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CN112086683A - 一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组 - Google Patents

一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组 Download PDF

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CN112086683A
CN112086683A CN201910517989.6A CN201910517989A CN112086683A CN 112086683 A CN112086683 A CN 112086683A CN 201910517989 A CN201910517989 A CN 201910517989A CN 112086683 A CN112086683 A CN 112086683A
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electrolyte
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lithium ion
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王克飞
张力
李少杰
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BYD Co Ltd
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Abstract

本公开涉及一种锂离子电池电解液，该电解液含有溶剂、第一离子液体、第二离子液体和锂盐；第一离子液体含有哌啶阳离子和三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子，第二离子液体含有咪唑阳离子和四氰基硼酸阴离子。本公开的离子液体具有较低的粘度、较高的导电率和较高的抗氧化电位，含有本公开电解液的锂离子电池具有较宽的电化学窗口，且稳定性良好。

Description

一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电 池模组
技术领域
本公开涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组。
背景技术
LiNi0.5Mn1.5O4因其高功率和能量密度，而被认为是一种理想的商用电池材料，但由于受到电解液的限制，发展缓慢。最主要的原因是现有电解液通常为高粘度、高介电常数的环状碳酸酯，如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)，与低粘度、低介电常数链状碳酸酯，如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)的混合物为溶剂的电解液，这些电解液的化学窗口低。当电池电压达到4.5V左右时电解液便开始发生剧烈的氧化分解反应，导致电极/电解液之间界面阻抗增加，进而导致锂离子电池的充放电效率变低，循环性能变差，使电池性能恶化。
哌啶类离子液体具有离子导电性好、电化学窗口宽等电化学特性，可广泛应用于锂离子电池领域。但哌啶类离子液体作为电解质时存在粘度高、锂离子浓度低、电解液电导率低等问题。
为了克服上述缺点，研究者们提出了往离子液体中掺入有机溶剂的方法，以降低离子液体的粘度，并提高离子液体的电导率。但在加入有机溶剂时，也存在着相应的问题，若有机溶剂的添加量过少，则不足以降低离子液体的粘度，对电导率提高效果也不明显；若有机溶剂添加量大，虽然可解决粘度及电导率的问题，但同时会导致电解液的热稳定性和降低其抗氧化电位，使得锂电池的安全性能下降。现有的含哌啶类离子液体的电解液不能同时具有低粘度、高电导率、高抗氧化电位以及热稳定性的优点。
发明内容
本公开的目的是为了克服现有高压锂离子电池电解液粘度大、电导率低、稳定性差，锂离子电池电化学窗口窄的问题，提供一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种锂离子电池电解液，该电解液含有溶剂、第一离子液体、第二离子液体和锂盐；
所述第一离子液体含有哌啶阳离子和三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子，所述哌啶阳离子的结构如式(I)所示，
Figure BDA0002095625210000021
其中，R0、R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自氢、卤素、C1-C10烷基、基团(CH2)xOH和基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3中的一种，x为1-10的任意一整数，n为1-10的任意一整数，m为0或1，z为0-6的任意一整数，y为0或1；
所述第二离子液体含有咪唑阳离子和四氰基硼酸阴离子，所述咪唑阳离子的结构如式(II)所示；
Figure BDA0002095625210000022
其中，R7、R8、R9和R10各自独立地选自氢、卤素、C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C4烯基中的一种，R11为C1-C12烷基或C1-C4烯基。
可选地，式(I)中，R0、R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少有一个为所述基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3。
可选地，式(I)中，R2、R3、R4、R5和R6分别为氢，R0和R1各自独立地为卤素、C1-C10烷基、所述基团(CH2)xOH或所述基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3。
可选地，式(I)中，R0为基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3，R1为卤素、C1-C10烷基或所述基团(CH2)xOH。
可选地，式(I)中，m为1，和/或，y为1。
