[發明專利]雙中心聯吡啶類離子液體及其制備方法與電解液及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201210584222.3
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103896828A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 周明杰;劉大喜;王要兵;鐘玲瓏
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: C07D213/04
• 分類號: C07D213/04;C07C311/48;C07C309/06;C07C303/40;C07C303/32;H01M10/0566;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市隆天聯鼎知識產權代理有限公司 44232
• 代理人: 劉抗美;劉耿

技術領域

本發明涉及電化學領域，尤其涉及一類雙中心聯吡啶類離子液體及其制備方法。本發明還涉及采用該雙中心聯吡啶類離子液體所制備的電解液及鋰離子電池上。

背景技術

離子液體是指在室溫范圍內(一般為100℃以下)呈液態，由有機陽離子和無機陰離子或有機陰離子構成的。離子液體具有可調性，根據不同需要改變其陰陽離子結構可以達到設計者的目的，因而離子液體被稱為設計者的溶劑。早在1914年就發現了第一個離子液體-硝基乙胺，但其后該領域的研究進展緩慢。直到1992年，Wikes領導的研究小組合成了低熔點、抗水解、穩定性強的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展，隨后開發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研究，近年來離子液體作為綠色溶劑用于有機及高分子合成受到重視。與傳統的有機溶劑和電解質相比，離子液體具有一系列突出的優點：(1)熔點低于或接近室溫，呈液態的溫度范圍寬；(2)蒸氣壓低、幾乎不揮發、無色、無嗅；(3)具有較大的穩定溫度范圍，較好的化學穩定性及較寬的電化學穩定電位窗口；(4)良好的溶解特性，對很多無機物和有機物都表現出良好的溶解能力；(5)無著火點且不易燃燒；(6)可循環使用，不污染環境等。目前對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特性的表征及其作為溶劑和電解質的應用研究等方面。離子液體作為一類新型的溶劑、介質、催化劑，在有機合成、催化反應、萃取分離、材料制備、天然高分子、電化學等領域的研究取得了許多令人滿意的結果，受到了廣泛的關注。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種新型、安全性好、環境友好的雙中心聯吡啶類離子液體。

本發明的第二目的在于提供一種所述雙中心聯吡啶類離子液體的制備法方法。

本發明的第三目的在于提供一種由所述雙中心聯吡啶類離子液體制備的離子液體電解液。

本發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。

為了實現本發明的第一個目的，本發明所采用的技術方案為：

一種具有下述通式(I)的雙中心聯吡啶類離子液體，

其中，Y為四氟硼酸陰離子(BF₄^-)、六氟磷酸陰離子(PF₆^-)、三氟甲基磺酰亞胺陰離子((CF₃SO₂)₂N^-)或三氟甲基磺酸陰離子(CF₃SO₃^-)；

R為具有下述通式(II)的甲氧基烷基：

CH₃O(CH₂)_n(II)，其中，n為2、3或4。

為了實現本發明的第二目的，本發明所采用的技術方案為：

一種雙中心聯吡啶類離子液體的方法，其大致工藝流程如下：聯吡啶→二烷基聯吡啶鹵化物→雙中心聯吡啶類離子液體。具體而言，上述制備方法包括如下步驟：

(a)二烷基聯吡啶鹵化物的制備：將具有下述通式(III)的聯吡啶和鹵代烷RX反應制得具有下述通式(IV)的二烷基聯吡啶鹵化物。

其中，X為鹵素，優選氯、溴或碘原子；

R為具有下述通式(II)的甲氧基烷基：

CH₃O(CH₂)_n(II)，其中，n為2、3或4；

(b)所述雙中心聯吡啶類離子液體的制備：將所述步驟(a)制得的二烷基聯吡啶鹵化物與無機鹽MY及去離子水進行離子交換反應，得到所述雙中心聯吡啶類離子液體。

其中，Y為四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、三氟甲基磺酰亞胺陰離子或三氟甲基磺酸陰離子；

M為鈉離子、鉀離子或銨離子。

以上步驟(a)和步驟(b)所發生的反應可以用以下反應式表示，

其中，RX中R為具有下述通式(II)的甲氧基烷基：

CH₃O(CH₂)_n(II)，其中，n為2、3或4；

X為鹵素，優選氯、溴或碘原子；