[發明專利]一種雙咪唑環功能離子液體及其制備方法和電解液以及鋰二次電池

有效

• 申請號: 201910211980.2
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN109776423B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 董全峰;鄭明森;范鏡敏;段佳寧
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C07D233/60
• 分類號: C07D233/60;C07F5/02;C07F9/535;H01M10/052;H01M10/0565;H01M10/0569
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 賴秀華

1.一種鋰二次電池電解質，所述鋰二次電池電解質為液態電解質或者凝膠聚合物電解質，其特征在于，

當所述鋰二次電池電解質為液態電解質時，所述液態電解質由溶質和溶劑組成，所述溶質為鋰鹽，所述溶劑含有雙咪唑環功能離子液體；

當所述鋰二次電池電解質為凝膠聚合物電解質時，所述凝膠聚合物電解質以聚合物作為骨架，以雙咪唑環功能離子液體作為增塑劑，以鋰鹽作為離子源，并以填料作為結構助劑；

所述雙咪唑環功能離子液體包括具有雙咪唑環與醚基官能團的二價陽離子以及兩個陰離子；

所述二價陽離子具有式(1)所示的結構：

其中，0≤x≤3，0≤y≤3，0≤m≤8，0≤n≤8；

兩個陰離子各自獨立地為雙(三氟甲基磺酰)亞胺陰離子或雙氟磺酰亞胺陰離子。

2.根據權利要求1所述的鋰二次電池電解質，其特征在于，當所述鋰二次電池電解質為液態電解質時，所述溶劑中雙咪唑環功能離子液體的含量為1～100wt％；

所述溶劑為所述雙咪唑環功能離子液體，或者為所述雙咪唑環功能離子液體與常規離子液體的混合物，或者為所述雙咪唑環功能離子液體與低沸點溶劑的混合物；

所述常規離子液體選自咪唑型的EMIm-TFSI、BMIm-TFSI，吡咯烷型的Pyr₁₃-TFSI、Pyr₁₄-TFSI，哌啶型的PP₁₃-TFSI、PP₁₄-TFSI，季銨型的N_1,1,1,3-TFSI、N_1,1,1,4-TFSI中的至少一種；

所述低沸點溶劑選自EC、DMC、EMC、PC、SL、DMSO、TGDME、DME和DOL中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的鋰二次電池電解質，其特征在于，當所述鋰二次電池電解質為凝膠聚合物電解質時，所述聚合物選自聚環氧乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種；所述填料為金屬-有機框架材料和/或無機材料，所述金屬-有機框架材料為ZIF-8和/或ZIF-67，所述無機材料選自SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、MgO、LLZO和LLZTO中的至少一種。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的鋰二次電池電解質，其特征在于，在所述液態電解質中，所述鋰鹽的濃度為0.1～2mol/L vs.V_ILs；在所述凝膠聚合物電解質中，所述鋰鹽的含量為0.1～5mol/kg vs.m_ILs；所述液態電解質和凝膠聚合物電解質中的鋰鹽各自獨立地選自LiBF₄、LiPF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiTFSI和LiFSI中的至少一種。

5.根據權利要求1-3中任意一項所述的鋰二次電池電解質，所述雙咪唑環功能離子液體按照包括以下步驟的方法制備得到：

(1)將二鹵代醚類有機物和烷基咪唑進行親核取代反應，得到中間產物；

(2)將所述中間產物與鋰鹽進行置換反應，得到所述雙咪唑環功能離子液體。

6.根據權利要求5所述的鋰二次電池電解質，其特征在于，

所述親核取代反應的方式為將所述二鹵代醚類有機物和烷基咪唑以乙腈作為溶劑，在惰性氣氛中于70～90℃下磁力攪拌冷凝回流反應20～30h，再將所得反應產物經旋蒸和真空干燥之后得到中間產物；

所述置換反應的方式為將所述中間產物和鋰鹽以水作為溶劑，在室溫下磁力攪拌反應20～30h，再將所得反應產物進行油水分離，所得油相經洗滌和干燥之后得到雙咪唑環功能離子液體。

7.根據權利要求5所述的鋰二次電池電解質，其特征在于，所述二鹵代醚類有機物和烷基咪唑的摩爾比不低于1:2。