可选地，式(II)中，R7、R9和R10分别为氢，R8选自卤素、C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C4烯基中的一种。
可选地，以所述电解液的总重量为基准，所述第一离子液体与所述第二离子液体的总含量为3-80重量％，所述锂盐的含量为10-40重量％。
可选地，所述第一离子液体与所述第二离子液体的重量比为1：(0.15-6)。
可选地，所述溶剂选自环状碳酸酯和/或链状碳酸酯；
所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或几种；所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸二丙酯中的一种或几种。
可选地，所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、卤化锂、二氟磷酸锂、单氟磷酸锂和氟烃基磺酸锂中的一种或者几种。
可选地，所述第一离子液体含有如下化合物中的至少一种：
Figure BDA0002095625210000031
Figure BDA0002095625210000041
所述第二离子液体含有如下化合物中的至少一种：
Figure BDA0002095625210000042
Figure BDA0002095625210000051
本公开第二方面提供一种本公开第一方面提供的电解液的制备方法，在惰性气氛下，将所述第一离子液体、所述第二离子液体、所述锂盐和所述溶剂混合，制备得到所述锂离子电池电解液。
可选地，以所述电解液的总重量为基准，所述第一离子液体和第二离子液体的总用量为3-80重量％，所述锂盐的用量为10-40重量％。
可选地，所述第一离子液体与所述第二离子液体的重量比为1：(0.15-6)。
本公开第三方面提供一种高压锂离子电池，该电池包括正极、负极和本公开第一方面提供的电解液。
可选地，所述正极的活性材料选自LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4、Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2和LiCoMnO4中的一种或几种。
本公开第四方面提供一种锂离子电池模组，该电池模组包括本公开第三方面提供的高压锂离子电池。
通过上述技术方案，本公开的锂离子电池电解液中含有两种不同的离子液体，第一离子液体含有哌啶阳离子和三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子，第二离子液体含有咪唑阳离子和四氰基硼酸阴离子。本公开的哌啶类离子有高的电化学稳定性，对水分非常稳定，不会发生分解生成HF,有更优的热稳定性，且本公开的咪唑类离子电化学窗口也比较宽,具有极低的粘度。因此本方案哌啶类离子液体与咪唑类离子液体不但弥补自身缺点的同时，又起到了优势互补，使得锂离子电池不但粘度低、导电率高，且电化学窗口较宽。同时，三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子和四氰基硼酸阴离子可以显著提高电解液的稳定性。本公开的电解液粘度低、导电率高、抗氧化电位高，含有本公开电解液的锂离子电池的电化学窗口宽且稳定性好。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开第一方面提供一种锂离子电池电解液，该电解液含有溶剂、第一离子液体、第二离子液体和锂盐；
第一离子液体含有哌啶阳离子和三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子，哌啶阳离子的结构如式(I)所示，
Figure BDA0002095625210000061
其中，R0、R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自氢、卤素、C1-C10烷基、基团(CH2)xOH和基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3中的一种，x为1-10的任意一整数，n为1-10的任意一整数，m为0或1，z为0-6的任意一整数，y为0或1；
第二离子液体含有咪唑阳离子和四氰基硼酸阴离子，咪唑阳离子的结构如式(II)所示；
Figure BDA0002095625210000071
其中，R7、R8、R9和R10各自独立地选自氢、卤素、C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C4烯基中的一种，R11为C1-C12烷基或C1-C4烯基。
一种实施方式中，式(I)中，R0、R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自氢、C1-C10烷基、基团(CH2)xOH和基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3中的一种，x为1-10的整数，例如为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，优选为1、2、3、4；n为1-10的整数，例如为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，优选为1、2、3、4；m为0或1，；y为0或1；z为0-6的整数，例如为0、1、2、3、4、5或6，优选为0、1、2、4。其中，C1-C10烷基例如为C3、C4、C6、C9、C10的烷基，优选为C4、C6的烷基。
一种实施方式中，式(II)中，R7、R8、R9和R10各自独立地选自氢、C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C4烯基中的一种，优选为氢或C1-C12烷基。
其中，对式(I)中的C1-C10烷基，式(II)中C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C12烷基的种类没有特别限制，可以为环状烷基或非环状烷基，也可以为支链烷基或直连烷基。其中，C2-C6氰基烷基可以包括乙基腈、丙基腈、异丙基腈、丁基腈和戊腈中的至少一种；优选为C2-C4氰基烷基例如可以为乙基腈、丙基腈、异丙基腈和丁基腈中的至少一种；进一步优选为乙基腈、丙基腈和丁基腈中的至少一种，C1-C12烷基可以为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、己基、辛基、十一烷和十二烷中的至少一种，优选为甲基和/或丁基。其中卤素可以为氟、氯、溴和碘中的至少一种，优选为氟、氯。
