[發(fā)明專利]三氮唑類離子液體及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210486685.6
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103833652A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;劉大喜;袁新生;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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: C07D249/08
• 分類號: C07D249/08;C07C311/48;C07C309/06;C07C303/32;C07C303/40;H01G11/62;H01G11/84
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種電容器電解液領(lǐng)域，尤其涉及一種三氮唑類離子液體及其制備方法，同時還涉及一種使用該三氮唑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、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，采用兩步法制備的離子液體不可避免的都會引入鹵素元素，這些鹵素雜質(zhì)離子會導(dǎo)致離子液體的穩(wěn)定性降低，熔點升高和電化學(xué)窗口變窄的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種不含鹵素元素的三氮唑類離子液體及其制備方法。

一種三氮唑類離子液體，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其中，R為碳原子數(shù)為2～6的烷基，Y^-為(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-。該三氮唑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)定性好且不含有鹵素雜質(zhì)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。

一種三氮唑類離子液體的制備方法，包括如下步驟：

在惰性氣氛保護下，將烷基三氮唑衍生物與甲基化試劑MY按摩爾比1∶1～1.2∶1添加在有機溶劑中，所述有機溶劑與所述烷基三氮唑衍生物的質(zhì)量比為0.8∶1～1.4∶1，在溫度為60℃～80℃條件下攪拌反應(yīng)3小時～15小時，然后除去過量的所述烷基三氮唑衍生物和所述有機溶劑，收集無色液體，洗滌后，真空干燥得到三氮唑類離子液體，其中，所述烷基三氮唑衍生物為乙基三氮唑、丙基三氮唑、丁基三氮唑、戊基三氮唑或己基三氮唑，所述甲基化試劑MY為N-甲基-雙(三氟甲磺酰)胺或N-甲基-雙(氟磺酰)胺，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其中，R為碳原子數(shù)為2～6的烷基，Y^-為(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-。

在優(yōu)選的實施方式中，所述有機溶劑為氯仿、二氯甲烷或四氯化碳。

在優(yōu)選的實施方式中，步驟除去過量的所述烷基三氮唑衍生物和所述有機溶劑具體為：通過減壓蒸餾的方式除去過量的烷基三氮唑衍生物和所述有機溶劑，所述減壓蒸餾的條件為溫度為120℃～200℃，壓強為0.1Pa～5Pa。

在優(yōu)選的實施方式中，所述洗滌步驟具體為：將收集的無色液體在乙酸乙酯或甲基叔丁基醚的溶液中反復(fù)洗滌。

上述制備過程采用一步法效率高、無污染、有利于三氮唑類離子液體的大規(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，包括三氮唑類離子液體及有機溶劑，

其中，所述三氮唑類離子液體的結(jié)構(gòu)式如下：

R為碳原子數(shù)為2～6的烷基，Y^-為(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-；

三氮唑類離子液體與有機溶劑的質(zhì)量比范圍為1∶5～2∶1。

在優(yōu)選的實施方式中，所述有機溶劑為乙腈、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯和丙酸乙酯中的至少一種。

一種電解液的配制方法，包括如下步驟：

在惰性氣氛保護下，取乙腈、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯和丙酸乙酯中的至少一種作為有機溶劑，按有機溶劑與三氮唑類離子液體的質(zhì)量比1∶5～2∶1的比例向所述有機溶劑中加入三氮唑類離子液體，攪拌混合均勻，得到所述電解液，其中，所述三氮唑類離子液體的結(jié)構(gòu)式如下：