CN102952058A - 马来酰亚胺类离子液体及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种马来酰亚胺类离子液体，通过N-甲基马来酰亚胺和卤代烷RX反应制备出N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物，再用含有目标阴离子的无机盐MY和N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物进行离子交换反应最终得到马来酰亚胺阳离子类离子液体。该马来酰亚胺类离子液体在高电压下不容易分解。发明还提供一种包含有上述马来酰亚胺类离子液体的有机电解液及其制备方法。

Description

马来酰亚胺类离子液体及其制备方法和应用

【技术领域】

本发明涉及离子液体，尤其涉及一种马来酰亚胺类离子液体，其制备方法、包括该马来酰亚胺类离子液体的有机电解液及该有机电解液的制备方法。

【背景技术】

离子液体(Ionic liquids)是指在室温范围内(一般为100℃以下)呈液态，由有机阳离子和无机阴离子(或有机阴离子)构成的。离子液体具有可调性，根据不同需要改变其阴阳离子结构可以达到设计者的目的，因而离子液体被称为设计者的溶剂。早在1914年就发现了第一个离子液体一硝基乙胺，但其后该领域的研究进展缓慢。直到1992年，Wikes领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([EMIM]BF₄)后，离子液体的研究才得以迅速发展，随后开发出了一系列的离子液体体系。最初的离子液体主要用于电化学研究，近年来离子液体作为绿色溶剂用于有机及高分子合成受到重视。

与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有一系列突出的优点：(1)熔点低于或接近室温，呈液态的温度范围宽；(2)蒸气压低、几乎不挥发、无色、无嗅；(3)具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；(4)良好的溶解特性，对很多无机物和有机物都表现出良好的溶解能力；(5)无着火点且不易燃烧；(6)可循环使用，不污染环境等。因此，离子液体作为双电层电容器的电解液具有良好的发展前景。

然而传统的有机电解液在高电压下容易分解，引起电容器内阻急剧增大且电容量迅速降低。有机电解液的稳定性一直是限制电容器的比能量的关键因素。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种在高电压下不容易分解的马来酰亚胺类离子液体。

此外，还有必要提供一种上述马来酰亚胺类离子液体的制备方法。

此外，还有必要提供一种包含有上述马来酰亚胺类离子液体的有机电解液中及其制备方法。

一种马来酰亚胺类离子液体，具有如下结构式：

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

一种马来酰亚胺类离子液体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在保护气体氛围下，将N-甲基马来酰亚胺与卤代烷按摩尔比1∶1～1∶1.2混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物；其中，所述卤代烷为甲氧基乙氧基氯甲烷或甲氧基乙氧基溴甲烷；

步骤二、将步骤一中制备的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶1混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应得到具有如下结构式的马来酰亚胺类离子液体：

其中，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N-或(FSO₂)₂N^-。

优选的，步骤一中，所述N-甲基马来酰亚胺与所述卤代烷搅拌反应的时间为48h～72h，反应液冷却后用乙酸乙酯洗涤，将洗涤得到的产物真空干燥得到纯化的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

优选的，步骤一中，所述保护气体氛围为氮气氛围或氩气氛围。

优选的，步骤二中，所述离子交换反应的温度为室温，反应时间为8h～24h。

优选的，步骤二还包括将所述马来酰亚胺类离子液体进行分离纯化的步骤，所述分离纯化步骤如下：将N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐搅拌反应后得到的混合液用二氯甲烷萃取，直至所得到的水相用饱和的AgNO₃水溶液滴定无沉淀产生为止，将二氯甲烷萃取物蒸发浓缩后真空干燥得到纯化的马来酰亚胺类离子液体。

一种有机电解液，包括马来酰亚胺类离子液体、有机溶剂和锂盐，所述马来酰亚胺类离子液体具有如下结构式：

其中，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-，所述有机溶剂与所述马来酰亚胺类离子液体的质量比为0～100，所述锂盐的浓度为0.3～1.2mol/L。

优选的，所述锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂中的至少一种。

优选的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯和丙酸乙酯中的至少一种。

一种有机电解液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在保护气体氛围下，将N-甲基马来酰亚胺与卤代烷按摩尔比1∶1～1∶1.2混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物；其中，所述卤代烷为甲氧基乙氧基氯甲烷或甲氧基乙氧基溴甲烷；

步骤二、将步骤一中制备的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶1混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应得到具有如下结构式的马来酰亚胺类离子液体：

