雙中心季銨鹽類離子液體及其制備方法與電解液及鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙中心季銨鹽類離子液體，其通式為下述(I)，其中，m為2、3或6；Y為四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離于、三氟甲基磺酰亞胺陰離子或三氟甲基磺酸陰離子；R為具有下述通式(II)的甲氧基烷基，其中n為2、3或4。本發(fā)明還涉及所述雙中心季銨鹽類離子液體的制備方法和由該雙中心季銨鹽類離子液體制得的離子液體電解液及鋰離子電池。本發(fā)明制備的雙中心季銨鹽類離子液體采用雙中心季銨鹽的骨架構(gòu)型，使得這類離子液體具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，豐富了離子液體的種類。此外，由所述雙中心季銨鹽類離子液體制得的離子液體電解液和鋰離子電池具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。
【專利說明】雙中心季銨鹽類離子液體及其制備方法與電解液及鋰離子

電池【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一類雙中心季銨鹽類離子液體及其制備方法。本發(fā)明還涉及采用該雙中心季銨鹽類離子液體所制備的電解液及鋰離子電池上。
【背景技術(shù)】
[0002]離子液體是指在室溫范圍內(nèi)(一般為100°C以下)呈液態(tài)，由有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子或有機(jī)陰離子構(gòu)成的。離子液體具有可調(diào)性，根據(jù)不同需要改變其陰陽離子結(jié)構(gòu)可以達(dá)到設(shè)計(jì)者的目的，因而離子液體被稱為設(shè)計(jì)者的溶劑。早在1914年就發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)離子液體-硝基乙胺，但其后該領(lǐng)域的研究進(jìn)展緩慢。直到1992年，Wikes領(lǐng)導(dǎo)的研究小組合成了低熔點(diǎn)、抗水解、穩(wěn)定性強(qiáng)的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體([EMIM]BF4)后，離子液體的研究才得以迅速發(fā)展，隨后開發(fā)出了一系列的離子液體體系。最初的離子液體主要用于電化學(xué)研究，近年來離子液體作為綠色溶劑用于有機(jī)及高分子合成受到重視。與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比，離子液體具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn):(I)熔點(diǎn)低于或接近室溫，呈液態(tài)的溫度范圍寬；(2)蒸氣壓低、幾乎不揮發(fā)、無色、無嗅；(3)具有較大的穩(wěn)定溫度范圍，較好的化學(xué)穩(wěn)定性及較寬的電化學(xué)穩(wěn)定電位窗口 ；(4)良好的溶解特性，對(duì)很多無機(jī)物和有機(jī)物都表現(xiàn)出良好的溶解能力；(5)無著火點(diǎn)且不易燃燒；(6)可循環(huán)使用，不污染環(huán)境等。目前對(duì)離子液體的研究主要集中在新型離子液體的合成、離子液體物理和化學(xué)特性的表征及其作為 溶劑和電解質(zhì)的應(yīng)用研究等方面。離子液體作為一類新型的溶劑、介質(zhì)、催化劑，在有機(jī)合成、催化反應(yīng)、萃取分離、材料制備、天然高分子、電化學(xué)等領(lǐng)域的研究取得了許多令人滿意的結(jié)果，受到了廣泛的關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一目的在于提供一種新型、安全性好、環(huán)境友好的雙中心季銨鹽類離子液體。
[0004]本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述雙中心季銨鹽類離子液體的制備法方法。
[0005]本發(fā)明的第三目的在于提供一種由所述雙中心季銨鹽類離子液體制備的離子液體電解液。
[0006]本發(fā)明的第四目的在于提供一種由所述離子液體電解液制備的鋰離子電池。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種具有下述通式(I)的雙中心季銨鹽類離子液體，
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種具有下述通式(I)的雙中心季銨鹽類離子液體，
2.一種雙中心季銨鹽類離子液體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (a)烷基季銨鹽鹵化物的制備:將具有下述通式(III)的叔二胺和鹵代烷RX反應(yīng)制得具有下述通式(IV)的烷基季銨鹽鹵化物，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙中心季銨鹽類離子液體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(a)具體為:在惰性氣體保護(hù)下，將所述叔二胺和所述鹵代烷RX按摩爾比1: 2.1~I: 2.3在60°C~80°C下攪拌反應(yīng)20~60h即得所述烷基季銨鹽鹵化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙中心季銨鹽類離子液體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(b)具體為:將所述烷基季銨鹽鹵化物與所述無機(jī)鹽MY及所述去離子水在室溫下反應(yīng)5~20h即得所述雙中心季銨鹽類離子液體；其中，所述烷基季銨鹽鹵化物和所述無機(jī)鹽MY的摩爾比為1: 2~1: 2.2，所述烷基季銨鹽鹵化物與所述去離子水的摩爾體積比為 Imol: 3OOmL ~Imol: 200mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙中心季銨鹽類離子液體的制備方法，其特征在于:所述叔二胺和所述鹵代烷RX的摩爾比優(yōu)選為1: 2.2，所述烷基季銨鹽鹵化物和所述無機(jī)鹽MY的摩爾比優(yōu)選為1: 2.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的雙中心季銨鹽類離子液體的制備方法，其特征在于，所述的鹵素X為氯、溴或碘原子。
7.一種離子液體電解液，包含有離子液體、有機(jī)溶劑和鋰鹽，其特征在于，所述離子液體為權(quán)利要求1所述的雙中心季銨鹽類離子液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子液體電解液，其特征在于，所述雙中心季銨鹽類離子液體與所述有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1: 10~1:1 ;所述有機(jī)溶劑和鋰鹽的質(zhì)量比為10: I~20:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子液體電解液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和丁酸乙酯以1~3: 4~7: 2的體積比配置而成；所述鋰鹽為四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰或二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。
10.一種鋰離子電池，包括正電極、負(fù)電極、以及所述正負(fù)電極之間的電解液，所述正電極包括集流體以及涂敷在該集流體上漿料，所述漿料由磷酸鐵鋰、乙炔黑、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮按質(zhì)量比9: 0.45: 0.45: 20攪拌混合而成，其特征在于，所述電解液為權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的離子液體電解液。
【文檔編號(hào)】H01M10/0566GK103896785SQ201210586931
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】周明杰, 劉大喜, 王要兵, 鐘玲瓏 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司