CN102952116B - 双中心烟碱离子液体及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种双中心烟碱离子液体，具有如下结构式：其中Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。该双中心烟碱离子液体的稳定性较高。本发明还提供一种上述双中心烟碱离子液体的制备方法，并指出其在电解液的应用。

Description

双中心烟碱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，特别是涉及一种双中心烟碱离子液体、其制备方法、使用该双中心烟碱离子液体的电解液及该电解液的配制方法。

【背景技术】

有机电解液因具有分解电压高、封装简单的特点而普遍应用于超级电容器。目前常用的有机电解液主要为TEABF₄/AN(Tetraethylammonium tetrafluoroborate/acetonitrile，四氟硼酸四乙基胺/乙腈)或TEABF₄/PC(Tetraethylammoniumtetrafluoroborate/propylene carbonate，四氟硼酸四乙基胺/碳酸丙烯酯)。AN基电解液由于AN的毒性和挥发性，其应用越来越受到限制。TEABF₄/PC基电解液中的PC溶剂毒性小，但由于TEABF₄在PC溶剂中的溶解度较低(25℃在PC中的溶解度为1mol/L)，在更低的温度下溶解度将更低，这就制约了低温下提高超级电容器比能量的空间。因此，开发工作电压高和离子电导率高的低成本、低毒的有机电解液成为目前需要解决的问题。

离子液体是在室温或接近室温的条件下完全由离子组成的有机液体物质。作为一种新型的电解液。离子液体作为电解液，具有电化学窗口宽、不挥发、不可燃、热稳定性好等优点。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。在高电压下，传统的电解液容易分解，引起电容器内阻急剧增大且电容量迅速降低，从而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，有必要提供一种稳定性较高的双中心烟碱离子液体。

此外，提供一种上述双中心烟碱离子液体的制备方法。

进一步，还有必要提供一种使用该双中心烟碱离子液体的电解液及该电解液的配制方法。

一种双中心烟碱离子液体，所述双中心烟碱离子液体具有如下结构式：

其中Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。

一种双中心烟碱离子液体的制备方法，包括下述步骤：

步骤一、将烟碱与卤代烷按摩尔比1∶2～1∶2.5混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到烷基双中心烟碱卤化物，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、将步骤一中制备的烷基双中心烟碱卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶2混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应，分离纯化后得到具有如下结构式的双中心烟碱离子液体：

其中：M⁺选自Na⁺、K⁺和NH₄ ⁺中的一种，Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。

在优选的实施例中，步骤一中，所述烟碱与所述卤代烷搅拌反应的时间为24～72小时，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提纯的烷基双中心烟碱卤化物。

在优选的实施例中，步骤一中，所述烟碱与所述卤代烷的反应在氮气或氩气形成的保护气氛下进行。

在优选的实施例中，步骤二中，所述离子交换反应的温度为室温，时间为8～24小时。

在优选的实施例中，步骤二中所述分离纯化步骤如下：将烷基双中心烟碱卤化物与具有通式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，将二氯甲烷萃取物蒸发浓缩后真空干燥得到双中心烟碱离子液体。

一种电解液，包括双中心烟碱离子液体、有机溶剂和锂盐，所述双中心烟碱离子液体具有如下结构式：

其中：Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种；

所述有机溶剂与所述双中心烟碱离子液体的质量比为0～100，所述锂盐的浓度为0.3mol/L-1.2mol/L。

在优选的实施例中，所述锂盐选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂及双(氟磺酰)亚胺锂中的至少一种。

在优选的实施例中，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯及丙酸乙酯中的至少一种。

一种电解液的制备方法，包括下述步骤：

步骤一、提供有机溶剂，向所述有机溶剂中加入双中心烟碱离子液体并搅拌均匀，所述有机溶剂与所述双中心烟碱离子液体的质量比为0～100，所述双中心烟碱离子液体具有如下结构式：

其中：Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种；

步骤二、向所述有机溶剂及所述双中心烟碱离子液体形成的混合液中加入锂盐并搅拌溶解，所述锂盐的浓度为0.3mol/L-1.2mol/L。

这种双中心烟碱离子液体在高达300℃的温度下都不会发生分解，且具有不燃的特点，因而能够提高其在电解液应用中的安全性。另外，这种离子液体的电化学窗口在4.0V左右，具有较好的电化学稳定性。因而该双中心烟碱离子液体的稳定性较高。这种双中心烟碱离子液体制备过程中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，应用该双中心烟碱离子液体的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的双中心烟碱离子液体电解液的充放电曲线；