其中，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-；

步骤三、提供有机溶剂，向所述有机溶剂中加入所述马来酰亚胺类离子液体并搅拌均匀，所述有机溶剂与所述马来酰亚胺类离子液体的质量比为0～100；

步骤四、向所述有机溶剂及所述马来酰亚胺类离子液体形成的混合液中加入锂盐并搅拌溶解得到所述有机电解液；所述有机电解液中所述锂盐的浓度为0.3～1.2mol/L。

该马来酰亚胺类离子液体的电化学窗口超过4V，具有较好的电化学稳定性，在高电压下不容易分解。从而，包含该马来酰亚胺类离子液体的有机电解液在较高的充电电压内具有较好的稳定性。

【附图说明】

图1为实施例6制备的有机电解液与电极材料组成超级电容器进行常规测试得到的标准的充放电曲线。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对马来酰亚胺类离子液体及其制备方法和应用进一步阐明。

一实施方式的马来酰亚胺类离子液体，结构式为：

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

该马来酰亚胺类离子液体的电化学窗口超过4V，具有较好的电化学稳定性，在高电压下不容易分解。

提供一种上述马来酰亚胺类离子液体的制备方法，包括以下步骤：

步骤S11、在氮气或氩气形成的保护气体氛围下，将N-甲基马来酰亚胺与卤代烷按摩尔比1∶1～1∶1.2混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

反应式为：RX为卤代烷。

洗涤后的产物在80℃下真空干燥48h得到纯化的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

卤代烷可以为甲氧基乙氧基氯甲烷

或甲氧基乙氧基溴甲烷

搅拌反应时间可以为48～72小时。一般的，只要使双中心季铵盐与卤代烷反应完全即可。

N-甲基马来酰亚胺与卤代烷的反应不限于在氮气或氩气形成的保护气体氛围下进行，只要在惰性气体保护下进行即可。

反应液冷却后不限于用乙酸乙酯洗涤三次提纯N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物，也可用本领域中其他方法提纯N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

步骤S12、将步骤S11中制备的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶1混合后加入去离子水中，反应温度为室温，反应时间为8～24小时，将N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐搅拌，发生离子交换反应后得到的混合液用二氯甲烷萃取，直至所得到的去离子水相用饱和的AgNO₃水溶液滴定无沉淀产生，将二氯甲烷相蒸发浓缩后在80℃下真空干燥48h得到具有如下结构式的马来酰亚胺类离子液体：

其中，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N-或(FSO₂)₂N^-。

反应式为：

可以理解，所述离子交换反应的时间不限于为8～24小时，只要使N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐发生离子交换反应完全即可；分离提纯马来酰亚胺类离子液体也可采用本领域常见的其他方法及其他溶剂。

上述马来酰亚胺类离子液体制备方法，使用的溶剂毒性较小，制备工艺较为简单，从而成本较低易于大规模制备。

一实施方式的有机电解液，包括马来酰亚胺类离子液体、有机溶剂及锂盐。

马来酰亚胺类离子液体具有如下结构式：

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

有机溶剂与马来酰亚胺类离子液体的质量比大于等于0且小于等于100。有机溶剂可以为选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)和丙酸乙酯(EP)中的至少一种。

有机电解液中锂盐的浓度为0.3～1.2mol/L，优选为1mol/L。锂盐可以为选自四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟磷酸锂(LiPF₆)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。

提供一种上述有机电解液的配制方法，包括以下步骤：

步骤S21、在氮气或氩气形成的保护气体氛围下，将N-甲基马来酰亚胺与卤代烷按摩尔比1∶1～1∶1.2混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

洗涤后的产物在80℃下真空干燥48h得到纯化的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

卤代烷可以为甲氧基乙氧基氯甲烷

或甲氧基乙氧基溴甲烷

搅拌反应时间可以为48～72小时。一般的，只要使双中心季铵盐与卤代烷反应完全即可。

N-甲基马来酰亚胺与卤代烷的反应不限于在氮气或氩气形成的保护气体氛围下进行，只要在惰性气体保护下进行即可。

反应液冷却后不限于用乙酸乙酯洗涤三次提纯N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物，也可用本领域中其他方法提纯N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

步骤S22、将步骤S21中制备的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶1混合后加入去离子水中，反应温度为室温，反应时间为8～24小时，将N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐搅拌，发生离子交换反应后得到的混合液用二氯甲烷萃取，直至所得到的去离子水相用饱和的AgNO₃水溶液滴定无沉淀产生，将二氯甲烷相蒸发浓缩后在80℃下真空干燥48h得到具有如下结构式的马来酰亚胺类离子液体：

