一种锂电池咪唑离子电解液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂电池咪唑离子电解液及其制备方法，包括锂盐、离子液体混合溶剂和功能添加剂。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术的咪唑离子电解液难挥发，热稳定性好，电导率高；功能添加剂的添加提高电解液的循环性能，提高电池的充放电容量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池咪唑离子电解液及其制备方法
本专利技术属于锂电池
，特别是涉及一种锂电池咪唑离子电解液及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是新能源动力发展的一个重要组成部分，尤其是在电动汽车、燃油和电池混合动力汽车上尤为重要。目前商业常用的锂电池的电解液为含有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等离子液体混合溶剂废水电解液，但该种电解液易挥发，易燃，误用或者过充时易导致安全事故。这对锂电池在新能源动力上的发展造成了困难。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述不足，提供一种锂电池咪唑离子电解液及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：一种锂电池咪唑离子电解液，包括锂盐、离子液体混合溶剂和功能添加剂；所述锂盐四氟硼酸锂，使用量为1mol/L；所述离子液体混合溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim]BF4）、γ-丁内酯的混合物；所述功能添加剂为碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙烯氰中的一种或多种。优选的，所述功能添加剂的使用量为离子液体混合溶剂质量的3%-7%。本专利技术还公开了锂电池咪唑离子电解液的制备方法，于，包括以下步骤：步骤一：1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备A、原材料预备：将原材料N-甲基咪唑、溴代正丁烷、乙酸乙酯、丙酮、氟硼酸钠，用活化的分子筛进行进行干燥后待使用；B、制备中间体：按N-甲基咪唑和溴代正丁烷1:1.0～1.3的摩尔比，取N-甲基咪唑和溴代正丁烷放入反应容器中，在微波加热下反应30min～45min；反应结束后，冷却至室温，用乙酸乙酯洗涤三次；放置70℃、0.1MPa真空干燥箱中干燥8小时；得纯化后的中间体[bmim]Br；C、将B中得到的[bmim]Br和NaBF4按摩尔比例1:1.0～1.3的比例来称取相应的NaBF4的质量，并按1mol[bmim]Br对应1～1.2L丙酮的比例加入丙酮于反应容器中，用玻璃棒搅拌，在微波加热下反应30min～45min；反应结束后抽滤除去副产物NaBr及未反应的NaBF4；将过滤后得到的溶液放置在50℃，0.1MPa的条件下真空干燥8小时得[bmim]BF4；步骤二：离子液体混合溶剂制备在手套箱中，将步骤一制备得到的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与γ-丁内酯混合搅拌均匀，其中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与γ-丁内酯的体积比为1:1～2；步骤三，功能添加剂添加在手套箱中，将功能添加剂按照离子液体混合溶剂质量的3%-7%加入到步骤二中制备好的离子液体混合溶剂内，得到电解液基底液；步骤四，锂盐添加在手套箱中，将锂盐加入到步骤三制备好的电解液基底液中，调整锂盐浓度为1mol/L，搅拌均匀，得到电解液。优选的，所述步骤一B的操作过程微波加热温度为80℃，微波功率为300～400W；所述步骤一C的操作过程微波加热温度为45℃，微波功率为300～400W。本专利技术的作用原理：本专利技术的离子液体混合溶剂采用了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim]BF4）、γ-丁内酯的混合物，[bmim]BF4为一种咪唑离子液体，具有难挥发，电导率高的优点。[bmim]BF4与γ-丁内酯混合后，混合液体的粘度比[bmim]BF4离子液体本身的粘度降低，电导率提高；且该混合溶液的热稳定性大于普通有机电解液。本专利技术的电解液中还添加了功能添加剂碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙烯。碳酸亚乙烯酯添加有利于电解液锂阳极表面膜的形成，阻止锂片与电解液发生反应；同时，功能添加剂的添加还有利于提高电解液的循环性能。碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙烯氰添加也可提高电解液在负极上SEI膜的稳定性，提高电池的充放电容量和效率。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的咪唑离子电解液难挥发，热稳定性好，电导率高；功能添加剂的添加提高电解液的循环性能，提高电池的充放电容量和效率。具体实施方式下面以具体实施例对本专利技术作进一步描述，在此专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1一种锂电池咪唑离子电解液，包括锂盐、离子液体混合溶剂和功能添加剂。其中锂盐为四氟硼酸锂，使用量为1mol/L；离子液体混合溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim]BF4）、γ-丁内酯的混合物；功能添加剂为碳酸亚乙烯酯，使用量为离子液体混合溶剂质量的5%。