本發(fā)明屬于電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體涉及一種電解液以及利用該電解液的電池。
背景技術(shù)：
：鉛酸電池，其出現(xiàn)已超百年，擁有著成熟的電池技術(shù)，占據(jù)著汽車啟動(dòng)電瓶、電動(dòng)自行車、UPS等儲(chǔ)能領(lǐng)域的絕對(duì)市場份額。鉛酸電池雖然循環(huán)使用壽命較低，能量密度也相對(duì)較低，但卻擁有價(jià)格非常低廉，性價(jià)比非常高的優(yōu)點(diǎn)。因此，近些年來，鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等，均無法在儲(chǔ)能領(lǐng)域取代鉛酸電池。近幾年來出現(xiàn)一種新型水系二次電池。該二次電池的負(fù)極能夠基于第一金屬離子進(jìn)行可逆的還原沉積-氧化溶解反應(yīng)，正極能夠基于第二金屬離子進(jìn)行可逆的脫出-嵌入反應(yīng)，電解液含有參與負(fù)極沉積-溶解反應(yīng)的第一金屬離子和參與正極脫出-嵌入反應(yīng)的第二金屬離子。該類型電池的電解液為水溶液，不存在類似鋰離子電池中有機(jī)電解液的安全隱患，且對(duì)環(huán)境友好，成本較低，能量密度高。因此，該類型電池非常有希望成為替代鉛酸電池的下一代儲(chǔ)能電池，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。然而，這種新型水系二次電池也有缺點(diǎn)。一方面，充放電過程中負(fù)極的腐蝕、枝晶和產(chǎn)氣現(xiàn)象較為嚴(yán)重，這直接影響了電池的容量、循環(huán)壽命、自放電等性能。負(fù)極產(chǎn)生的氣體在電池中所有產(chǎn)生的氣體中占到90％以上，主要為氫氣，這對(duì)電池存儲(chǔ)和應(yīng)用帶來很大的安全問題。另一方面，正極中的導(dǎo)電劑會(huì)受到水電解產(chǎn)生的氧自由基或者氧氣的腐蝕，從而減少電池的壽命。在實(shí)際使用過程中電池很快失效,不能滿足實(shí)際需求,這也是該類電池一直未獲得廣泛應(yīng)用的重要原因。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電解液，能夠抑制負(fù)極腐蝕，提高電池的電化學(xué)性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種電解液，所述電解液包括：溶劑，所述溶劑為水；第一金屬離子，所述第一金屬離子在充電過程中在負(fù)極還原沉積為第一金屬，所述第一金屬在放電過程中可逆氧化溶解為第一金屬離子；所述電解液還包括離子液體。優(yōu)選地，構(gòu)成所述離子液體的陽離子為咪唑類陽離子、季銨類陽離子、季磷類陽離子或者吡咯類陽離子。優(yōu)選地，所述咪唑類陽離子為1-丁基-3-甲基咪唑陽離子或者1-乙基-3-甲基咪唑陽離子。優(yōu)選地，構(gòu)成所述離子液體的陰離子選自六氟磷酸根離子、硫酸氫根離子、二氰胺根離子、氯離子、四氟硼酸根離子、甲基磺酸根離子和乙基磺酸根離子中的一種或者多種。優(yōu)選地，所述離子液體占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0.1％～50％。優(yōu)選地，所述第一金屬離子包括鋅離子、鐵離子、錳離子、鉻離子、鋁離子、銅離子和鎳離子中的一種。優(yōu)選地，所述電解液還包括充放電過程中在正極能夠可逆脫出-嵌入的第二金屬離子。優(yōu)選的，所述第二金屬離子包括鋰離子、鈉離子、鋁離子和鎂離子中的一種。優(yōu)選地，所述電解液的pH值范圍為1-8。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題在于提供一種電解液，具有更好的電池性能，以使其更好的適用于能源設(shè)備上。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種電解液，包括正極、負(fù)極和電解液，所述電解液為上述電解液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：含有添加劑離子液體的電解液，電化學(xué)窗口得到提高，離子導(dǎo)電性更好，低溫性能提升，水的蒸發(fā)速率降低。具有該電解液的電解液不僅可以抑制了負(fù)極的腐蝕、枝晶和產(chǎn)氣，還可以抑制了正極的腐蝕和產(chǎn)氣，從而能使電池的循環(huán) 性能得到提升，發(fā)揮出更好的電池性能。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種電解液，以水為溶劑。電解液包括在所述電解液中電離產(chǎn)生第一金屬離子和第一陰離子的第一電解質(zhì)，該第一金屬離子在充電過程中在負(fù)極還原沉積為第一金屬，在放電過程中可逆氧化溶解為第一金屬離子。電解液還包括添加劑離子液體。電解液包括電解質(zhì)以及溶劑。其中，電解液中溶劑的目的是溶解電解質(zhì)，并使電解質(zhì)在溶劑中電離，最終在電解液中生成可自由移動(dòng)的陽離子和陰離子。