其中，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-。

可以理解，所述离子交换反应的时间不限于为8～24小时，只要使N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐发生离子交换反应完全即可；分离提纯马来酰亚胺类离子液体也可采用本领域常见的其他方法及其他溶剂。

S23、提供有机溶剂，向有机溶剂中加入马来酰亚胺类离子液体并搅拌均匀，有机溶剂与马来酰亚胺类离子液体的质量比为0～100。

有机溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)和丙酸乙酯(EP)中的至少一种。

优选的，步骤S23在惰性气体的保护下进行，惰性气体可为氮气或氩气。

步骤S24、向有机溶剂及马来酰亚胺类离子液体形成的混合液中加入锂盐并搅拌溶解得到有机电解液。

有机电解液中锂盐的浓度为0.3～1.2mol/L，优选为1mol/L。

锂盐可以为选自四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟磷酸锂(LiPF₆)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。

上述有机电解液中马来酰亚胺类离子液体的稳定性好，在高电压下不容易分解，从而有机电解液在较高的充电电压内具有较好的稳定性。锂盐主要是在锂离子电池或锂离子电容器等的应用中提供锂离子，有机溶剂能够降低电解液的粘度。

下面为具体实施例。

实施例1

N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺四氟硼酸盐的合成。

在250mL的烧瓶中分别加入1mol N-甲基马来酰亚胺和1.1mol甲氧基乙氧基氯甲烷。在N₂氛围保护下，升温至70℃，搅拌反应60h。静置冷却，用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体为氯化N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺，收率为82％。

向500mL烧瓶中加入0.5mol氯化N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺0.5mol NaBF₄和120mL去离子水，在室温下搅拌16h。反应完成后，混合液用250mL二氯甲烷萃取3次，合并萃取液。然后每次用60mL去离子水反萃直至用饱和的AgNO₃水溶液滴定水相无沉淀产生为止。二氯甲烷相用旋转蒸发仪浓缩后，80℃真空干燥48h得到浅黄色的液体为N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺四氟硼酸盐。

本实施例制备的N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺四氟硼酸盐的核磁共振氢谱测试结果如下：

¹H NMR(CDCl₃，400MHz，ppm)：6.92(d，2H)，5.28(s，2H)，3.43(m，4H)，3.24(s，3H)，2.92(s，3H)。

实施例2

N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺六氟磷酸盐的合成。

向500mL烧瓶中加入0.5mol氯化N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺(实施例1制备)、0.5mol KPF₆和120mL去离子水，在室温下搅拌16h。反应完成后，混合液用250mL二氯甲烷萃取3次，合并萃取液。然后每次用60mL去离子水反萃直至用饱和的AgNO₃水溶液滴定水相无沉淀产生为止。二氯甲烷相用旋转蒸发仪浓缩后，80℃真空干燥48h得到浅黄色的液体为N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺六氟磷酸盐。

本实施例制备的N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺六氟磷酸盐的核磁共振氢谱测试结果如下：

¹H NMR(CDCl₃，400MHz，ppm)：6.93(d，2H)，5.29(s，2H)，3.43(m，4H)，3.25(s，3H)，2.94(s，3H)。

实施例3

N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酰亚胺盐的合成。

在250mL的烧瓶中分别加入1mol N-甲基马来酰亚胺1.1mol甲氧基乙氧基溴甲烷。Ar氛围保护下，升温至70℃，搅拌反应60h。静置冷却，用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体为溴化N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺，收率为85％。

向500mL烧瓶中加入0.5mol溴化N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺、0.5mol三氟甲磺酰亚胺钾(KTFSI)和120mL去离子水，在室温下搅拌16h。反应完成后，混合液用250mL二氯甲烷萃取3次，合并萃取液。然后每次用60mL去离子水反萃直至用饱和的AgNO₃水溶液滴定水相无沉淀产生为止。二氯甲烷相用旋转蒸发仪浓缩后，80℃真空干燥48h得到浅黄色的液体为N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酰亚胺盐。

本实施例制备的N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酰亚胺盐的核磁共振氢谱测试结果如下：

¹H NMR(CDCl₃，400MHz，ppm)：6.94(d，2H)，5.29(s，2H)，3.44(m，4H)，3.25(s，3H)，2.94(s，3H)。

实施例4

N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酸盐的合成。

在一个250mL烧瓶中加入0.5mol溴化N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺(实施例3制备)、0.5mol CF₃SO₃Na和120mL去离子水，在室温下搅拌16h。反应完成后，混合液用250mL二氯甲烷萃取3次，合并萃取液。然后每次用60mL去离子水反萃直至用饱和的AgNO₃水溶液滴定水相无沉淀产生为止。二氯甲烷相用旋转蒸发仪浓缩，80℃真空干燥48h后得到浅黄色的液体为N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酸盐。

