雙中心哌嗪類離子液體及其制備方法與電解液及鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種雙中心哌嗪類離子液體，其通式為下述(I)，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；R為具有下述通式(II)的甲氧基烷基，其中n為2、3或4。本發明還涉及所述雙中心哌嗪類離子液體的制備方法和由該雙中心哌嗪類離子液體制得的離子液體電解液及鋰離子電池。本發明制備的雙中心哌嗪類離子液體采用雙中心季銨鹽的骨架構型，使得這類離子液體具有結構可設計性，豐富了離子液體的種類。此外，由所述雙中心哌嗪類離子液體制得的離子液體電解液和鋰離子電池具有優良的電化學性能。
【專利說明】雙中心哌嗪類離子液體及其制備方法與電解液及鋰離子電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及電化學領域，尤其涉及一類雙中心哌嗪類離子液體及其制備方法。本發明還涉及采用該雙中心哌嗪類離子液體所制備的電解液及鋰離子電池上。
【背景技術】
[0002]離子液體是指在室溫范圍內(一般為100°C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:(I)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】

[0003]本發明的第一目的在于提供一種新型、安全性好、環境友好的雙中心哌嗪類離子液體。
[0004]本發明的第二目的在于提供一種所述雙中心哌嗪類離子液體的制備法方法。
[0005]本發明的第三目的在于提供一種由所述雙中心哌嗪類離子液體制備的離子液體電解液。
[0006]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。
[0007]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: [0008]一種具有下述通式(I)的雙中心哌嗪類離子液體，
[0009]
【權利要求】
1.一種具有下述通式(I)的雙中心哌嗪類離子液體，
2.一種雙中心哌嗪類離子液體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (a)烷基季銨鹽鹵化物的制備:將具有下述通式(III)的1，4-二甲基哌嗪和鹵代烷RX反應制得具有下述通式(IV)的二烷基哌嗪鹵化物，
3.根據權利要求2所述的雙中心哌嗪類離子液體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(a)具體為:在惰性氣體保護下，將所述1，4_ 二甲基哌嗪和所述鹵代烷RX按摩爾比1: 2.1~1: 2.3在60°C~80°C下攪拌反應20~60h即得所述二烷基哌嗪鹵化物。
4.根據權利要求2或3所述的雙中心哌嗪類離子液體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(b)具體為:將所述二烷基哌嗪鹵化物與所述無機鹽MY及所述去離子水在室溫下反應5~20h即得所述雙中心哌嗪類離子液體；其中，所述二烷基哌嗪鹵化物和所述無機鹽MY的摩爾比為1: 2~1: 2.2，所述二烷基哌嗪鹵化物與所述去離子水的摩爾體積比為lmol: 300mL ~1mol: 200mLo
5.根據權利要求4所述的雙中心哌嗪類離子液體的制備方法，其特征在于:所述1，4-二甲基哌嗪和所述鹵代烷RX的摩爾比優選為1: 2.2，所述二烷基哌嗪鹵化物和所述無機鹽MY的摩爾比優選為1: 2.1。
6.根據權利要求2或5所述的雙中心哌嗪類離子液體的制備方法，其特征在于，所述的鹵素X為氯、溴或碘原子。
7.一種離子液體電解液，包含有離子液體、有機溶劑和鋰鹽，其特征在于，所述離子液體為權利要求1所述的雙中心哌嗪類離子液體。
8.根據權利要求7所述的離子液體電解液，其特征在于，所述雙中心哌嗪類離子液體與所述有機溶劑的質量比為1: 10~1:1 ;所述有機溶劑和鋰鹽的質量比為10:1~20:1。
9.根據權利要求8所述的離子液體電解液，其特征在于，所述有機溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯以I~3: 3~7:1的體積比配置而成；所述鋰鹽為四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰或二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。
10.一種鋰離子電池，包括正電極、負電極、以及所述正負電極之間的電解液，所述正電極包括集流體以及涂敷在該集流體上漿料，所述漿料由氧化鈷鋰、乙炔黑、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮按質量比9: 0.5: 0.5: 20攪拌混合而成，其特征在于，所述電解液為權利要求7 至9任一項所述的離子液體電解液。
【文檔編號】C07C303/32GK103896876SQ201210584225
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】周明杰, 劉大喜, 王要兵, 鐘玲瓏 申請人: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