本公开的锂离子电池电解液中含有两种不同的离子液体，其中，第一离子液体的阳离子为哌啶阳离子，阴离子为三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子。哌啶类离子液体电化学窗口宽，但是存在粘度大、电导率小的问题，三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子对水非常稳定，不会分解产生HF，具有较高的电化学稳定性和热稳定性。第二离子液体的阳离子为咪唑阳离子，阴离子为四氰基硼酸阴离子，咪唑类离子液体的粘度小，但是电化学窗口较窄，四氰基硼酸阴离子的耐氧化性强，可以进一步加强电解液的稳定性。本公开的第二离子液体具有较高的电导率和较低的粘度，电导率可以在13ms/cm以上，粘度在20mPa/S以下，电化学窗口可以高达5.6V。本公开的电解液中含有的哌啶类第一离子液体与咪唑类第二离子液体可以优势互补，使得本公开的电解液不但具有较低的粘度和较高的电导率，还具有较宽的电化学窗口，且热稳定性良好。
一种实施方式中，式(I)中，R0、R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少有一个可以为基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3，n为1-10的整数，m为0或1，z为0-6的整数，y为0或1。优选地，基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3为醚基，基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3中至少有一个氧原子，具体地，m为1，和/或，y为1；此时哌啶阳离子为含有醚键取代基的哌啶阳离子，醚键取代基的引入可以进一步提高锂离子电池电解液的稳定性。
优选地，式(I)中，R2、R3、R4、R5和R6可以分别为氢，R0和R1可以各自独立地为卤素、C1-C10烷基、基团(CH2)xOH或基团CH2)nOm(CH2)zOyCH3。
进一步优选地，式(I)中，R0可以为基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3，R1为卤素、C1-C10烷基或基团(CH2)xOH。优选地，m为1，和/或，y为1，使得本公开的锂离子电池电解液具有更优的稳定性。
根据本公开，一种实施方式中，式(II)中，R7、R9和R10可以分别为氢，R8可以为卤素、C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C4烯基中的一种，优选为C2-C4烷基、C2-C4氰基烷基和C1-C3烯基。当本公开的咪唑阳离子具有上述结构时，第二离子液体具有更低的粘度，从而可以进一步提高锂离子电池电解液的电导率。
一种实施方式中，式(I)中，R2、R3、R4、R5和R6分别为氢，R0和R1各自独立地为卤素、C1-C10烷基、基团(CH2)xOH或基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3。进一步地，R0为基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3，R1为卤素、C1-C10烷基或基团(CH2)xOH。其中，n为1-10的整数，例如为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，优选为1、2、3、4；m为0或1；y为0或1，z为0-6的整数，例如为0、1、2、3、4、5或6，优选为0、1、2、4。其中，C1-C10烷基例如为C3、C4、C6、C9、C10的烷基，优选为C4、C6的烷基。
根据本公开，以电解液的总重量为基准，第一离子液体与第二离子液体的总含量可以为3-80重量％，锂盐的含量可以为10-40重量％。优选地，以电解液的总重量为基准，第一离子液体与第二离子液体的总含量为20-40重量％，锂盐的含量为10-20重量％。第一离子液体与第二离子液体的含量过高可能导致电解液的粘度过大、电导率差，含量过低可能导致电解液的稳定性变差。在上述优选的含量范围内，锂离子电池电解液各组分比例适宜，不但可以使得锂离子电池的电化学窗口较宽，避免因电解液的分解而造成电池的性能，例如循环性能恶化；同时还可以使得电解液具有较低的粘度、较高的电导率、较高的抗氧化电位，且稳定性良好。
根据本公开，第一离子液体与第二离子液体的用量比可以在较大的范围内变化，优选地，第一离子液体与第二离子液体的重量比可以为1：(0.15-6)，更优选地，第一离子液体与第二离子液体的重量比为1：(0.8-4)，例如为1：(1.1-4)或1：(1.5-3.5)。在上述优选的范围内，两种离子液体的比例适宜，可以使得咪唑类离子液体与哌啶类离子液体充分发挥各自的优点，以保证电解液既具有良好的电导率和较宽的电化学窗口，且具有良好的稳定性。
根据本公开，溶剂可以为本领域的技术人员所常规采用的，例如可以选自环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，其他种类的溶剂在此不再赘述。
其中，环状碳酸酯可以选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或几种；链状碳酸酯可以选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸二丙酯中的一种或几种。
根据本公开，锂盐可以选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、卤化锂、二氟磷酸锂、单氟磷酸锂和氟烃基磺酸锂中的一种或者几种，其他种类的的锂盐在此不再赘述。
根据本公开，第一离子液体可以含有如下化合物中的至少一种：
Figure BDA0002095625210000101
Figure BDA0002095625210000111
第二离子液体可以含有如下化合物中的至少一种：
Figure BDA0002095625210000112
Figure BDA0002095625210000121
当第一离子液体与第二离子液体含有上述化合物时，可以使电解液具有更优的电化学性能。