本实施例制备的N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酸盐的核磁共振氢谱测试结果如下：

¹H NMR(CDCl₃，400MHz，ppm)：6.93(d，2H)，5.28(s，2H)，3.44(m，4H)，3.25(s，3H)，2.93(s，3H)。

实施例5

N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺双(氟磺酰)亚胺盐的合成。

详细制备过程同实施例1，只需将0.5mol的NaBF₄换为0.5mol双(氟磺酰)亚胺钾(FSO₂)₂NK即可。

本实施例制备的N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺双(氟磺酰)亚胺盐的核磁共振氢谱测试结果如下：

¹H NMR(CDCl₃，400MHz，ppm)：6.93(d，2H)，5.29(s，2H)，3.44(m，4H)，3.26(s，3H)，2.94(s，3H)。

实施例6

在N₂氛围保护下，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸乙酯(EP)以2∶5∶1∶1∶3的体积比配置成有机溶剂(简称为混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP})。然后根据质量比混合溶剂_{EC+ EMC+DMC+PC+EP}∶马来酰亚胺离子液体为10∶1的配比加入N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺四氟硼酸盐(实施例1制备)离子液体，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入一定量的锂盐(本实施例为LiBF₄)，使锂盐的摩尔浓度为1mol/L(基于有机相的体积V_{EC+EMC+DMC+PC+EP+马来酰亚胺离子液体}来决定锂盐的用量)，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

图1为以石墨烯为电极材料，以本实施例制得的有机电解液为电解液，组装成扣式电池，利用CHI660A电化学工作站对其进行恒流充放电测试，在0～2.7V的电化学窗口内，以0.5A/g的电流测得到的扣式电池的充放电曲线。

由图1可以看出，本实施例制备的有机电解液适合用于超级电容器的电解液，且在高达2.7V的充电电压内有机电解液具有较好的稳定性。

实施例7

在Ar氛围保护下，加入100mL N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺六氟磷酸盐(实施例2制备)离子液体，并加热到40℃搅拌，然后加入一定量的锂盐(本实施例为LiPF₆)使锂盐的摩尔浓度为0.3mol/L，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

实施例8

在N₂氛围保护下，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸乙酯(EP)以2∶5∶1∶1∶3的体积比配置成有机溶剂(简称为混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP})。然后根据质量比混合溶剂_{EC+ EMC+DMC+PC+EP}∶马来酰亚胺离子液体为1∶100的配比加入N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺双(氟磺酰)亚胺盐(实施例5制备)离子液体，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入一定量的锂盐(本实施例为LiFSI)，使锂盐的摩尔浓度为0.5mol/L(基于有机相的体积V_{EC+EMC+DMC+PC+EP+马来酰亚胺离子液体}来决定锂盐的用量)，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

实施例9

在N₂氛围保护下，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸乙酯(EP)以2∶5∶1∶1∶3的体积比配置成有机溶剂(简称为混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP})。然后根据质量比混合溶剂_{EC+ EMC+DMC+PC+EP}∶马来酰亚胺离子液体为1∶10的配比加入N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酸盐(实施例4制备)离子液体，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入一定量的锂盐(本实施例为CF₃SO₃Li)，使锂盐的摩尔浓度为0.7mol/L(基于有机相的体积V_{EC+EMC+DMC+PC+EP+马来酰亚胺离子液体}来决定锂盐的用量)，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

实施例10

在N₂氛围保护下，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸乙酯(EP)以2∶5∶1∶1∶3的体积比配置成有机溶剂(简称为混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP})。然后根据质量比混合溶剂_{EC+ EMC+DMC+PC+EP}∶马来酰亚胺离子液体为1∶1的配比加入N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基马来酰亚胺三氟甲磺酰亚胺盐(实施例3制备)离子液体，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入一定量的锂盐(本实施例为摩尔比为1∶1的LiBF₄和LiPF₆)，使锂盐的摩尔浓度为0.9mol/L(基于有机相的体积V_{EC+EMC+DMC +PC+EP+马来酰亚胺离子液体}来决定锂盐的用量)，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