本發(fā)明中溶劑優(yōu)選為水溶液。本發(fā)明中的電解質(zhì)包括在所述電解液中電離產(chǎn)生第一金屬離子和第一陰離子的第一電解質(zhì)。第一電解質(zhì)在所述電解液中電離生成的第一金屬離子，在充電過程中在負(fù)極能夠還原沉積為第一金屬，在放電過程中第一金屬可逆氧化溶解為第一金屬離子。即在電池充電時(shí)，電解液中的第一金屬離子還原成第一金屬，沉積在負(fù)極上；在電池放電時(shí)，第一金屬又重新氧化成為第一金屬離子并從負(fù)極上溶出，進(jìn)入電解液。優(yōu)選的，第一金屬離子包括鋅離子、鐵離子、錳離子、鉻離子、鋁離子、銅離子或鎳離子中的一種。更優(yōu)選的，第一金屬離子為鋅離子。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一陰離子選自硫酸根離子、氯離子、溴離子、醋酸根離子、硝酸根離子、磷酸根離子、甲酸根離子和烷基磺酸根離子中的一種或幾種。電解液中還包括添加劑離子液體。離子液體，或稱離子性液體，是指全部由離子組成的液體。本發(fā)明所述的離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽離子所組成的鹽，也稱為室溫離子液體、有機(jī)離子液體、低溫熔融鹽或者室溫熔融鹽。離子液體有固態(tài)和液態(tài)。離子液體可以與電解液混溶，也可以與電解液形成懸濁液。優(yōu)選地，構(gòu)成離子液體的陽離子為咪唑類陽離子、季銨類陽離子、季磷類陽離子或者吡咯類陽離子。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，構(gòu)成離子液體的陽離子為烷基取代的咪唑陽離子。優(yōu)選地，烷基的碳原子數(shù)為1-10。更優(yōu)選地，烷基的碳原子數(shù)為1-5。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，構(gòu)成離子液體的陽離子為1-丁基-3-甲基咪唑(1-butyl-3-MethylImidazole，簡稱BMIM)陽離子或者1-乙基-3-甲基咪唑(1-ethyl-3-MethylImidazole，簡稱EMIM)陽離子。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，構(gòu)成離子液體的陰離子選自六氟磷酸根(PF6-)、硫酸氫根離子(SO4H-)、四氟硼酸根離子(BF4-)、二氰胺根離子(Dicyanamide，簡稱DC)、氯離子(Cl-)、甲基磺酸根離子中(Methylsulfate，簡稱MS)和乙基磺酸根離子中(Ethylsulfate，簡稱ES)的一種或者多種。更優(yōu)選地，離子液體陰離子為硫酸氫根離子。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，離子液體選自1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽(1-butyl-3-MethylImidazoleBisulfate，簡稱BMIMSO4H)、1-丁基-3-甲基咪唑甲基磺酸鹽(1-butyl-3-MethylImidazoleMethylsulfate，簡稱BMIMMS)、1-丁基-3-甲基咪唑乙基磺酸鹽(1-butyl-3-MethylImidazoleEthylsulfate，簡稱BMIMES)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(1-butyl-3-MethylImidazoleTetrafluoroborate，簡稱BMIMBF4)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(1-butyl-3-MethylImidazoleHexafluorophosphate，簡稱BMIMPF6)、1-乙基-3-甲基咪唑乙基磺酸鹽(1-ethyl-3-MethylImidazoleEthylsulfate，簡稱EMIMES)、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺鹽(1-ethyl-3-MethylImidazoleDicyanamide，簡稱EMIMDC)中的一種或者多種。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽。離子液體占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)本發(fā)明的效果有影響。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，離子液體占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0.1％～50％。優(yōu)選地，離子液體占所述電解液的質(zhì)量比范圍為0.1～5％。更優(yōu)選地，離子液體占所述電解液的質(zhì)量比范圍為0.5～1％。在一個(gè)具體實(shí)施例中，離子液體占所述電解液的質(zhì)量比為2％。