本公开第二方面提供一种本公开第一方面提供的锂离子电池电解液的制备方法，在惰性气氛下，将第一离子液体、第二离子液体、锂盐和溶剂混合，制备得到锂离子电池电解液。惰性气氛可以为氮气气氛和/或惰性气体气氛，例如氦气气氛、氖气气氛、氩气气氛。本公开的方法可以简便、高效地制备得到锂离子电池电解液。
根据本公开，以电解液的总重量为基准，第一离子液体和第二离子液体的总用量可以为3-80重量％，锂盐的用量可以为10-40重量％，优选地，以电解液的总重量为基准，第一离子液体和第二离子液体的总用量为20-40重量％，锂盐的用量为10-20重量％。在上述优选的用量范围内，两种离子液体的比例适宜，可以使得咪唑类离子液体与哌啶类离子液体充分发挥各自的优点，以保证电解液既具有良好的电导率和较宽的电化学窗口，还具有良好的稳定性。
根据本公开，第一离子液体与第二离子液体的重量比可以在较大范围内变化，第一离子液体与第二离子液体的重量比可以为1：(0.15-6)，优选地，第一离子液体与第二离子液体的重量比为1：(0.8-4)。可以保证电解液既具有较高的电导率和较宽的电化学窗口，还具有良好的稳定性。
本公开第三方面提供一种高压锂离子电池，该电池包括正极、负极和本公开第一方面提供的电解液。本公开的高压锂离子电池具有较高的电导率、较宽的电化学窗口和热稳定性。
其中，正极为本领域的技术人员所熟知的，可以包括正极集流体及涂覆或填充在正极集流体的活性材料。正极集流体的材料可以为铝箔、铜箔、镀镍钢带等，优选铜箔作为正极集流体。根据本公开，正极的活性材料可以为本领域的技术人员所常规采用的，例如可以选自LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4、Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2和LiCoMnO4中的一种或几种，上述材料具有相对较高的输出电压和循环稳定性。正极还可以含有粘合剂，选择性地含有的导电剂。
负极的组成为本领域的技术人员所熟知的，负极可以包括负极集流体及涂覆或填充在负极集流体的活性材料。负极集流体的材料可以为本领域技术人员所熟知的，例如选自铝箔、铜箔、镀镍钢带、冲孔钢带中的一种或几种。负极的活性材料可以为人造石墨、天然石墨、碳纤维、有机裂解碳、锡合金和硅合金等中的一种或几种。负极还可以包括粘合剂，如聚四氟乙烯、丁苯橡胶和聚乙烯醇中的一种或几种。负极也可以直接使用金属锂，金属锂作为负极材料时可提供大的理论容量和高的输出电压。
本公开的锂离子电池还可以包括隔膜，隔膜为本领域的技术人员所熟知的，例如为改性聚乙烯毡、超细玻璃纤维毡、改性聚丙烯毡、尼龙毡与可湿性聚烯烃微孔膜经焊接或粘接而成的复合膜。
可以采用本领域的技术人员所常规采用的方法制备本公开的正极、负极和锂离子电池，优选地，正极的制备方法包括：在正极集流体上涂覆含有正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂的浆料，干燥、辊压、切片后即得正极。干燥通常在50-160℃，优选80-150℃下进行。负极的制备方法包括：在负极集流体上涂覆含有负极活性物质、负极粘结剂和选择性含有的负极导电剂的浆料，干燥、辊压、切片后即得负极。在正极和负极之间设置好隔膜，得到电极组，再将电极组容纳在电池壳体内，往壳体中注入本公开第一方面提供的电解液，将电池壳体密封即可得到本公开的高压锂离子电池。
本公开第四方面提供一种锂离子电池模组，该电池模组包括本公开第三方面提供的高压锂离子电池，本公开的锂离子电池模组具有良好的循环稳定性。
下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
实施例1-11和对比例1-5的哌啶(C2F5)3PF3离子液体和咪唑B(CN)4离子液体均购自德国的merck公司。
对比例6的PP13-PO2F2，咪唑-PO2F2购自中国科学院上海有机化学研究所(盐城)新材料研发中心。
实施例1
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将45重量份的溶剂(由重量比为1：2的碳酸二甲酯、EC碳酸乙烯酯组成)、10重量份的第一离子液体、30重量份的第二离子液体和15重量份的LiPF6混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。
其中，第一离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000141
第二离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000142
实施例2
采用与实施例1相同的方法制备锂离子电池电解液，不同之处仅在于，第一离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000151
第二离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000152
实施例3
采用与实施例1相同的方法制备锂离子电池电解液，不同之处仅在于，第一离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000153
第二离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000154
实施例4
采用与实施例1相同的方法制备锂离子电池电解液，不同之处仅在于，第二离子液体为如下化合物：。
Figure BDA0002095625210000161
实施例5
采用与实施例1相同的方法制备锂离子电池电解液，不同之处仅在于，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，溶剂的用量为5重量份，第一离子液体的用量为40重量份，第二离子液体的用量为50重量份，锂盐的用量为5重量份。
实施例6
采用与实施例1相同的方法制备锂离子电池电解液，不同之处仅在于，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，第一离子液体的用量为5重量份、第二离子液体的用量为35重量份。
实施例7
采用与实施例1相同的方法制备锂离子电池电解液，不同之处仅在于，第二离子液体含有如下化合物：
Figure BDA0002095625210000162
实施例8