一种锂电池咪唑离子电解液的制备方法，包括以下步骤：步骤一：1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备A、原材料预备：将原材料N-甲基咪唑、溴代正丁烷、乙酸乙酯、丙酮，用活化的分子筛进行进行干燥后待使用；B、制备中间体：按N-甲基咪唑和溴代正丁烷1：1.0的摩尔比，取N-甲基咪唑和溴代正丁烷放入反应容器中；在微波加热温度为80℃，微波功率为400W的条件下加热反应30min；反应结束后，冷却至室温，用乙酸乙酯洗涤三次；放置70℃、0.1MPa真空干燥箱中干燥8小时；得纯化后的中间体[bmim]Br；C、将B中得到的[bmim]Br和NaBF4按摩尔比例1:1.0的比例来称取相应的NaBF4的质量，并按1mol[bmim]Br对应1L丙酮的比例加入丙酮于反应容器中，用玻璃棒搅拌，在微波加热温度为45℃，微波功率为400W的条件下加热反应30min；反应结束后抽滤除去副产物NaBr及未反应的NaBF4；将过滤后得到的溶液放置在50℃，0.1MPa的条件下真空干燥8小时得[bmim]BF4；步骤二：离子液体混合溶剂制备在手套箱中，将步骤一制备得到的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与γ-丁内酯混合搅拌均匀，其中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与γ-丁内酯的体积比为1:1；步骤三，功能添加剂添加在手套箱中，将功能添加剂按照离子液体混合溶剂质量的5%加入到步骤二中制备好的离子液体混合溶剂内，得到电解液基底液；加入到步骤二中制备好的离子液体混合溶剂内，得到电解液基底液；步骤四，锂盐添加在手套箱中，将锂盐加入到步骤三制备好的电解液基底液中，调整锂盐浓度为1mol/L，搅拌均匀，得到电解液。实施例2一种锂电池咪唑离子电解液，包括锂盐、离子液体混合溶剂和功能添加剂。其中锂盐为四氟硼酸锂，使用量为1mol/L；离子液体混合溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim]BF4）、γ-丁内酯的混合物；功能添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯的混合液体，碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯的体积比为1:1，功能添加剂使用量为离子液体混合溶剂质量的3%。一种锂电池咪唑离子电解液的制备方法，包括以下步骤：步骤一：1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备A、原材料预备：将原材料N-甲基咪唑、溴代正丁烷、乙酸乙酯、丙酮，用活化的分子筛进行进行干燥后待使用；B、制备中间体：按N-甲基咪唑和溴代正丁烷1：1.2的摩尔比，取N-甲基咪唑和溴代正丁烷放入反应容器中；在微波加热温度为80℃，微波功率为350W的条件下加热反应37min；反应结束后，冷却至室温，用乙酸乙酯洗涤三次；放置70℃、0.1MPa真空干燥箱中干燥8小时；得纯化后的中间体[bmim]Br；C、将B中得到的[bmim]Br和NaBF4按摩尔比例1:1.2的比例来称取相应的NaBF4的质量，并按1mol[bmim]Br对应1.2L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池咪唑离子电解液，包括锂盐、离子液体混合溶剂和功能添加剂，其特征在于：所述锂盐四氟硼酸锂，使用量为1mol/L；所述离子液体混合溶剂为1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim]BF4）、γ‑丁内酯的混合物；所述功能添加剂为碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙烯氰中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池咪唑离子电解液，包括锂盐、离子液体混合溶剂和功能添加剂，其特征在于：所述锂盐四氟硼酸锂，使用量为1mol/L；所述离子液体混合溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim]BF4）、γ-丁内酯的混合物；所述功能添加剂为碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙烯氰中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种锂电池咪唑离子电解液，其特征在于：所述功能添加剂的使用量为离子液体混合溶剂质量的3%-7%。3.根据权利要求1-2任一项所述的一种锂电池咪唑离子电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备A、原材料预备：将原材料N-甲基咪唑、溴代正丁烷、乙酸乙酯、丙酮、氟硼酸钠，用活化的分子筛进行进行干燥后待使用；B、制备中间体：按N-甲基咪唑和溴代正丁烷1:1.0～1.3的摩尔比，取N-甲基咪唑和溴代正丁烷放入反应容器中，在微波加热下反应30min～45min；反应结束后，冷却至室温，用乙酸乙酯洗涤三次；放置70℃、0.1MPa真空干燥箱中干燥8小时；得纯化后的中间体[bmim]Br；C、将B中得到的[bmim]Br和NaBF4按...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊华，孔东波，张利娟，郭飞，闫国锋，李海杰，侯红歧，谢佳庆，乔文忠，
申请(专利权)人：湖南博信新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43