含有低共熔混合物的电解质及包含该电解质的电化学装置制造方法及图纸

一种电解质，含有由以下物质组成的低共熔混合物：（ａ）一种具有预定化学式的杂环化合物；和（ｂ）一种可离子化的锂盐。一种含有所述电解质的电化学装置。所述电解质中所含的低共熔混合物具有低共熔混合物的固有特性，如出色的热稳定性和出色的化学稳定性，从而改进由使用现有的有机溶剂所引起的诸如电解质的蒸发、着火和副反应的问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种含有低共熔混合物的电解质及包含该电解质的电化学装置。
技术介绍
多种电解质被用于近来常用的电化学装置例如锂二次电池、电解电容器、双层电 容器、电致变色显示器件以及染料敏化太阳能电池中，它们目前以多种方式被研究以用于 更多的用途，电解质的重要性日益增加。最近，最常用的电解质是通过将可离子化的盐(如锂盐)溶于有机溶剂(如碳酸 亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甲氧基乙烷、Y-丁内酯(GBL)、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和乙 腈)中而获得的非水电解质。但是，用于这种非水电解质中的有机溶剂由于低粘度而容易泄漏，并且它们可由 于非常强的挥发性而被蒸发。另外，这些有机溶剂具有强可燃性。因此，含有这种有机溶剂 的电化学装置显示出耐久性和稳定性方面的问题。为解决该问题，已提出一种使用基于咪唑鐺或基于铵的离子液体作为锂二次电池 的电解质的方法。但是，这种离子液体在比阳极上的锂离子更高的电压下会被还原，或者咪 唑鐺或铵阳离子可与锂离子一起被嵌入阳极中，它们使电池的性能下降很多。同时，韩国专利注册No. 10-751203和公开的韩国专利No. 10-2007-85575公开了 以预定化学式表示的锂和酰胺化合物如乙酰胺、脲、甲基脲、己内酰胺、戊内酰胺、三氟乙酰 胺、氨基甲酸酯和甲酰胺的低共熔混合物作为电解质。这种低共熔混合物具有高的热稳定 性和化学稳定性以及相对宽的电化学窗口，因此它们解决了由使用现有的有机溶剂而引起 的诸如电解质蒸发或着火的问题。因此，开发各种低共熔混合物作为电解质的进程被加速。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术的目的是提供一种含有具有高的热稳定性和化学稳定性的新的低共 熔混合物的电解质，以及一种包含该电解质的电化学装置。技术方案本专利技术的一个方面提供一种电解质，其包括一种由以下组分组成的低共熔混合 物(a)由以下化学式1表示的杂环化合物；和(b) —种可离子化的锂盐，化学式14 其中Rl为氢或选自具有1至10个碳原子的烷基、烷基氨基、烯基、芳基和烷芳基 (alaryl)的任意一种基团，其中R2为氢或具有1至10个碳原子的烷基，其中A、B和D独立地为碳或氮，且其中η为1-5的整数。在本专利技术的电解质中，杂环化合物优选地为选自咪唑、吡唑、三唑、嘧啶、4-异丙基 咪唑、4-甲基咪唑、乙氧基吡啶和N-乙基咪唑的任意一种。另夕卜，在本专利技术的电解质中，锂盐的阴离子可为选自例如F_、Cl_、Br_、Γ、NO” N(Cn) BFp ClOp PF6\ (CF3)2PFp (CF3)3PFp (CF3)4PFp (CF3) 5PF_、(CF3) 6P\ CF3S0” CF3CF2S03\ (CF3SO2) 2N\ (FSO2) 2N\ CF3CF2 (CF3) 2C0\ (CF3SO2) 2CH\ (SF5) 3C\ (CF3SO2) 3C\ CF3 (CF2) 7S0” CF3COy CH3COy SCN-和(CF3CF2SO2) 的任意一种。在本专利技术的电解质中，低共熔混合物优选含有摩尔比为1 8 1的所述杂环化 合物和锂盐。另外，在本专利技术的电解质中，如果电解质为液态电解质，则低共熔混合物可以以基 于电解质的总重量计50-100重量％的含量包含在电解质中。本专利技术的电解质可有利地用于电化学装置、如锂二次电池中。有益效果本专利技术的电解质中包含的新的低共熔混合物具有低共熔混合物的固有特性，如出 色的热稳定性和出色的化学稳定性，因此可改进由使用现有的有机溶剂所引起的诸如电解 质的蒸发、着火和副反应的问题。