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将40重量份的溶剂(由重量比为1：2的碳酸二甲酯、EC碳酸乙烯酯组成)、15重量份的第一离子液体、25重量份的第二离子液体和20重量份的双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。
其中，第一离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000171
第二离子液体含有如下化合物：
Figure BDA0002095625210000172
实施例9
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将50重量份的碳酸二甲酯、10重量份的第一离子液体、25重量份的第二离子液体和15重量份的LiPF6混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。
其中，第一离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000173
第二离子液体含有如下化合物：
Figure BDA0002095625210000181
实施例10
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将45重量份的碳酸乙烯酯、10重量份的第一离子液体、25重量份的第二离子液体、15重量份的LiPF6和5重量份的双氟磺酰亚胺锂混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。
其中，第一离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000182
第二离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000183
实施例11
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将50重量份的溶剂(由重量比为1：2的碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯组成)、10重量份的第一离子液体、20重量份的第二离子液体、15重量份的LiPF6和5重量份的双氟磺酰亚胺锂混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。
其中，第一离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000191
第二离子液体为如下化合物：
Figure BDA0002095625210000192
对比例1
采用与实施例1相同的方法制备锂离子，不同之处仅在于，第一离子液
Figure BDA0002095625210000193
体中的阴离子为：
对比例2
采用与实施例1相同的方法制备锂离子，不同之处仅在于，第二离子液体中的阴离子为。
Figure BDA0002095625210000201
对比例3
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将45重量份的溶剂(由重量比为1：2的碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯组成)、40重量份的第一离子液体和15重量份的LiPF6混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。其中，第一离子液体与实施例1中的第一离子液体相同。
对比例4
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将45重量份的溶剂(由重量比为1：2的碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯组成)、40重量份的第二离子液体和15重量份的LiPF6混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。其中，第二离子液体与实施例1中的第二离子液体相同。
对比例5
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将85重量份的溶剂(由重量比为1：2的碳酸二甲酯、EC碳酸乙烯酯组成)和15重量份的LiPF6混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。
对比例6
在室温下，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，将45重量份的溶剂(由重量比为1：2的碳酸二甲酯、EC碳酸乙烯酯组成)、10重量份的PP13-PO2F2、30重量份的N,N-二甲基咪唑二氟磷酸和15重量份的LiPF6混合均匀，制备得到锂离子电池电解液。
PP13-PO2F2的结构如下：
Figure BDA0002095625210000211
测试实施例
(1)电解液热稳定性能
根据GB/T 19466.1-2004标准，采用差式扫描热量仪在氮气氛围下和25℃-350℃的范围内分别测定实施例和对比例的电解液的热稳定性。
(2)电解液抗氧化电位
根据GB/T31484-2015标准，采用循环伏安法进行测定。工作电极采用铂电极，对电极及参比电极采用锂箔，扫描速度均为50mV/s，测试范围为1.0-6.0V。
(3)电解液导电率
采用导电仪(采用铂黑电极，0.01mol/L的KCl溶液校正电池常数)，在25℃条件下分别测试电解液的导电率。
(4)电解液粘度
根据GB/T2794标准，采用自动粘度仪测定25℃时电解液。上述测试的测试结果见表1。
表1
项目 热稳定性 25°导电率(mS/cm) 抗氧化电位(V) 粘度(mPa/S)
实施例1 ≥285 8.4 5.1 30
实施例2 ≥280 8.0 5.1 32
实施例3 ≥280 6.5 5.1 35
实施例4 ≥280 8.1 5.0 30
实施例5 ≥285 4.5 5.2 40
实施例6 ≥280 7.1 4.8 30
实施例7 ≥285 6.5 5.0 30
实施例8 ≥280 6.4 5.2 30
实施例9 ≥280 5.5 5.0 30
实施例10 ≥275 5.2 4.9 30
实施例11 ≥270 8.1 5.0 32