在本發(fā)明中，電解液通過添加離子液體，增寬了電解液的電化學(xué) 窗口，提高電解液的穩(wěn)定性。更寬的電化學(xué)窗口意味著，電解液更難分解，從而減少組裝電池后充放電過程中氣體的產(chǎn)生，降低了總的電池產(chǎn)氣量，提高安全性。同時(shí)，還減少了由電解液分解產(chǎn)生的氧自由基或者氧氣，從而減少了其對(duì)正極導(dǎo)電劑的腐蝕。由此可以使電池減少自放電，提升循環(huán)性能。在電解液領(lǐng)域，電解液中水的蒸發(fā)是影響電池循環(huán)性的一個(gè)關(guān)鍵因素。電池失效的一個(gè)常見原因就是電解液中水蒸發(fā)過多，導(dǎo)致的電解液的鹽濃度，pH等參數(shù)發(fā)生變化，最終電池?zé)o法工作。本發(fā)明的電解液通過添加離子液體，使得電解液的密度增大、蒸汽壓降低，極大的減少了電解液中水的蒸發(fā)。由此可以可以使電池提升循環(huán)性能。電解液通過添加離子液體，還可以改善負(fù)極的沉積形貌，從而抑制負(fù)極的腐蝕、枝晶和產(chǎn)氣，提升電池的性能。離子液體中其主要作用的是構(gòu)成離子液體的陽離子。在加入到電解液中后，離子液體優(yōu)先吸附在負(fù)極表面，第一金屬離子在其上沉積，能夠細(xì)化晶粒、產(chǎn)生均勻的鋅沉積層。此外，電解液通過添加離子液體，使得電解液的熔點(diǎn)也跟著降低，提高了電解液的低溫性能。電解液通過添加離子液體還提高了電解液的離子導(dǎo)電性。電解液這些性能的提高對(duì)電池的性能提升會(huì)帶來很大影響。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明的電解液還包括鉍化合物。優(yōu)選地，鉍化合物為氧化鉍。添加劑加入電解液中的方式不限，可以是與電解質(zhì)一起加入溶劑；可以是在電解質(zhì)之前加入溶劑；也可以是在電解質(zhì)之后加入溶劑。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液還包括在所述電解液中電離產(chǎn)生第二金屬離子和第二陰離子的第二電解質(zhì)。在充放電過程中第二金屬離子在正極能夠可逆脫出-嵌入。即在電池充電時(shí)，第二金屬離子從正極活性物質(zhì)中脫出，進(jìn)入電解液；在電池放電時(shí)，電解液中的第二金屬離子嵌入正極活性物質(zhì)中。優(yōu)選的，第二金屬離子選自鋰離子、鈉離子、鋁離子或鎂離子。更優(yōu)選的，第二金屬離子為鋰離子。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液中包括鋰離子和鋅離子。在充放電過程中，鋰離子在正極發(fā)生嵌入-脫出，鋅離子在負(fù)極發(fā)生沉積-溶解。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液中還包括一種在電池正極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子。在電池充電時(shí)，電解液中的該離子被氧化；電池放電時(shí)，充電時(shí)被氧化的活性物質(zhì)又被還原。優(yōu)選的，該離子選自溴離子、釩離子中的至少一種。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液中包括溴離子和鋅離子。在充放電過程中，溴離子在正極發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，鋅離子在負(fù)極發(fā)生沉積-溶解。第二陰離子可以是任何基本不影響正負(fù)極反應(yīng)、以及電解質(zhì)在溶劑中溶解的陰離子。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第二陰離子選自硫酸根離子、氯離子、醋酸根離子、硝酸根離子、磷酸根離子、甲酸根離子和烷基磺酸根離子中的一種或幾種。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一陰離子和第二陰離子均為硫酸根離子。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一陰離子和第二陰離子均為甲基磺酸根離子。電解液中各離子的濃度，可以根據(jù)不同電解質(zhì)、溶劑、以及電池的應(yīng)用領(lǐng)域等不同情況而進(jìn)行改變調(diào)配。優(yōu)選的，在電解液中，第一金屬離子的濃度為0.1～10mol/L。優(yōu)選的，在電解液中，第二金屬離子的濃度為0.5～15mol/L。優(yōu)選的，在電解液中，陰離子的濃度為0.5～12mol/L。優(yōu)選的，電解液的pH值范圍為1～8。p電解液的pH過高，可能會(huì)影響電解液中鋅離子的濃度，使得活性鋅離子轉(zhuǎn)換為不可逆的氧化鋅或者氫氧化鋅；電解液的pH過低，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)氣多、容量衰減快等現(xiàn)象。而將電解液的pH范圍保持在1～8，既可以有效保證電解液中金屬離子的濃度，還可以避免產(chǎn)氣多、容量衰減快等現(xiàn)象。