间的整数；阴离子为选自PF₆^‑、BF₄^‑、ClO₄^‑、N(CF₃SO₂)₂^‑、CF₃SO₃^‑、C₂BF₂O₄^‑和BF₂O₄^‑中的一种或多种；锂盐在耐高压离子液体锂电池电解质中的摩尔浓度为0.5～5.0mol/L。本发明通过在特定种类的离子液体中溶解不同的锂盐而获得耐高电压的电解质，不仅具有优异的耐高电压、耐高温、安全性和可靠性提高的优点，还表现出成本低、易合成和高离子电导率、低界面电阻的优点，适用于在锂电池中的大规模应用；其具有比较好的稳定性，耐高温，锂离子迁移数高，将其用于高电压锂金属二次电池，能大幅提高其循环性能和安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种耐高压离子液体锂电池电解质及锂电池。

背景技术

锂离子电池如今是电脑、iPad、手机等便携式电子设备的主要结构单元，主要是因其具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、放电电压稳定、充放电快速和环保等优点。然而，随着社会的发展，对于锂离子电池的要求也就要来越高，例如寻求更高的功率密度、能源密度、电池的快速充电成为了许多科研探究的方向。

因为电池所提供的功率和能量与工作电压成正比，所以为了解决上述问题，提高电池的电压是最简单直接方法。传统的电极材料，例如LiCoO₂(3.9V)，LiMn₂O₄(4.1V)，LiFePO₄(3.5V)有着相对较低的氧化还原电压，进而限制了电池的性能。如今商业化的锂离子电解质适用电压在4.5V以下，高于4.5V电解质将会发生分解。例如商业化的有机碳酸脂类电解质在高压下易于氧化分解，导致电池性能快速衰退。因此，研究制备能够耐受高电压的锂离子电解质对于发展高能量密度、高功率密度、快速充电电池具有极其重要的意义。具有尖晶石结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有4.7V左右的氧化还原电压，以及高的功率密度(1C＝145mAh g-1)，本发明的电池为LiNi_0.5Mn_1.5O₄。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种耐高压离子液体锂电池电解质及锂电池。

离子液体是一种室温熔融盐，其优良的耐高温、不易燃、难挥发、电化学稳定性能，可以人工精准调控其分子结构。离子液体电解质由于可以同时兼顾良好的离子传导的动力学及高离子浓度的要求而被认为是一种具有潜力的电解质。因此，将离子液体与适当的锂盐混合制备成耐高电压锂离子电池电解质，是一种可行的思路。不仅具有优异的枝晶生长抑制、安全性和可靠性提高的优点，还表现出良好的锂离子电导率，热稳定性、电极电解质兼容性；有助于电极电解质界面膜SEI的生成，因此，在高电压、高功率锂金属电池中具有巨大的应用前景。