实施例11

在Ar氛围保护下，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸乙酯(EP)以2∶5∶1∶1∶3的体积比配置成有机溶剂(简称为混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP})。然后根据质量比混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP}∶马来酰亚胺离子液体为40∶1的配比加入摩尔比为1∶1的N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺四氟硼酸盐和N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺六氟磷酸盐离子液体，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入一定量的锂盐(本实施例为摩尔比为1∶1∶1的LiPF₆、LiTFSI和LiFSI)，使锂盐的摩尔浓度为1mol/L(基于有机相的体积V_{EC+EMC+DMC+PC+EP+马来酰亚胺离子液体}来决定锂盐的用量)，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

实施例12

在Ar氛围保护下，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸乙酯(EP)以2∶5∶1∶1∶3的体积比配置成有机溶剂(简称为混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP})。然后根据质量比混合溶剂_{EC+EMC+DMC+PC+EP}∶马来酰亚胺离子液体为70∶1的配比加入N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺双(氟磺酰)亚胺盐)离子液体，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入一定量的锂盐(本实施例为摩尔比为1∶1的LiTFSI和LiFSI)，使锂盐的摩尔浓度为1.1mol/L(基于有机相的体积V_{EC+EMC+DMC+PC+EP+马来酰亚胺离 子液体}来决定锂盐的用量)，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

实施例13

在N₂氛围保护下，将根据质量比碳酸乙烯酯(EC)∶马来酰亚胺离子液体为100∶1的配比加入N-甲氧基乙氧基甲基马来酰亚胺四氟硼酸盐离子液体，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入一定量的锂盐(本实施例为LiFSI)，使锂盐的摩尔浓度为1.2mol/L(基于EC的体积来决定锂盐的用量)，继续搅拌使锂盐溶解完全，从而得到目标有机电解液。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种马来酰亚胺类离子液体，其特征在于，具有如下结构式：

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

2.一种马来酰亚胺类离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在保护气体氛围下，将N-甲基马来酰亚胺与卤代烷按摩尔比1∶1～1∶1.2混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物；其中，所述卤代烷为甲氧基乙氧基氯甲烷或甲氧基乙氧基溴甲烷；

步骤二、将步骤一中制备的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶1混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应得到具有如下结构式的马来酰亚胺类离子液体：

其中，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-。

3.如权利要求2所述的马来酰亚胺类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述N-甲基马来酰亚胺与所述卤代烷搅拌反应的时间为48h～72h，反应液冷却后用乙酸乙酯洗涤，将洗涤得到的产物真空干燥得到纯化的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物。

4.如权利要求2所述的马来酰亚胺类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述保护气体氛围为氮气氛围或氩气氛围。

5.如权利要求2所述的马来酰亚胺类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述离子交换反应的温度为室温，反应时间为8h～24h。

6.如权利要求2所述的马来酰亚胺类离子液体的制备方法，其特征在于，步骤二还包括将所述马来酰亚胺类离子液体进行分离纯化的步骤，所述分离纯化步骤如下：将N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐搅拌反应后得到的混合液用二氯甲烷萃取，直至所得到的水相用饱和的AgNO₃水溶液滴定无沉淀产生为止，将二氯甲烷萃取物蒸发浓缩后真空干燥得到纯化的马来酰亚胺类离子液体。

7.一种有机电解液，其特征在于，包括马来酰亚胺类离子液体、有机溶剂和锂盐，所述马来酰亚胺类离子液体具有如下结构式：

其中，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-，所述有机溶剂与所述马来酰亚胺类离子液体的质量比为0～100，所述锂盐的浓度为0.3～1.2mol/L。

8.如权利要求7所述的有机电解液，其特征在于，所述锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂中的至少一种。

9.如权利要求7所述的有机电解液，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯和丙酸乙酯中的至少一种。

10.一种有机电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在保护气体氛围下，将N-甲基马来酰亚胺与卤代烷按摩尔比1∶1～1∶1.2混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物；其中，所述卤代烷为甲氧基乙氧基氯甲烷或甲氧基乙氧基溴甲烷；

步骤二、将步骤一中制备的N-烷基-N-甲基马来酰亚胺卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶1混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应得到具有如下结构式的马来酰亚胺类离子液体：

其中，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄ ⁺，Y^-为BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-；

步骤三、提供有机溶剂，向所述有机溶剂中加入所述马来酰亚胺类离子液体并搅拌均匀，所述有机溶剂与所述马来酰亚胺类离子液体的质量比为0～100；

步骤四、向所述有机溶剂及所述马来酰亚胺类离子液体形成的混合液中加入锂盐并搅拌溶解得到所述有机电解液；所述有机电解液中所述锂盐的浓度为0.3～1.2mol/L。