室温熔盐在锂电池和电化学电容器中的应用 离子液体(Ionic liquids) 也称室温熔融盐,是在室温下完全由阴、阳离子构成的液态有机盐,具有导电性,分解电压大于常规电解质,在较宽的温度范围内不挥发和不易燃。把它作为电池和电化学电容器等的电解质,应用前景较好。目前的应用形式主要为直接用作液态电解质;将其引入聚合物中,复合可得到离子液体聚合物电解质。 复合的离子液体聚合物电解质电导率高、力学性能较好,由于没有溶剂挥发和漏液等现象,可以使电池的安全性和稳定性得到提高。离子液体聚合物电解质作为一类新型聚合物电解质,可在染料敏化光电池、燃料电池、双电层电容器、锂聚合物电池等方面得到更广泛的应用。[1] 1 离子液体在锂离子二次电池中的应用 锂离子电池作为二次电池与传统电池相比具有能量密度大、充放电寿命长、无污染、工作电压高等诸多优异性能。其在小型便携式消费电子产品、通信产品、军用产品、航空航天设备、电动车辆等方面都具有广泛的应用。由于电池的电解液多为有机溶液,在使用过程中总有安全性问题存在,特别是作为大功率动力电源使用,更是如此。离子液体用于锂离子电池主要有三个方面:作为液体电解质、离子液体-聚合物电解质和在单体分子中引入离子液体结构。 1 .1 离子液体作为液态电解质 早在 1994 年,Carlin 等[2]就将氯铝酸类离子液体用于锂电池研究,研究表明用[EMIm]Cl/AlCl3(氯化 1,2—二甲基—3—丙基咪唑)/AlCl3 作为二次锂电池的电解质,其中以[DMPIm]AlCl4 为电解质,石墨电极为阴阳极的电池开路电压达到 3.5V,库仑效率为 85%,但电解质不稳定。若将苯磺酰氯作为添加剂加入[EMIm] Cl/AlCl3 电解液体系中,有效消除了电解液中的 Al2Cl7- ,提高了离子液体的化学稳定性和锂电极的可逆性,库仑效率可达 90%。由于氯铝酸类离子液体在空气中不稳定,长时间使用时,电解液中所需的锂离子浓度难以保证,限制了氯铝酸类离子液体的使用。非氯铝酸类离子液体用于锂电池的电解质可根据离子液体阴阳离子主要分为两类[3]:(1)含二烷基咪唑阳离子的室温离子液体,其黏度相对较低,电导率较大。但用于锂电池电解液仍然存在一些问题,如在痕量水的存在下易于与锂电极发生反应等。(2)四季铵盐的阳离子和酰亚胺阴离子组成的离子液体。 Josip 等[4]对含吡唑阳离子的离子液体作为锂离子电池电解液的研究,表明1-乙基-2-甲基吡唑四氟硼酸盐[EMP]BF4 能够与锂反应,在锂表面钝化成膜。[EMP]BF4...