图2为一实施例的双中心烟碱离子液体的制备方法流程图；

图3为一实施例的电解液的制备方法流程图。

【具体实施方式】

下面通过附图和具体实施方式对双中心烟碱离子液体及其制备方法和应用进一步阐述。

一实施方式的双中心烟碱离子液体，结构式为：

其中：Y^-为选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。

研究发现双中心阳离子离子液体通常具有和单中心阳离子离子液体不同的物化性能。与单中心阳离子离子液体相比，双中心阳离子离子液体具有更大的密度，更高的热稳定性及更宽的液态温度范围，因而更适用于电解液。

这种双中心烟碱离子液体在高达300℃的温度下都不会发生分解，且具有不燃的特点，因而能够提高其在电解液应用中的安全性。另外，这种离子液体的电化学窗口在4.0V左右，具有较好的电化学稳定性。因而该双中心烟碱离子液体的稳定性较高，可广泛应用于超级电容器和锂电池的电解液。

请参阅图2，一实施例的双中心烟碱离子液体的制备方法，包含下述步骤：

步骤S11、将烟碱与卤代烷按摩尔比1∶2～1∶2.5混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到烷基双中心烟碱卤化物。

在本实施例中，此步骤是在氮气或氩气形成的保护气氛下，将烟碱与卤代烷按摩尔比1∶2～1∶2.5混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应24～72小时，反应液冷却后用乙酸乙酯洗涤三次，将洗涤后的产物真空干燥得到提纯的烷基双中心烟碱卤化物，反应过程如下：

其中，洗涤后的产物在80℃下真空干燥48h得到烷基双中心烟碱卤化物。

可以理解，反应时间不限于为24～72小时，只要使烟碱与卤代烷反应完全即可；烟碱与卤代烷的反应不限于在氮气或氩气形成的保护气氛下进行，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烷基双中心烟碱卤化物，也可用本领域中其他方法提纯烷基双中心烟碱卤化物。

步骤S12、将步骤S11中制备的烷基双中心烟碱卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶2混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应，分离纯化后得到双中心烟碱离子液体。

将步骤S11中制备的烷基双中心烟碱卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶2混合后加入去离子水中，烷基双中心烟碱卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐发生离子交换反应，反应温度为室温，反应时间为8～24小时，将烷基双中心烟碱卤化物与通式为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双中心烟碱离子液体：

其中：M⁺选自Na⁺、K⁺和NH₄ ⁺中的一种，Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。

反应过程为：

可以理解，所述离子交换反应的时间不限于为8～24小时，只要使烷基双中心烟碱卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐发生离子交换反应完全即可；分离提纯双中心烟碱离子液体也可采用本领域常见的其他方法及其他溶剂。

上述双中心烟碱离子液体制备方法，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。

一实施方式的电解液，包括双中心烟碱离子液体、有机溶剂及锂盐。

双中心烟碱离子液体具有如下结构式：

其中：Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-和(FSO₂)₂N^-中的一种。

有机溶剂与双中心烟碱离子液体的质量比大于等于0且小于等于100。有机溶剂可为常用于电解液中的有机溶剂，优选为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、丙酸乙酯(EP)中的至少一种。

有机电解液是以适当的锂盐电解质溶于有机溶剂中形成的锂离子传递介质。有机电解液在超级电容器和锂电池的正负极之间起着输送锂离子的作用，锂离子浓度的大小直接影响到电解液导电性能的好坏。在本实施例中，锂盐的浓度为0.3mol/L～1.2mol/L，优选为1mol/L。

用于电解液的锂盐必须具有以下特点：(1)在溶剂中的溶解度大；(2)化学稳定性好，具有优良的储存性能；(3)电化学稳定性好。采用的锂盐有六氟砷锂(LiAsF₆)、三氟甲磺酸锂(LiCF₃SO₃)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF₃SO₂)₂)、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)等。

