[发明专利]用于高电压电池组用途的离子液体电解质

说明书

提供一种离子液体电解质组合物。所述离子液体电解质组合物包括离子液体、导电盐和任选稳定剂。所述稳定剂是氧化剂、界面添加剂、助溶剂或其组合。

引言

这一节提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

高能量密度电化学电池，如锂离子电池组、锂金属电池组和锂硫电池组可用于各种消费品和车辆，如混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)。典型的锂离子、锂金属和锂硫电池组包含阴极（即正极）、阳极（即负极）、电解质和隔离件。通常电连接电池组电池的堆叠体以提高总输出。锂离子和锂硫电池组通常通过在负极与正极之间可逆传送锂离子来工作。在负极与正极之间安置隔离件和电解质。电解质适合传导锂离子并可以是液体、凝胶或固体形式。锂离子在电池组充电过程中从阴极（正极）移向阳极（负极）并在电池组放电时反向移动。

用于锂离子、锂金属和锂硫电池组的电解质通常包括溶解在有机（例如碳酸酯）溶剂中的导电盐，如LiBF₄和LiPF₆。这些电解质可钝化铝集流体中的腐蚀缺陷并具有良好的高电压稳定性。但是，它们是易挥发和易燃的。离子液体也可用作电解质，并且有益地，不易燃或可燃。但是，不同于可通过形成AlF₃钝化铝集流体的含LiPF₆盐的碳酸酯基电解质，离子液体电解质无法钝化铝集流体中的腐蚀缺陷并具有差的高电压稳定性，即它们在大约4.2 V后分解。铝集流体的腐蚀也加速容量衰减。因此，希望以解决它们在高电压下的差稳定性的方式改进离子液体电解质的阳极稳定性并能够实现高能量密度电池组。

概述

这一节提供本公开的一般概述并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

本发明涉及以下内容：

[1]. 一种离子液体电解质组合物，其包含：

离子液体；

导电盐；和

任选稳定剂，其包含选自氧化剂、界面添加剂、助溶剂及其组合的组分。

[2]. 根据[1]的离子液体电解质组合物，其中所述离子液体包含选自咪唑鎓阳离子、吡咯烷鎓阳离子、哌啶鎓阳离子、N-三甲基-N-丁基铵（TMBA）及其组合的阳离子。

[3]. 根据[1]的离子液体电解质组合物，其中所述离子液体包含选自双(氟磺酰基)氨基(bis(fluorosulfonyl)amide)（FSI^-）、双((三氟甲基)磺酰基)氨基(bis((trifluoromethyl)sulfonyl)amide)（TFSI^-）、、、及其组合的阴离子。

[4]. 根据[1]的离子液体电解质组合物，其中所述导电盐是双(氟磺酰基)亚氨基锂（LiFSI）、双((三氟甲基)磺酰基)氨基锂（LiTFSI）、LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄或其组合。

[5]. 根据[1]的离子液体电解质组合物，其中所述离子液体电解质组合物包含稳定剂，且氧化剂包含LiClO₄、K₂Cr₂O₇、CsClO₄、NaClO₄或其组合。