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電解液的pH為2。本發(fā)明的電池在不添加離子液體時(shí)，電解液的pH優(yōu)選范圍為3-7，是因?yàn)閜H在小于3時(shí)電池產(chǎn)氣多、容量衰減快，pH大于7時(shí)，鋅離子轉(zhuǎn)化為不可逆的氧化鋅或者氫氧化鋅導(dǎo)致活性鋅離子濃度降低。當(dāng)這些問題能夠被解決時(shí)，電解液的pH將得到擴(kuò)大。而在添加離子液 體后，離子液體吸附在負(fù)極金屬表面，細(xì)化晶粒，減少枝晶，使得產(chǎn)氣多、容量衰減快等問題均得到解決，同時(shí)抑制了鋅離子轉(zhuǎn)化為不可逆的氧化鋅或者氫氧化鋅。所以，pH的優(yōu)選范圍得到了擴(kuò)大，具體的，本發(fā)明pH的范圍為1-8。本發(fā)明還提供了一種電解液，包括正極、負(fù)極和電解液，其中電解液為上述的電解液。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式下，所述第一金屬離子在負(fù)極上能夠發(fā)生可逆的還原沉積-氧化溶解反應(yīng)；所述正極包括能夠可逆脫出-嵌入第二金屬離子的正極活性物質(zhì)；所述電解液包括第一金屬離子和第二金屬離子，充放電過程中，所述第一金屬離子在負(fù)極能夠還原沉積為第一金屬且第一金屬能可逆氧化溶解為第一金屬離子，所述第二金屬離子能夠在正極可逆脫出-嵌入。電池的充放電原理為：充電時(shí)，正極活性物質(zhì)脫出第二金屬離子，同時(shí)伴隨正極活性物質(zhì)被氧化，并放出電子；電子經(jīng)由外電路到達(dá)電池負(fù)極，同時(shí)電解液中的第一金屬離子在負(fù)極上得到電子被還原，并沉積在負(fù)極上。放電時(shí)，沉積在負(fù)極上的第一金屬被氧化，失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝唤饘匐x子進(jìn)入電解液中；電子經(jīng)外電路到達(dá)正極，正極活性物質(zhì)接受電子被還原，同時(shí)第二金屬離子嵌入正極活性物質(zhì)中。電池的負(fù)極能夠發(fā)生可逆的還原沉積-氧化溶解反應(yīng)。充電時(shí)，電解液中的第一金屬離子能夠在負(fù)極側(cè)被還原為第一金屬，并沉積在負(fù)極上，放電時(shí)，沉積在負(fù)極上的第一金屬被重新氧化成第一金屬離子進(jìn)入電解液中。優(yōu)選的，第一金屬離子為鋅離子。此時(shí)，電池的負(fù)極材料根據(jù)結(jié)構(gòu)以及作用的不同，又可以分為以下三種不同的形式：在第一優(yōu)選實(shí)施方式中，負(fù)極僅包括負(fù)極集流體，并且負(fù)極集流體僅作為電子傳導(dǎo)和收集的載體，不參與電化學(xué)反應(yīng)。負(fù)極集流體的材料選自金屬Ni、Cu、Ag、Pb、Mn、Sn、Fe、Al或經(jīng)過鈍化處理的上述金屬中的至少一種，或者單質(zhì)硅，或者碳基材料；其中，碳基材料包括石墨材料，比如商業(yè)化的石墨壓制的箔，其中石墨所占的重量比例范圍為90～100％。負(fù)極集流體的材料還可以選自不銹鋼或經(jīng)鈍化處理的不銹鋼。不銹鋼包括但不僅限于不銹鋼網(wǎng)和不銹鋼箔，同樣的，不銹鋼的型號(hào)可以是300系列的不銹鋼，如不銹 鋼304或者不銹鋼316或者不銹鋼316L。另外，負(fù)極集流體還可以選自含有析氫電位高的鍍/涂層的金屬，從而降低負(fù)極副反應(yīng)的發(fā)生。鍍/涂層選自含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co的單質(zhì)，合金，或者氧化物中至少一種。鍍/涂層的厚度范圍為1～1000nm。例如：在銅箔或石墨箔的負(fù)極集流體表面鍍上錫，鉛或銀。在第二優(yōu)選實(shí)施方式中，負(fù)極除了負(fù)極集流體，還包括負(fù)載在負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)金屬。優(yōu)選的，負(fù)極活性物質(zhì)為金屬鋅。其中，負(fù)極集流體可以參考第一優(yōu)選實(shí)施方式，在此不再贅述。負(fù)極活性物質(zhì)以片狀或者粉末狀存在。當(dāng)采用片狀的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，金屬片與負(fù)極集流體形成復(fù)合層。當(dāng)采用粉末狀的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，將金屬粉末制成漿料，然后將漿料涂覆在負(fù)極集流體上制成負(fù)極。具體的實(shí)施方式中，制備負(fù)極時(shí)，除了負(fù)極活性物質(zhì)金屬粉末之外，根據(jù)實(shí)際情況，還根據(jù)需要添加負(fù)極導(dǎo)電劑和負(fù)極粘結(jié)劑來提升負(fù)極的性能。在第三優(yōu)選實(shí)施方式中，直接采用金屬片作為負(fù)極，金屬片既作為負(fù)極集流體，同時(shí)也為負(fù)極活性物質(zhì)。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，正極包括能夠可逆脫出-嵌入第二金屬離子的正極活性物質(zhì)，優(yōu)選的，第二金屬離子選自鋰離子、鈉離子或鎂離子。更優(yōu)選的，第二金屬離子為鋰離子。優(yōu)選的，正極活性物質(zhì)具有尖晶石結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)或橄欖石結(jié)構(gòu)。正極活性物質(zhì)可以是符合通式Li1+xMnyMzOk的能夠可逆脫出-嵌入鋰離子的尖晶石結(jié)構(gòu)的化合物，其中，-1≤x≤0.5，1≤y≤2.5，0≤z≤0.5，3≤k≤6，M選自Na、Li、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si、Al中的至少一種。優(yōu)選的，正極活性物質(zhì)含有LiMn2O4。更優(yōu)選的，正極活性物質(zhì)含有經(jīng)過摻雜或包覆改性的LiMn2O4。正極活性物質(zhì)可以是符合通式Li1+xMyM′zM″cO2+n的能夠可逆脫出-嵌入鋰離子的層狀結(jié)構(gòu)的化合物，其中，-1<x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤c≤1，-0.2≤n≤0.2，M，M′，M″分別選自Ni、Mn、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si或Al的中至少一種。優(yōu)選的，正極活性物質(zhì)含有LiCoO2。正極活性物質(zhì)還可以是符合通式LixM1-yM′y(XO4)n的能夠可逆脫出-嵌入鋰離子的橄欖石結(jié)構(gòu)的化合物，其中，0<x≤2，0≤y≤0.6，1≤n≤1.5，M選自Fe、Mn、V或Co，M′選自Mg、Ti、Cr、V或Al的中至少一種，X選自S、P或Si中的至少一種。優(yōu)選的，正極活性物質(zhì)含有LiFePO4。目前電池工業(yè)中，幾乎所有正極活性物質(zhì)都會(huì)經(jīng)過摻雜、包覆等改性處理。但摻雜，包覆改性等手段造成材料的化學(xué)通式表達(dá)復(fù)雜，如LiMn2O4已經(jīng)不能夠代表目前廣泛使用的“錳酸鋰”的通式，而應(yīng)該以通式Li1+xMnyMzOk為準(zhǔn)，廣泛地包括經(jīng)過各種改性的LiMn2O4正極活性物質(zhì)。同樣的，LiFePO4以及LiCoO2也應(yīng)該廣泛地理解為包括經(jīng)過各種摻雜、包覆等改性的，通式分別符合LixM1-yM′y(XO4)n和Li1+xMyM′zM″cO2+n的正極活性物質(zhì)。正極活性物質(zhì)為能可逆脫出-嵌入鋰離子的物質(zhì)時(shí)，優(yōu)選可以選用如LiMn2O4、LiFePO4、LiCoO2、LiMxPO4、LiMxSiOy(其中M為一種變價(jià)金屬)等化合物。此外，可脫出-嵌入鈉離子的化合物NaVPO4F，可脫出-嵌入鎂離子的化合物MgMxOy(其中M為一種金屬，0.5<x<3，2<y<6)以及具有類似功能，能夠脫出-嵌入離子或官能團(tuán)的化合物都可以作為本發(fā)明電池的正極活性物質(zhì)，因此，本發(fā)明并不局限于鋰離子電池。在具體的實(shí)施方式中，制備正極材料時(shí)，除了正極活性物質(zhì)之外，通常還會(huì)添加正極導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑來提升正極的性能。在正極材料中使用導(dǎo)電劑的目的是降低整體正極的電阻，同時(shí)加強(qiáng)正極材料顆粒之間的導(dǎo)電通路。正極導(dǎo)電劑選自導(dǎo)電聚合物、活性碳、石墨烯、碳黑、石墨、碳纖維中的一種或幾種。粘結(jié)劑有利于使正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑均勻的粘結(jié)在一起，從而加工形成正極。正極粘結(jié)劑可以選自聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物，聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酯、聚醚、氟化聚合物、聚二乙烯基聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸中的一種、或上述聚合物的混合物及衍生物。更優(yōu)選的，正極粘結(jié)劑選自聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)或丁苯橡膠(SBR)。具體的，正極還包括負(fù)載正極活性物質(zhì)的正極集流體，正極集流 體僅作為電子傳導(dǎo)和收集的載體，不參與電化學(xué)反應(yīng)，即在電池工作電壓范圍內(nèi)，正極集流體能夠穩(wěn)定的存在于電解液中而基本不發(fā)生副反應(yīng)，從而保證電池具有穩(wěn)定的循環(huán)性能。正極集流體的材料選自碳基材料、金屬或合金中的一種。碳基材料選自玻璃碳、石墨箔、石墨片、泡沫碳、碳?xì)?、碳布、碳纖維中的一種。金屬包括Ni、Al、Fe、Cu、Pb、Ti、Cr、Mo、Co、Ag或經(jīng)過鈍化處理的上述金屬中的一種。合金包括不銹鋼、碳鋼、Al合金、Ni合金、Ti合金、Cu合金、Co合金、Ti-Pt合金、Pt-Rh合金或經(jīng)過鈍化處理的上述金屬中的一種。不銹鋼包括不銹鋼網(wǎng)、不銹鋼箔，不銹鋼的型號(hào)包括但不僅限于不銹鋼304或者不銹鋼316或者不銹鋼316L中的一種。優(yōu)選的，對(duì)正極集流體進(jìn)行鈍化處理，其主要目的是，使正極集流體的表面形成一層鈍化的氧化膜，從而在電池充放電過程中，能起到穩(wěn)定的收集和傳導(dǎo)電子的作用，而不會(huì)參與電池反應(yīng)，保證電池性能穩(wěn)定。正極集流體鈍化處理方法包括化學(xué)鈍化處理或電化學(xué)鈍化處理。化學(xué)鈍化處理包括通過氧化劑氧化正極集流體，使正極集流體表面形成鈍化膜。氧化劑選擇的原則為氧化劑能使正極集流體表面形成一層鈍化膜而不會(huì)溶解正極集流體。氧化劑選自但不僅限于濃硝酸或硫酸高鈰(Ce(SO4)2)。電化學(xué)鈍化處理包括對(duì)正極集流體進(jìn)行電化學(xué)氧化或?qū)姓龢O集流體的電池進(jìn)行充放電處理，使正極集流體表面形成鈍化膜。更加優(yōu)選的，正極還包括負(fù)載正極活性物質(zhì)的復(fù)合集流體，復(fù)合集流體包括正極集流體和包覆在正極集流體上的導(dǎo)電膜。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，正極粘結(jié)劑選自丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉(CMC)的混合物，集流體選用石墨箔。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，正極粘結(jié)劑選自丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉(CMC)的混合物，集流體選用包覆有導(dǎo)電薄膜的不銹鋼絲網(wǎng)。為了提供更好的安全性能，優(yōu)選在電解液中位于正極與負(fù)極之間還設(shè)有隔膜。隔膜可以避免其他意外因素造成的正負(fù)極相連而造成的短路。隔膜沒有特殊要求，只要是允許電解液通過且電子絕緣的隔膜即可。有機(jī)系鋰離子電池采用的各種隔膜，均可以適用于本發(fā)明。隔膜還可以是微孔陶瓷隔板等其他材料。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例1稱取一定量的硫酸鋅、硫酸鋰溶于去離子水中，再向其中加入一定量添加劑BMIMMS離子液體，攪拌，配置成硫酸鋅濃度為2mol/L、硫酸鋰濃度為1mol/L、BMIMMS體積分?jǐn)?shù)為1％的電解液。實(shí)施例2與實(shí)施例1所不同的是，電解液添加劑為EMIMES離子液體，其它部分同實(shí)施例1。實(shí)施例3與實(shí)施例1所不同的是，電解液添加劑為BMIMDC離子液體，其它部分同實(shí)施例1。實(shí)施例4與實(shí)施例1所不同的是，電解液添加劑為BMIMBF4離子液體，其它部分同實(shí)施例1。實(shí)施例5與實(shí)施例1所不同的是，電解液添加劑為BMIMPF6離子液體(固體)，BMIMPF6的量占電解液質(zhì)量的1％。其它部分同實(shí)施例1。實(shí)施例6與實(shí)施例1所不同的是，電解液添加劑為BMIMSO4H離子液體，其它部分同實(shí)施例1。實(shí)施例7與實(shí)施例6所不同的是，電解液添加劑還包括Bi2O3，Bi2O3的添加量占電解液質(zhì)量的1％，其它部分同實(shí)施例1。實(shí)施例8與實(shí)施例6所不同的是，BMIMSO4H離子液體占電解液的體積分?jǐn)?shù) 為0.2％，其它部分同實(shí)施例6。實(shí)施例9與實(shí)施例6所不同的是，BMIMSO4H離子液體占電解液的體積分?jǐn)?shù)為0.5％，其它部分同實(shí)施例6。實(shí)施例10與實(shí)施例1所不同的是，硫酸鋅用甲基磺酸鋅代替、硫酸鋰用甲基磺酸鋰代替，甲基磺酸鋰的濃度改為3mol/L。實(shí)施例11與實(shí)施例2所不同的是，硫酸鋅用甲基磺酸鋅代替、硫酸鋰用甲基磺酸鋰代替，甲基磺酸鋰的濃度改為3mol/L。實(shí)施例12與實(shí)施例3所不同的是，硫酸鋅用甲基磺酸鋅代替、硫酸鋰用甲基磺酸鋰代替，甲基磺酸鋰的濃度改為3mol/L。實(shí)施例13與實(shí)施例4所不同的是，硫酸鋅用甲基磺酸鋅代替、硫酸鋰用甲基磺酸鋰代替，甲基磺酸鋰的濃度改為3mol/L。實(shí)施例14與實(shí)施例5所不同的是，硫酸鋅用甲基磺酸鋅代替、硫酸鋰用甲基磺酸鋰代替，甲基磺酸鋰的濃度改為3mol/L。實(shí)施例15與實(shí)施例6所不同的是，硫酸鋅用甲基磺酸鋅代替、硫酸鋰用甲基磺酸鋰代替，甲基磺酸鋰的濃度改為3mol/L。對(duì)比例1與實(shí)施例1所不同的是，電解液中沒有添加離子液體，其他部分同實(shí)施例1。對(duì)比例2與對(duì)比例1所不同的是，硫酸鋅用甲基磺酸鋅代替、硫酸鋰用甲基磺酸鋰代替，甲基磺酸鋰的濃度改為3mol/L。電解液性能測(cè)試腐蝕電流、腐蝕電位及內(nèi)阻的測(cè)定測(cè)定條件：使用三電極體系，工作電極和對(duì)電極由鋅箔制得，鋅箔厚度0.5cm，參比電極是飽和甘汞電極，電解液分別使用實(shí)施例1-6、實(shí)施例10-15、對(duì)比例1、對(duì)比例2的電解液。通過塔費(fèi)爾曲線計(jì)算得腐蝕電流、腐蝕電位。測(cè)試結(jié)果：樣品腐蝕電流(mA)腐蝕電位(V)對(duì)比例11.442×10-3-1.001實(shí)施例14.46×10-5-1.003實(shí)施例21.27×10-3-1.004實(shí)施例31.88×10-5-0.901實(shí)施例43.86×10-4-1.004實(shí)施例51.12×10-5-0.993實(shí)施例61.11×10-5-0.946對(duì)比例21.34×10-3-0.944實(shí)施例102.57×10-4-0.943實(shí)施例111.15×10-4-0.942實(shí)施例129.67×10-5-0.918實(shí)施例138.05×10-6-0.925實(shí)施例142.053×10-4-0.94實(shí)施例157.85×10-6-0.878由上表可以看出，與不加離子液體的對(duì)比例1相比，添加離子液體的實(shí)施例1-6具有更小的腐蝕電流。其中，實(shí)施例5-6具有最小的腐蝕電流。與不加離子液體的對(duì)比例2相比，添加離子液體的實(shí)施例10-15具有更小的腐蝕電流。其中，實(shí)施例13、15具有最小的腐蝕電流。腐蝕電流越小，意味著電解液對(duì)負(fù)極的腐蝕會(huì)減緩，有助于提高電池的性能。本發(fā)明中向電解液加入的離子液體是有效的，可以顯著降低負(fù)極的腐蝕。鋅粉產(chǎn)氣測(cè)試測(cè)試條件：分別將5ml實(shí)施例1-6、實(shí)施例10-15、對(duì)比例1、對(duì)比例2的電解液和0.5g鋅粉，混合在一個(gè)針筒中，封閉針管的末端并搖勻。放置在60℃下1天，測(cè)試產(chǎn)生的氣體。測(cè)試結(jié)果：在硫酸鹽電解液體系中，與不加離子液體的對(duì)比例1相比，添加離子液體的實(shí)施例1-6的產(chǎn)氣量減少了約6～62％。其中，添加離子液體的實(shí)施例5產(chǎn)氣量減少最多，約為62％。在甲基磺酸鹽電解液體系中，與不加離子液體的對(duì)比例2相比，添加離子液體的實(shí)施例10-15的產(chǎn)氣量減少了約41～68％。其中，添加離子液體的實(shí)施例15的產(chǎn)氣量減少最多，約為68％。本測(cè)試的產(chǎn)氣量越少，意味著電解液在組裝成電池時(shí)負(fù)極的產(chǎn)氣量越少，有助于提高電池的性能。以上說明，本發(fā)明中向電解液加入的離子液體是有效的，可以顯著降低電池的產(chǎn)氣。實(shí)施例16按將質(zhì)量比86:7:7將錳酸鋰LMO、石墨導(dǎo)電劑KS-6、粘結(jié)劑PVDF在NMP中混合，形成均勻的正極漿料。將正極漿料涂覆在正極集流體導(dǎo)電聚乙烯材料上形成活性物質(zhì)層，隨后將其進(jìn)行壓片，經(jīng)剪裁，制成正極片。負(fù)極采用厚度為0.05mm的鋅箔片，并以厚度為0.02mm的黃銅箔片作為負(fù)極集流體。隔膜為AGM玻璃纖維隔膜。隔膜和負(fù)極尺寸與正極相當(dāng)。將正極片、負(fù)極片以及隔膜層疊組裝成電芯，裝入殼體內(nèi)，然后注入電解液，封口，組裝成容量為250mAh的電池。電解液采用實(shí)施例3制備的電解液。實(shí)施例17與實(shí)施例16所不同的是，電解液采用實(shí)施例5制備的電解液。實(shí)施例18與實(shí)施例16所不同的是，電解液采用實(shí)施例6制備的電解液。實(shí)施例19與實(shí)施例16所不同的是，電解液采用實(shí)施例7制備的電解液。實(shí)施例20與實(shí)施例16所不同的是，電解液采用實(shí)施例8制備的電解液。實(shí)施例21與實(shí)施例16所不同的是，電解液采用實(shí)施例9制備的電解液。實(shí)施例22與實(shí)施例18所不同的是，組裝成容量為5Ah的電池。對(duì)比例3與實(shí)施例16所不同的是，電解液中沒有添加離子液體，其他部分同實(shí)施例16，組裝成電池。對(duì)比例4與實(shí)施例22所不同的是，電解液中沒有添加離子液體，其他部分同實(shí)施例22，組裝成電池。循環(huán)性能測(cè)試測(cè)試條件：將實(shí)施例16-21的電池進(jìn)行充放電測(cè)試，倍率為0.2C，測(cè)試溫度60℃，充放電電壓范圍為1.4-2.1V。測(cè)試結(jié)果：由上可以看出，與不加離子液體的對(duì)比例3相比，添加離子液體的電池實(shí)施例16-21在電池循環(huán)40圈后的容量保持均比對(duì)比例3要高，且?guī)靷愋式档椭?7％時(shí)的循環(huán)次數(shù)均比對(duì)比例3要多。由此可見，在電解液添加離子液體后，組裝的電池的循環(huán)性能得到很大的提 高。從實(shí)施例19也可以看出，在電解液同時(shí)添加氧化鉍時(shí)，離子液體的以上效果依然可以實(shí)現(xiàn)。由實(shí)施例18、20-21可以看出，與不加離子液體的對(duì)比例3相比，電解液中添加離子液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％、0.5％、1％時(shí)電池均具有更好的循環(huán)性能，其中電解液中添加離子液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％時(shí)，電池顯示最好的循環(huán)性能。此外，將實(shí)施例16-21和對(duì)比例3的電池循環(huán)55圈后，拆開觀察發(fā)現(xiàn)，對(duì)比例3的負(fù)極枝晶非常多，而實(shí)施例16-21的負(fù)極枝晶明顯降低。以上說明，本發(fā)明中向電解液加入的離子液體是有效的，可以顯著降低負(fù)極的枝晶。自放電測(cè)試測(cè)試條件：將實(shí)施例18的電池滿荷電在60℃靜置1天，測(cè)試剩余容量，并觀察容量恢復(fù)，分別進(jìn)行三次測(cè)試。將實(shí)施例21的電池滿荷電在60℃靜置7天，測(cè)試剩余容量，并觀察容量恢復(fù)，分別進(jìn)行兩次測(cè)試。下表中，容量恢復(fù)率指電池在經(jīng)過第2次1天或者7天自放電后再充滿電，此時(shí)進(jìn)行放電測(cè)試得到的容量與初始容量的百分比值。測(cè)試結(jié)果：表1：1天自放電性能測(cè)試表2：7天自放電性能測(cè)試由表1可以看出，與不加離子液體的對(duì)比例3相比，添加離子液體的電池實(shí)施例18的電池顯示出更好的自放電容量保持率和更好的容量恢復(fù)率，實(shí)施例21的電池顯示出基本相同的自放電容量保持率和更好的容量恢復(fù)率。由表1和表2中的實(shí)施例21的數(shù)據(jù)可知，與不加離子液體的對(duì)比例3相比，雖然實(shí)施例21在1天自放電性能測(cè)試中性能未有提升，但是在7天自放電性能測(cè)試中，顯示出更好的容量保持率和容量恢復(fù)率。因此，從長期來看，加入離子液體后的電池的容量保持率和容量恢復(fù)率比不加離子液體的電池要高。需要說明的是，雖然自放電性能的提升量非常小或者基本沒有提升，但是對(duì)于本發(fā)明中的電池來說，主要解決的問題為抑制負(fù)極腐蝕，在保證抑制負(fù)極腐蝕、減少了負(fù)極枝晶和產(chǎn)氣、大幅提高電池循環(huán)性能的前提下，卻沒有影響電池的自放電性能甚至有一些提升，此更能說明本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)越性。以上說明，本發(fā)明中向電解液加入離子液體，在解決負(fù)極腐蝕問題，提升電池產(chǎn)氣、循環(huán)性能的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證了電池的自放電性能沒有受到影響。5Ah電池浮充狀態(tài)下產(chǎn)氣測(cè)試測(cè)試條件：將實(shí)施例22和對(duì)比例4的電池，在0.2C充放電3次，測(cè)試在常溫下浮充1天產(chǎn)生的氣體，浮充電壓2.0V。本測(cè)試的以下數(shù)據(jù)是根據(jù)電池內(nèi)部的氣體壓力換算得到。測(cè)試結(jié)果：由上可以看出，在5Ah電池中，與不加離子液體的對(duì)比例4相比， 添加離子液體的電池實(shí)施例22的電池顯示出更少的產(chǎn)氣，減少幅度達(dá)28％。以上說明，本發(fā)明中向電解液加入的離子液體是有效的，即使在5Ah電池中，電池的產(chǎn)氣也可以得到降低。綜上表明，通過在電解液中添加離子液體，能夠改善電解液的性能，明顯抑制負(fù)極的腐蝕、枝晶和產(chǎn)氣，從而提高電池的循環(huán)性能、浮充性能、安全性能，整體上提升了電池的總體性能，使電池更加適合實(shí)際應(yīng)用。盡管發(fā)明人已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做了較詳細(xì)的闡述和列舉，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，對(duì)上述實(shí)施例作出修改和/或變通或者采用等同的替代方案是顯然的，都不能脫離本發(fā)明精神的實(shí)質(zhì)，本發(fā)明中出現(xiàn)的術(shù)語用于對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的闡述和理解，并不能構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。當(dāng)前第1頁1 2 3