因四氟硼酸锂(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)在性能和成本方面的性价比较高，而本实施例中，锂盐选自四氟硼酸锂(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。

请参阅图3，一实施方式的电解液的配制方法，包括以下步骤：

步骤S21、提供有机溶剂，向有机溶剂中加入双中心烟碱离子液体并搅拌均匀，有机溶剂与双中心烟碱离子液体的质量比大于等于0且小于等于100，双中心烟碱离子液体具有如下结构式：

其中：Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。

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

优选的，步骤S21在惰性气体的保护下进行，惰性气体可为氮气或氩气。

步骤S22、向有机溶剂及双中心烟碱离子液体形成的混合液中加入锂盐并搅拌溶解，锂盐的浓度为0.3mol/L-1.2mol/L。锂盐选自四氟硼酸锂(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。

由于双中心烟碱离子液体具有稳定性好的优点，且双中心烟碱离子液体与有机溶剂混合能降低双中心烟碱离子液体的粘度，从而提高电导率，从而使得使用该双中心烟碱离子液体的电解液具有分解电压高、电导率高、稳定性好的特点。

另一方面，电解液的制备中使用的溶剂毒性较小，制备工艺较为简单，从而成本较低且易于大规模制备，使得使用该双中心烟碱离子液体的电解液具有毒性小和易于大规模制备的优点。

以下为具体实施例。

实施例1：双中心烟碱四氟硼酸盐离子液体的制备

本实施例制备双中心烟碱四氟硼酸盐离子液体的反应过程如下：

在250mL的烧瓶中分别加入1mol烟碱和2.1mol甲氧基乙氧基氯甲烷。在N₂氛围保护下，升温至60-80℃，搅拌反应24-72h。静置冷却，用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体烷基烟碱氯盐，收率为63％。

向500mL烧瓶中加入0.5mol烷基烟碱氯盐、1molNaBF₄和100-150mL去离子水，在室温下搅拌8-24h。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得到浅黄色的双中心烟碱四氟硼酸盐离子液体。

本实施例得到的双中心烟碱四氟硼酸盐离子液体核磁共振氢谱测试结果如下：

1H NMR((CD3)2CO，400MHz，ppm)：9.43(s，1H)，9.22(d，1H)，9.03(d，1H)，8.43(m，1H)，4.92(s，2H)，4.87(s，1H)，3.84(m，4H)，3.43(s，2H)，3.38(m，4H)，3.35(s，3H)，3.29-3.19(t，2H)，3.24(s，6H)，2.14-1.89(m，2H)，1.78-1.68(m，2H).

实施例2：双中心烟碱六氟磷酸盐离子液体的制备方法

本实施例制备双中心烟碱六氟磷酸盐离子液体的反应过程如下：

在250mL的烧瓶中分别加入1mol烟碱和2.1mol甲氧基乙氧基溴甲烷。在Ar₂氛围保护下，升温至60-80℃，搅拌反应24-72h。静置冷却，用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体烷基烟碱溴盐，收率为68％。

向500mL烧瓶中加入0.5mol烷基烟碱溴盐、1mol KPF₆和100-150mL去离子水，在室温下搅拌8-24h。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得到浅黄色的双中心烟碱六氟磷酸盐离子液体。

本实施例得到的双中心烟碱六氟磷酸盐离子液体核磁共振氢谱测试结果如下：

1H NMR((CD3)2CO，400MHz，ppm)：9.44(s，1H)，9.24(d，1H)，9.05(d，1H)，8.44(m，1H)，4.93(s，2H)，4.87(s，1H)，3.85(m，4H)，3.44(s，2H)，3.39(m，4H)，3.36(s，3H)，3.29-3.19(t，2H)，3.25(s，6H)，2.15-1.89(m，2H)，1.79-1.68(m，2H).

实施例3：双中心烟碱双(三氟甲磺酰)亚胺盐离子液体的制备方法

本实施例制备双中心烟碱双(三氟甲磺酰)亚胺盐离子液体的反应过程如下：

在250mL的烧瓶中分别加入1mol 1，4-二甲基烟碱和2.5mol甲氧基乙氧基氯甲烷。在N₂氛围保护下，升温至60-80℃，搅拌反应24-72h。静置冷却，用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体烷基烟碱氯盐，收率为70％。

向500mL烧瓶中加入0.5mol烷基烟碱氯盐、1mol(CF₃SO₂)₂NNa或(CF₃SO₂)₂NK和100-150mL去离子水，在室温下搅拌8-24h。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得到浅黄色的双中心烟碱双(三氟甲磺酰)亚胺盐离子液体。

本实施例得到的双中心烟碱双(三氟甲磺酰)亚胺盐核磁共振氢谱测试结果如下：

1H NMR((CD3)2CO，400MHz，ppm)：9.45(s，1H)，9.24(d，1H)，9.06(d，1H)，8.45(m，1H)，4.94(s，2H)，4.88(s，1H)，3.86(m，4H)，3.45(s，2H)，3.40(m，4H)，3.37(s，3H)，3.30-3.19(t，2H)，3.26(s，6H)，2.16-1.89(m，2H)，1.80-1.68(m，2H).

实施例4：双中心烟碱双(氟磺酰)亚胺盐离子液体的制备方法

本实施例制备双中心烟碱双(氟磺酰)亚胺盐离子液体的反应过程如下：

在250mL的烧瓶中分别加入1mol烟碱和2.1mol甲氧基乙氧基溴甲烷。在Ar₂氛围保护下，升温至60-80℃，搅拌反应24-72h。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1，4-二甲氧基乙氧基甲基-1，4-二甲基烟碱溴盐，收率为68％。

向500mL烧瓶中加入0.5mol烷基烟碱溴盐、1mol(FSO₂)₂NK和100-150mL去离子水，在室温下搅拌8-24h。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得到浅黄色的双中心烟碱双(氟磺酰)亚胺盐离子液体。

本实施例得到的双中心烟碱双(氟磺酰)亚胺盐核磁共振氢谱测试结果如下：

1H NMR((CD3)2CO，400MHz，ppm)：9.43(s，1H)，9.22(d，1H)，9.05(d，1H)，8.44(m，1H)，4.93(s，2H)，4.86(s，1H)，3.85(m，4H)，3.44(s，2H)，3.39(m，4H)，3.36(s，3H)，3.29-3.19(t，2H)，3.25(s，6H)，2.15-1.89(m，2H)，1.79-1.68(m，2H).

实施例5：双中心烟碱三氟甲磺酸盐离子液体的制备方法

本实施例制备双中心烟碱三氟甲磺酸盐离子液体的反应过程如下：

在250mL的烧瓶中分别加入1mol烟碱和2.0mol甲氧基乙氧基溴甲烷。在Ar₂氛围保护下，升温至60-80℃，搅拌反应24-72h。静置冷却，用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体烷基烟碱溴盐，收率为61％。

向500mL烧瓶中加入0.5mol烷基烟碱溴盐、1mol CF₃SO₃Na和100-150mL去离子水，在室温下搅拌8-24h。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得到浅黄色的双中心烟碱三氟甲磺酸盐离子液体。

本实施例得到的双中心烟碱三氟甲磺酸盐核磁共振氢谱测试结果如下：

1H NMR((CD3)2CO，400MHz，ppm)：9.41(s，1H)，9.20(d，1H)，9.03(d，1H)，8.41(m，1H)，4.91(s，2H)，4.83(s，1H)，3.83(m，4H)，3.42(s，2H)，3.37(m，4H)，3.34(s，3H)，3.27-3.17(t，2H)，3.23(s，6H)，2.13-1.87(m，2H)，1.77-1.65(m，2H).

实施例6：双中心烟碱四氟硼酸盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)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1∶3∶1∶1∶2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}∶双中心烟碱离子液体为10∶1的配比加入双中心烟碱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(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+ 双中心烟碱离子液体}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。

请参阅图1，图1为以石墨烯为电极材料，以实施例6所得到的目标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0～3.0V的电化学窗口内，以0.5A/g的电流测得其充放电曲线。

从图中可知，将该电解液与电极材料组成超级电容器进行常规测试得到了标准的充放电曲线，证明所配置好的电解液适合用于超级电容器的电解液，且在高达3.0V的充电电压内电解液具有较好的稳定性。

实施例7：双中心烟碱六氟磷酸盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)氛围保护下，加入100mL双中心烟碱六氟磷酸盐离子液体，并加热到40℃搅拌，然后加入一定量的锂盐(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：双中心烟碱双(三氟甲磺酰)亚胺盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)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1∶3∶1∶1∶2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}∶双中心烟碱离子液体为1∶100的配比加入双中心烟碱双(三氟甲磺酰)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(LiTFSI)，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+双中心烟碱离子液体}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：双中心烟碱双(氟磺酰)亚胺盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)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1∶3∶1∶1∶2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}∶双中心烟碱离子液体为1∶10的配比加入双中心烟碱双(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(LiFSI)，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+双中心烟碱离子液体}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：双中心烟碱三氟甲磺酸盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)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1∶3∶1∶1∶2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}∶双中心烟碱离子液体为1∶1的配比加入双中心烟碱三氟甲磺酸盐离子液体，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(LiBF₄)，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+双中心烟碱离子液体}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：双中心烟碱四氟硼酸盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)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1∶3∶1∶1∶2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}∶双中心烟碱离子液体为40∶1的配比加入双中心烟碱四氟硼酸盐，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(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+双中心烟碱离子液 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：双中心烟碱六氟磷酸盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)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1∶3∶1∶1∶2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}∶双中心烟碱离子液体为70∶1的配比加入双中心烟碱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(LiPF₆)，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+ 双中心烟碱离子液体}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：双(三氟甲磺酰)亚胺盐离子液体电解液的制备

在N₂(或Ar₂)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1∶3∶1∶1∶2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}∶双中心烟碱离子液体为100∶1的配比加入双中心烟碱双(三氟甲磺酰)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(LiTFSI)，使锂盐的摩尔浓度为1.2mol/L(基于有机相的体积V_{EC+ EMC+DMC+PC+EP+双中心烟碱离子液体}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。

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)

1.一种双中心烟碱离子液体，其特征在于，所述双中心烟碱离子液体具有如下结构式： 

其中Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。 

2.一种双中心烟碱离子液体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： 

步骤一、将烟碱与卤代烷按摩尔比1:2～1:2.5混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到烷基双中心烟碱卤化物，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、将步骤一中制备的烷基双中心烟碱卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1:2混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应，分离纯化后得到具有如下结构式的双中心烟碱离子液体： 

其中：M⁺选自Na⁺、K⁺和NH₄ ⁺中的一种，Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种。 

3.根据权利要求2所述的双中心烟碱离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述烟碱与所述卤代烷搅拌反应的时间为24～72小时，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提纯的烷基双中心烟碱卤化物。 

4.根据权利要求2所述的双中心烟碱离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述烟碱与所述卤代烷的反应是在氮气或氩气形成的保护气氛下进行。 

5.根据权利要求2所述的双中心烟碱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，时间为8～24小时。 

6.根据权利要求2所述的双中心烟碱离子液体的制备方法，其特征在于，步骤二中所述分离纯化步骤如下：将烷基双中心烟碱卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐搅拌反应后得到的混合液用二氯甲烷萃取，用去离子水反萃，直至所得到的水相用饱和的AgNO₃水溶液滴定无沉淀产生，将二氯甲烷萃取物蒸发浓缩后真空干燥得到双中心烟碱离子液体。 

7.一种电解液，其特征在于，包括双中心烟碱离子液体、有机溶剂和锂盐，所述双中心烟碱离子液体具有如下结构式： 

其中：Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种； 

所述有机溶剂与所述双中心烟碱离子液体的质量比为0～100，所述锂盐的浓度为0.3mol/L-1.2mol/L。 

8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂及双(氟磺酰)亚胺锂中的至少一种。 

9.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯及丙酸乙酯中的至少一种。 

10.一种电解液的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： 

步骤一、提供有机溶剂，向所述有机溶剂中加入双中心烟碱离子液体并搅拌均匀，所述有机溶剂与所述双中心烟碱离子液体的质量比为0～100，所述双中心烟碱离子液体具有如下结构式： 

其中：Y^-选自BF₄ ^-、PF₆ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃ ^-中的一种； 

步骤二、向所述有机溶剂及所述双中心烟碱离子液体形成的混合液中加入锂盐并搅拌溶解，所述锂盐的浓度为0.3mol/L-1.2mol/L。