CN103887086A - 适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法 - Google Patents

适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103887086A
CN103887086A CN201210552334.0A CN201210552334A CN103887086A CN 103887086 A CN103887086 A CN 103887086A CN 201210552334 A CN201210552334 A CN 201210552334A CN 103887086 A CN103887086 A CN 103887086A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quaternary ammonium
ammonium salt
fluorine
containing quaternary
ultracapacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201210552334.0A
Other languages
English (en)
Inventor
何永刚
李建中
郭军
凌雨冬
陶荣辉
邹凯
徐晓强
陈剑
赵世勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU GUOTAI SUPER POWER NEW MATERIALS CO., LTD.
Original Assignee
Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd filed Critical Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Priority to CN201210552334.0A priority Critical patent/CN103887086A/zh
Publication of CN103887086A publication Critical patent/CN103887086A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，包括以下步骤：(1)溶液的配制：将含氟类强酸的金属阳离子盐和碳酸单烷基酯的季铵盐分别溶解在溶剂中配制成相应的溶液，(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应3～5小时，浓缩过滤后得到含氟季铵盐电解质溶液；(3)将步骤(2)得到的溶液先低温结晶，过滤得到含氟季铵盐电解质晶体，然后将含氟季铵盐电解质晶体真空干燥，得到含氟季铵盐电解质。上述的合成方法，工艺简单，制备的含氟季铵盐电解质收率高，金属阳离子含量低、水分低，符合超级电容器用电解质品质要求。

Description

适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法
技术领域
本发明涉及超级电容器，尤其涉及到应用于超级电容器的季铵盐电解质的合成方法。 
背景技术
超级电容器是一种电化学元件，储能过程并不发生化学反应，且储能过程是可逆的，因此超级电容器反复充放电可以达到数十万次，且不会造成环境污染。另外，它具有非常高的功率密度，为电池的10-100倍，适用于短时间高功率输出，充电速度快、模式简单，可以采用大电流充电，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，是真正意义上的快速充放电原件。 
目前，超级电容器的电解液一般配合使用季铵盐类电解质。锂离子电池用的电解质盐如四氟硼酸锂、三氟甲磺酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氟草酸硼酸锂等含氟阴离子的特殊结构常常带来诸如：高稳定性、高溶解度、高性能等正面效果。因此，为提高超级电容器电解液的性能，寻求一种含氟季铵盐电解质的合成方法尤为重要。 
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、收率高的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法。 
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。 
适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，包括以下步骤：(1)溶液的配制：将含氟类强酸的金属阳离子盐溶解在溶剂中配制成溶液，将碳酸单烷基酯的季铵盐溶解在溶剂中配制成溶液；(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应3～5小时，浓缩过滤后得到含氟季铵盐电解质溶液；(3)将步骤(2)得到的含氟季铵盐电解质溶液先低温结晶，过滤得到含氟季铵盐电解质晶体，然后将含氟季铵盐电解质晶体真空干燥，得到适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质；上述含氟类强酸的金属阳离子盐中金属阳离子为锂离子、钠离子、钾离子中的 任意一种，含氟类强酸的金属阳离子盐中阴离子为氟硼酸类阴离子、全氟磺酸类阴离子、全氟烷基磺酰亚胺类阴离子中的任意一种；上述碳酸单烷基酯的季铵盐中的阴离子为通式(I)的阴离子，阳离子为通式(II)的阳离子， 
Figure BDA00002611952200021
其中，R4、R5、R6、R7、R8为C1～C5的烷基；所述溶剂为醇类、腈类、酯类、醚类中的任意一种。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，所述氟硼酸类阴离子为四氟硼酸根离子、二氟草酸硼酸根离子中的任意一种。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，所述全氟磺酸类阴离子为通式(III)的阴离子： 
R1-SO3 -(III) 
其中，R1为氟原子或碳原子为1到5的饱和全氟链烷基。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，所述的全氟烷基磺酰亚胺类阴离子为通式(IV)的阴离子： 
Figure BDA00002611952200022
其中，R2、R3为氟原子或碳原子为1到5的饱和全氟链烷基。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(1)中含氟类强酸的金属阳离子盐配制成溶液浓度为20％～60％。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(1)中碳酸单烷基酯的季铵盐配制成溶液浓度为20％～50％。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(2)中溶液浓缩至质量浓度为30％～80％。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(3)中低温结晶温度为-30～10℃。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，步骤(3)中真空干燥温度为90～150℃，真空度为-0.097MPa。 
进一步地，前述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其中，R5、R6、R7、R8可以任意两两相连成环状。 
本发明的有益效果：本发明所述的合成方法工艺简单，制备的含氟季铵盐电解质收率高，金属阳离子含量低、水分低，符合超级电容器用电解质品质要求。 
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例1。 
(1)溶液的配制：取191g甲基三乙基铵碳酸单甲酯完全溶解于400g乙腈中，配制成浓度为32.3％的溶液；取125.8g四氟硼酸钾完全溶解于300g乙腈中，配制成浓度为29.5％的溶液；(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应3小时后，过滤得到甲基三乙基四氟硼酸铵粗品溶液，浓缩后再过滤得到563g甲基三乙基四氟硼酸铵精品溶液；(3)将步骤(2)得到的甲基三乙基四氟硼酸铵精品溶液在-10℃结晶一夜后，过滤得到甲基三乙基四氟硼酸铵晶体，然后将甲基三乙基四氟硼酸铵晶体在120℃、真空度-0.097MPa下干燥12小时后，得到182.7g甲基三乙基四氟硼酸铵，收率为90％。经测试，金属阳离子均小于10ppm，水分60ppm，符合超级电容器用电解质品质要求。 
实施例2。 
(1)溶液的配制：取219g四乙基铵碳酸单乙酯完全溶解于400g乙醚中，配制成浓度为35.4％的溶液；取144g二氟草酸硼酸锂完全溶解于400g乙醚中，配制成浓度为26.5％的溶液；(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应4小时后，过滤得到四乙基三氟甲磺酸铵粗品溶液，浓缩后再过滤得到581g四乙基二氟草酸硼酸铵精品溶液；(3)将步骤(2)得到的四乙基三氟甲磺酸铵精品溶液在5℃下结晶一夜后，过滤得到四乙基二氟草酸硼酸铵晶体，然后将四乙基二氟草酸硼酸铵晶体在100℃、真空度-0.097MPa下干燥6小时后，得到227g四乙基二氟草酸硼酸铵，收率85％。经测试，金属阳离子均小于10ppm，水分35ppm，符合超级电容器用电解质品质要求。 
实施例3。 
(1)溶液的配制：取219g四乙基铵碳酸单乙酯完全溶解于400g乙酸乙酯中，配制成浓度为35.4％的溶液；取172g三氟甲磺酸钠完全溶解于400g乙酸乙酯中，配制成浓度为30％的溶液；(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应4小时后，过滤得到四乙基三氟甲磺酸铵粗品溶液，浓缩后再过滤得到604g四乙基三氟甲磺酸铵精品溶液；(3)将步骤(2)得到的四乙基三氟甲磺酸铵精品溶液在-20℃结晶一夜后，过滤得到四乙基三氟甲磺酸铵晶体，然后将四乙基三氟甲磺酸铵晶体在130℃、真空度-0.097MPa下干燥6小时后，得到245g四乙基三氟甲磺酸铵，收率88％。经测试，金属阳离子均小于10ppm，水分71ppm，符合超级电容器用电解质品质要求。 
实施例4。 
(1)溶液的配制：取191g甲基三乙基铵碳酸单甲酯完全溶解于350g乙醇中，配制成浓度为35.3％的溶液；取287g双三氟甲基磺酰亚胺锂完全溶解于250g乙醇中，配制成浓度为53.4％的溶液；(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应4小时后，过滤得到甲基三乙基双三氟甲基磺酰亚胺铵盐粗品溶液，浓缩后再过滤得到650g甲基三乙基双三氟甲基磺酰亚胺铵盐精品溶液；(3)将步骤(2)得到的甲基三乙基双三氟甲基磺酰亚胺铵盐精品溶液在-30℃结晶一夜后，过滤得到甲基 三乙基双三氟甲基磺酰亚胺铵盐晶体，然后将甲基三乙基双三氟甲基磺酰亚胺铵盐晶体在130℃、真空度-0.097MPa下干燥6小时后，得到336.5g甲基三乙基双三氟甲基磺酰亚胺铵，收率85％。测试金属阳离子均小于5ppm，水分67ppm，符合超级电容器用电解质品质要求。 

