[發(fā)明專利]硅烷官能化離子液體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680072896.1
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN108701866B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設計）人: S·摩根提;G·托雷斯;L·阿巴特;J·辛尼科羅皮;朱曉京
• 申請（專利權）人: 諾姆斯科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M4/485;H01M4/58
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黃琳娟

本發(fā)明公開了硅烷官能化離子液體作為用于電能儲存裝置的電解質(zhì)的一部分，所述電解質(zhì)包括非質(zhì)子有機溶劑；堿金屬鹽；添加劑；以及包含陰離子和陽離子的離子化合物，其中所述陽離子連接至包含根據(jù)基本式(I)的硅烷官能團的官能團。

交叉引用

本申請要求2015年12月14日提交的美國臨時專利申請序列號62/266761，2015年12月14日提交的美國臨時專利申請序列號62/266767和2015年12月14日提交的美國臨時專利申請序列號62/266773的申請日的權益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術領域

本發(fā)明描述了離子液體，其有機雜環(huán)陽離子具有附加的(appended)硅烷部分，并且更具體地涉及離子液體和碳酸酯作為用于電化學電池的高性能、不可燃、寬操作溫度范圍的電解質(zhì)配方的用途。

背景技術

離子液體是僅由離子組成的物質(zhì)，其熔點100℃，或者理想地在環(huán)境溫度下為液體。由于它們表現(xiàn)出相對有利的電化學穩(wěn)定性和高離子電導率，因此將它們摻入鋰和鋰離子電池的電解質(zhì)中。盡管有潛在的優(yōu)點，但由于許多顯著的缺點，離子液體尚未廣泛用作鋰和鋰離子電池的電解質(zhì)。盡管使用LiMnO₂和Li₄Ti₅O₁₂作為電極材料的鋰離子電池比使用離子液體作為電解質(zhì)溶劑的鋰離子電池顯示出令人滿意的循環(huán)行為，但該電池配置具有相對較小的2.5V的電壓。此外，由于離子液體與電極材料的高粘度和差的潤濕性，電池具有低的倍率性能。

此外，使用含碳負極材料和離子液體基電解質(zhì)循環(huán)鋰離子電池的早期實驗失敗了。將鋰摻入石墨，在低電勢下任何測試的離子液體樣品均被還原。人們認為離子液體的減少是由于二聚體物質(zhì)的形成而進行的。但是，對于商業(yè)應用，鋰金屬不是有利的。由于其表面的高反應性，鋰具有潛在危險，特別是在升高的溫度下。穩(wěn)定用于鋰離子電池的鋰化石墨電極的建議包括混合少量高活性成膜添加劑。這種添加劑可以防止低電位石墨表面處的電解質(zhì)本身的持續(xù)減少。但是，在大多數(shù)情況下，所述添加劑具有與在離子液體電解質(zhì)中溶解性差的相關問題。

已知現(xiàn)有技術中，已經(jīng)有人進行各種嘗試來改性離子液體。Zhang等人的U.S.9,093,722公開了官能化離子液體或鋰離子電池，其中所述離子液體含有具有二硅氧烷部分的陽離子。

Zhou的CN103515118公開了一種用于包含吡啶離子液體和烷基三甲基硅烷的雙電層電容器的電解質(zhì)，并且所述烷基三甲基硅烷可以增加吡啶離子液體與隔膜材料如PP和PE的親和力，其通常用于電容器中。

Theimann等人的“基于硅烷離子液體的噴涂離子凝膠用于低壓柔性電解液柵極的有機晶體管(Spray-coatable ionogels based on silane-ionic liquids for lowvoltage,flexible electrolyte-gated organic transistor)”(J.Mater.Chem.C.,2014,2,2423-2430)公開了包含離子液體的離子凝膠，該離子液體具有連接至咪唑鎓陽離子的硅醇鹽(silicone alkoxide)官能團。

但是，這些參考文獻沒有解決用于電化學電池的電解質(zhì)配方中的高性能和不可燃的離子液體的需求。因此，仍然需要改性離子液體來實現(xiàn)高性能和低可燃性或不可燃性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于電能儲存裝置的電解質(zhì)，其包含：非質(zhì)子有機溶劑(aprotic organic solvent)；堿金屬鹽；添加劑；和包含離子化合物陰離子和離子化合物陽離子的離子化合物，其中所述離子化合物陽離子連接至包含根據(jù)式(I)的硅烷官能團的官能團