对比例1 ≥260 3.5 4.9 80
对比例2 ≥260 6.4 4.8 50
对比例3 ≥295 3.2 5.2 85
对比例4 ≥270 4.2 4.8 24
对比例5 ≥200 12.0 4.2 20
对比例6 ≥255 4.0 4.8 80
由表1可知，本公开的锂离子电池电解液具有较低的粘度、较高的电导率，且抗氧化电位较高、稳定性良好，含有本公开电解液的锂离子电池具有较宽的电化学窗口。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (17)

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，该电解液含有溶剂、第一离子液体、第二离子液体和锂盐；
所述第一离子液体含有哌啶阳离子和三(五氟乙基)三氟磷酸阴离子，所述哌啶阳离子的结构如式(I)所示，
Figure FDA0002095625200000011
其中，R0、R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自氢、卤素、C1-C10烷基、基团(CH2)xOH和基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3中的一种，x为1-10的任意一整数，n为1-10的任意一整数，m为0或1，z为0-6的任意一整数，y为0或1；
所述第二离子液体含有咪唑阳离子和四氰基硼酸阴离子，所述咪唑阳离子的结构如式(II)所示；
Figure FDA0002095625200000012
其中，R7、R8、R9和R10各自独立地选自氢、卤素、C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C4烯基中的一种，R11为C1-C12烷基或C1-C4烯基。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，式(I)中，R0、R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少有一个为所述基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3。
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，式(I)中，R2、R3、R4、R5和R6分别为氢，R0和R1各自独立地为卤素、C1-C10烷基、所述基团(CH2)xOH或所述基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，式(I)中，R0为基团(CH2)nOm(CH2)zOyCH3，R1为卤素、C1-C10烷基或所述基团(CH2)xOH。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，式(I)中，m为1，和/或，y为1。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，式(II)中，R7、R9和R10分别为氢，R8选自卤素、C2-C6氰基烷基、C1-C12烷基和C1-C4烯基中的一种。
7.根据权利要求1-4和权利要求6中任意一项所述的电解液，其特征在于，以所述电解液的总重量为基准，所述第一离子液体与所述第二离子液体的总含量为3-80重量％，所述锂盐的含量为10-40重量％。
8.根据权利要求1-4和权利要求6中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述第一离子液体与所述第二离子液体的重量比为1：(0.15-6)。
9.根据权利要求1-4和权利要求6中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述溶剂选自环状碳酸酯和/或链状碳酸酯；
所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或几种；所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸二丙酯中的一种或几种。
10.根据权利要求1-4和权利要求6中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、卤化锂、二氟磷酸锂、单氟磷酸锂和氟烃基磺酸锂中的一种或者几种。
11.根据权利要求1-4和权利要求6中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述第一离子液体含有如下化合物中的至少一种：
Figure FDA0002095625200000031
Figure FDA0002095625200000041
所述第二离子液体含有如下化合物中的至少一种：
Figure FDA0002095625200000042
Figure FDA0002095625200000051
12.制备权利要求1-11中任意一项所述的电解液的方法，其特征在于，在惰性气氛下，将所述第一离子液体、所述第二离子液体、所述锂盐和所述溶剂混合，制备得到所述锂离子电池电解液。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，以所述电解液的总重量为基准，所述第一离子液体和所述第二离子液体的总用量为3-80重量％，所述锂盐的用量为10-40重量％。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述第一离子液体与所述第二离子液体的重量比为1：(0.15-6)。
15.一种高压锂离子电池，其特征在于，该电池包括正极、负极和权利要求1-11中任意一项所述的电解液。
16.根据权利要求15所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极的活性材料选自LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4、Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2和LiCoMnO4中的一种或几种。
17.一种锂离子电池模组，其特征在于，该电池模组包括权利要求16所述的高压锂离子电池。
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