[發(fā)明專利]吡嗪類離子液體及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110253200.4
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102952098A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;劉大喜;王要兵
• 申請（專利權(quán)）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
• 主分類號: C07D295/088
• 分類號: C07D295/088;C07C303/32;C07C303/40;C07C309/06;C07C311/48;H01G9/035
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種電容器電解液領(lǐng)域，尤其涉及一種吡嗪類離子液體及其制備方法，同時還涉及一種使用該吡嗪類離子液體的電解液及其配制方法和超級電容器。

【背景技術(shù)】

超級電容器是一種介于充電電池和電容器之間的新型能源器件，具有體積小、容量大、充電速度快、循環(huán)壽命長、放電效率高、工作溫度范圍寬、可靠性好和無污染免維護(hù)等優(yōu)點，是一種新型、高效、實用的能量儲存裝置，因而被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、移動通訊裝置、計算機(jī)、以及電動汽車的混合電源等。超級電容器所存儲的能量正比于所施加的電壓的平方，因而，提高所施加的電壓可以大幅度增加超級電容器的比能量。然而，在高電壓條件下，傳統(tǒng)的水系電解液易分解，引起電容器的內(nèi)阻急劇增大、電容量迅速降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種不易分解、穩(wěn)定性較好的吡嗪類離子液體及其制備方法。

一種吡嗪類離子液體，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其中，Y^-為BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-。

該吡嗪類離子液體在室溫或接近室溫的條件下完全由離子組成，電導(dǎo)率高、熔點低、電化學(xué)窗口寬、不揮發(fā)、不可燃、熱穩(wěn)定性好且無毒，特別是分解電壓高，高電壓條件下難以分解，從而可以應(yīng)用在制造高比容量的超級電容器或鋰離子電池領(lǐng)域。

一種吡嗪類離子液體的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將吡嗪與甲氧基乙氧基鹵代甲烷按摩爾比1∶1～1∶1.2反應(yīng)，生成甲氧基乙氧基甲基-吡嗪鹵代鹽；

步驟二：將所述甲氧基乙氧基甲基-吡嗪鹵代鹽與含有機(jī)陰離子的無機(jī)鹽按摩爾比1∶1在去離子水中進(jìn)行離子交換反應(yīng)，生成所述吡嗪類離子液體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其中，Y^-為BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-。

在優(yōu)選的實施方式中，所述甲氧基乙氧基鹵代甲烷為甲氧基乙氧基氯代甲烷或甲氧基乙氧基溴代甲烷；所述無機(jī)鹽中陽離子為Na⁺、K⁺或NH₄⁺。

在優(yōu)選的實施方式中，步驟一包括如下步驟：將吡嗪與甲氧基乙氧基鹵代甲烷混合，在惰性氣體保護(hù)下，升溫至60～80℃，攪拌反應(yīng)后冷卻至室溫，用乙酸乙酯洗滌后真空干燥，得到甲氧基乙氧基甲基-吡嗪鹵代鹽。

在優(yōu)選的實施方式中，步驟二包括如下步驟：將甲氧基乙氧基甲基-吡嗪鹵代鹽與含有機(jī)陰離子的無機(jī)鹽在去離子水中、室溫下進(jìn)行離子交換反應(yīng)后，反應(yīng)混合液用二氯甲烷萃取，得到二氯甲烷相，再對所述二氯甲烷相用去離子水反萃取，直至用飽和的AgNO₃水溶液滴定水相至無沉淀產(chǎn)生為止，最后將反萃取后的二氯甲烷相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，真空干燥得到所述吡嗪類離子液體。

上述制備過程效率高、無污染、有利于吡嗪類離子液體的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

同時，還有必要提供一種使用上述不易分解、穩(wěn)定性較好的離子液體的電解液及其配制方法和超級電容器。

一種電解液，包括吡嗪類離子液體、鋰鹽及碳酸酯類有機(jī)溶劑，

其中，所述吡嗪類離子液體的結(jié)構(gòu)式如下：

Y^-為BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-；