附图说明图1是示出本专利技术的实施例1中的咪唑-LiTFSI低共熔混合物的电化学窗口的 图；以及图2是示出对比实施例1中的乙酰胺-LiTFSI低共熔混合物的电化学窗口的图。 具体实施例方式下文中将详细地描述本专利技术的优选实施方式。描述之前，应理解，对说明书和所附 权利要求书中使用的术语的解释不应限制于一般含义和词典中含义，而应在允许专利技术人为 进行最佳解释而对术语进行适当定义的原则基础上，基于与本专利技术的技术方面相应的含义 和概念来解释。本专利技术的电解质包括一种由以下组分组成的低共熔混合物(a)由以下化学式15表示的杂环化合物；和(b) —种可离子化的锂盐。化学式1 其中Rl为氢或选自具有1至10个碳原子的烷基、烷基氨基、烯基、芳基和烷芳基 的任意一种基团，其中R2为氢或具有1至10个碳原子的烷基，其中A、B和D独立地为碳或氮，且其中η为1-5的整数。本专利技术人使用上文所述的杂环化合物与锂盐形成一种低共熔混合物。该低共熔混 合物具有高的热稳定性和化学稳定性，这是低共熔混合物——如锂盐与基于酰胺的化合物 (如氨基甲酸甲酯)的低共熔混合物——所固有的。在本专利技术的电解质中，低共熔混合物的由化学式1表示的杂环化合物优选地为选 自咪唑、吡唑、三唑、嘧啶、4-异丙基咪唑、4-甲基咪唑、乙氧基吡啶和N-乙基咪唑的任意一 种。特别地，如果使用咪唑、吡唑或乙氧基吡啶，则电化学窗口的还原电位降低，因此电解质 可更有利地用于采用各种阳极材料的电化学装置中。此外，在本专利技术的电解质中，与杂环化合物一起构成低共熔混合物的锂盐为一种 可离子化的锂盐，其可表示为Li+X—。该锂盐的阴离子为例如F—、Cl—、Br—、Γ、N03_、N(CN)2_、 BFp ClOp PFp (CF3)2PFp (CF3)3PFp (CF3)4PF2\ (CF3) 5ΡΓ、(CF3) 6P\ CF3SOp CF3CF2SOp (CF3SO2) 2N\ (FSO2) 2N\ CF3CF2 (CF3) 2C0\ (CF3SO2) 2CH\ (SF5) 3σ、(CF3SO2) 3σ、CF3(CF2)7SO^ CF3C02_、CH3C02_、SCN_ 和(CF3CF2SO2) 2N_，但不限于此。在本专利技术的电解质中，低共熔混合物的熔点可随化学式1中的A、B、D、Rl和R2变 化，但优选地，低共熔混合物在常温(25°C)以液态存在。另外，低共熔混合物优选地具有 2000cP或更小的粘度，但不限于此。在本专利技术的电解质中，低共熔混合物可以一种本领域已知的常规方式制备。例如， 低共熔混合物可通过将杂环化合物与锂盐在常温下混合并反应，然后将混合物在不高于 700C的合适温度纯化获得。此时，在所制备的低共熔混合物中，杂环化合物和锂盐的摩尔比 优选为1 8 1，更优选为1 6 1。本专利技术的电解质包括本身含有锂离子的低共熔混合物，因此虽然电解质被用于锂 二次电池中也不必另外加入锂离子。但是，本专利技术的电解质还可另外包含一种盐，如浓度为 0-1M/L的锂盐。如果电解质中另外包含锂盐，则优选使用一种与低共熔混合物中所含锂盐 具有相同的阴离子的锂盐，以提高在电解质中的溶解度。此外，本领域技术人员应清楚，如果不会使本专利技术的固有效果劣化，则本专利技术的电 解质中还可含有多种添加剂或有机溶剂。6本专利技术的电解质可使用各种电解质，无论其形式如何，例如液态电解质和由聚合 物本身制成的固体状或凝胶状聚合物电解质。如果使用液态电解质作为本专利技术的电解质， 则低共熔混合物可单独使用或与盐、有机溶剂、添加剂等结合使用。低共熔混合物在电解质 中的含量基于电解质的总重量计优选为50-100重量％。同时，如果本专利技术的电解质为一种聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解质，包括由下述物质组成的低共熔混合物：（ａ）由以下化学式１表示的杂环化合物；和（ｂ）一种可离子化的锂盐，＜化学式１＞＊＊＊其中Ｒ１为氢或选自具有１至１０个碳原子的烷基、烷基氨基、烯基、芳基和烷芳基的任意一种基团，其中Ｒ２为氢或具有１至１０个碳原子的烷基，其中Ａ、Ｂ和Ｄ独立地为碳或氮，且其中ｎ为１－５的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秉培，吴宰丞，朴志源，崔信政，朴载德，金东洙，李晓真，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR