离子液体作为锂电池体系电解质的研究

1996年，Pierre等对一系列由烷基取代咪唑类阳离子与CFaCOO-或C4H。SOf组成的室温离子液体的理化性质进行了系统研究，从中得到了一些规律性的结论：非对称性的阳离子比对称性的阳离子的离子液体有较低的熔点，阴、阳离子间如果形成氢键则熔点增高、黏度增大，阳离子中附带有长链取代基可以增加离子液体与有机溶剂的互溶性。这些规律性的认识使人们在更深层次上认识和了解了室温离子液体。2000年，Reed等进一步揭示了室温离子液体低熔点的原因，认为当阴、阳离子间的相互作用力缩小到范德瓦耳斯力或弱的氢键水平上时，形成晶体的离子非有效堆积致使室温离子液体的熔点低。同年，Earle等在室温离子液体中进行药物合成时获得了很高的产率，并且没有毒副产物生成，且作为溶剂使用的离子液体还可以循环使用，这一研究开拓了离子液体的应用范畴。
发展至今，人们已经开始按照自己的目的来设计并合成特定的室温离子液体。2001年，Leone和Thorp等报道一些具有长链取代基的含N配体与Cu2+、C02千形成的配合物在室温下呈液态，进一步扩展了离子液体的研究领域。Leone等又研究了离子液体在DNA中的存在形式，发现其理化性质可以通过调整核酸的顺序等方面来控制。Davis等报道了烷基取代的噻唑与BF4-等阴离子形成的室温离子液体。最近又出现了一类具有功能性侧链的季铵盐 与氯化锌、氯化锰形成的室温离子液体，这类离子液体对水不敏感，价格便宜，原料易得，在一些反应的催化效果上等同于A1Cls体系。近年来，基于室温离子液体的合成学、催化化学、电化学等得到了迅猛发展，离子液体正在从不同的方面向化学与物理学的各个领域渗透。
20世纪70年代，离子液体首次作为电池的电解质使用。近年来，人们对于离子液体作为化学电源的电解质使用的兴趣越来越浓厚，相关研究也越来越多。离子液体作为锂电池体系电解质的研究也已经成为电化学领域的一个新的研究方向。虽然这种体系与传统有机液体电解质相比有许多独到之处，但也有许多制约因素，离子液体用作电解质的缺点主要是价格高和黏度大，其黏度比一般有机溶剂高l~2个数量级，用作锂离子电池电解质时，电池的倍率充放电性能不好，因此，设法降低体系的黏度，提高锂离子的迁移速率是当前迫切需要解决的问题。由于目前使用的锂离子电池有机电解质易燃、易爆，在高功率密度下存在着严重的安全隐患，因此难以把锂离子电池用于电动汽车等大型动力系统。为了从根本上消除锂离子电池的安全隐患，必须使用不可燃的电解质取代高度自燃的有机液体电解质。离子液体恰恰具有蒸气压低、无可燃性、热容量大的优点，有望彻底解决锂离子电池的安全性问题。