[發(fā)明專利]一種含N－腈基烷基－N－烷基嗎啉陽離子的離子液體及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710043429.9
• 申請(qǐng)日: 2007-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN101085762A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊立;章正熙;羅世春;上島浩一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);日立化成工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C07D295/14
• 分類號(hào): C07D295/14
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 羅蔭培

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子液體及其制備方法，特別是一種含N-腈基烷基N-烷基嗎啉陽離子的離子液體及其制備方法，它作為電解液添加劑用于鋰二次電池中。

背景技術(shù)

隨著高度信息化、環(huán)境共生以及老齡化社會(huì)的到來，對(duì)可移動(dòng)的清潔能源有更大的期待，由于有機(jī)溶劑與無機(jī)鹽組成的傳統(tǒng)電解液的固有的缺陷使其無法適應(yīng)發(fā)展的需要，因此尋找新型的電解液迫在眉睫。室溫離子液體(room?temperatureionic?liquid)也稱為室溫熔融鹽(room?temperature?molten?salt)，即在較寬的溫度范圍(包括室溫)內(nèi)完全由離子組成的液體物質(zhì)。由于其具有一系列優(yōu)異的特性，比如高的離子電導(dǎo)率，寬的電化學(xué)窗口，不易揮發(fā)，不易燃及良好的熱穩(wěn)定性等，極有可能成為下一代新型綠色電解液，已引起了學(xué)術(shù)界的極大興趣和產(chǎn)業(yè)界的極大期待。

離子液體作為電解液用于鋰二次電池時(shí)，必須要加入鋰鹽。然而當(dāng)鋰鹽加入到離子液體中時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致粘度上升，電導(dǎo)率下降。人們采用了一些改進(jìn)方法，但效果并不理想。最近，Egashira等將腈基引入到飽和脂肪族氮陽離子上，合成出含腈基的飽和脂肪族季銨離子液體，研究發(fā)現(xiàn)把鋰鹽加入到這種離子液體中時(shí)，電導(dǎo)率不下降[M.Egashira，et?al，Journal?of?Power?Sources，138(2004)240-244]。同時(shí)，國際專利WO?2005019185公開了一種含腈基的五元或六元芳香族雜環(huán)離子液體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種含N-腈基烷基-N-烷基嗎啉陽離子的離子液體及其制備方法。

本發(fā)明一種含N-腈基烷基N-烷基嗎啉陽離子的離子液體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其中R₁為C1～C2的直鏈脂肪族烷基；R₂為C1～C3的直鏈脂肪族亞烷基；A^-為BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或N(CN)₂^-。

本發(fā)明一種含N-腈基烷基-N-烷基嗎啉陽離子的離子液體有：N-(1-腈基甲基)-N-甲基嗎啉四氟硼酸，N-(2-腈基乙基)-N-甲基嗎啉四氟硼酸，N-(3-腈基丙基)-N-甲基嗎啉四氟硼酸，N-(1-腈基甲基)-N-乙基嗎啉四氟硼酸，N-(2-腈基乙基)-N-乙基嗎啉四氟硼酸，N-(3-腈基丙基)-N-乙基嗎啉四氟硼酸，N-(1-腈基甲基)-N-甲基嗎啉六氟磷酸，N-(2-腈基乙基)-N-甲基嗎啉六氟磷酸，N-(3-腈基丙基)-N-甲基嗎啉六氟磷酸，N-(1-腈基甲基)-N-乙基嗎啉六氟磷酸，N-(2-腈基乙基)-N-乙基嗎啉六氟磷酸，N-(3-腈基丙基)-N-乙基嗎啉六氟磷酸，N-(1-腈基甲基)-N-甲基嗎啉二(三氟甲基磺酰)亞胺，N-(2-腈基乙基)-N-甲基嗎啉二(三氟甲基磺酰)亞胺，N-(3-腈基丙基)-N-甲基嗎啉二(三氟甲基磺酰)亞胺，N-(1-腈基甲基)-N-乙基嗎啉二(三氟甲基磺酰)亞胺，N-(2-腈基乙基)-N-乙基嗎啉二(三氟甲基磺酰)亞胺，N-(3-腈基丙基)-N-乙基嗎啉二(三氟甲基磺酰)亞胺，N-(1-腈基甲基)-N-甲基嗎啉二氰胺，N-(2-腈基乙基)-N-甲基嗎啉二氰胺，N-(3-腈基丙基)-N-甲基嗎啉二氰胺，N-(1-腈基甲基)-N-乙基嗎啉二氰胺，N-(2-腈基乙基)-N-乙基嗎啉二氰胺，N-(3-腈基丙基)-N-乙基嗎啉二氰胺。

本發(fā)明一種含N-腈基烷基N-烷基嗎啉陽離子的離子液體的具體制備方法如下：

(1)將0.1mol的N-烷基嗎啉和0.08～0.2mol的1-氯代烷基腈或1-溴代烷基腈混合后，在60～100℃下反應(yīng)1～3天；或加入0.1～1.0mol甲苯或四氫呋喃，回流反應(yīng)1～3天；過濾后收集固體，再用乙醚充分洗滌，真空干燥1～3天，得到氯化N-腈基烷基N-烷基嗎啉或溴化N-腈基烷基N-烷基嗎啉；