Claims (10)

1.适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)溶液的配制：将含氟类强酸的金属阳离子盐溶解在溶剂中配制成溶液，将碳酸单烷基酯的季铵盐溶解在溶剂中配制成溶液；(2)将步骤(1)配制的两种溶液混合搅拌反应3～5小时，浓缩过滤后得到含氟季铵盐电解质溶液；(3)将步骤(2)得到的含氟季铵盐电解质溶液先低温结晶，过滤得到含氟季铵盐电解质晶体，然后将含氟季铵盐电解质晶体真空干燥，得到适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质；上述含氟类强酸的金属阳离子盐中金属阳离子为锂离子、钠离子、钾离子中的任意一种，含氟类强酸的金属阳离子盐中阴离子为氟硼酸类阴离子、全氟磺酸类阴离子、全氟烷基磺酰亚胺类阴离子中的任意一种；上述碳酸单烷基酯的季铵盐中的阴离子为通式(I)的阴离子，阳离子为通式(II)的阳离子，
其中，R4、R5、R6、R7、R8为C1～C5的烷基；所述溶剂为醇类、腈类、酯类、醚类中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：所述氟硼酸类阴离子为四氟硼酸根离子、二氟草酸硼酸根离子中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，，其特征在于：所述全氟磺酸类阴离子为通式(III)的阴离子：
R1-SO3 -(III)
其中，R1为氟原子或碳原子为1到5的饱和全氟链烷基。
4.根据权利要求1所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方 法，其特征在于：所述的全氟烷基磺酰亚胺类阴离子为通式(IV)的阴离子：
其中，R2、R3为氟原子或碳原子为1到5的饱和全氟链烷基。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：步骤(1)中含氟类强酸的金属阳离子盐配制成溶液浓度为20％～60％。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：步骤(1)中碳酸单烷基酯的季铵盐配制成溶液浓度为20％～50％。
7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：步骤(2)中溶液浓缩至质量浓度为30％～80％。
8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：步骤(3)中低温结晶温度为-30～10℃。
9.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：步骤(3)中真空干燥温度为90～150℃，真空度为-0.097MPa。
10.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法，其特征在于：R5、R6、R7、R8可以任意两两相连成环状。 
CN201210552334.0A 2012-12-19 2012-12-19 适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法 Pending CN103887086A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210552334.0A CN103887086A (zh) 2012-12-19 2012-12-19 适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210552334.0A CN103887086A (zh) 2012-12-19 2012-12-19 适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103887086A true CN103887086A (zh) 2014-06-25

Family

ID=50955933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210552334.0A Pending CN103887086A (zh) 2012-12-19 2012-12-19 适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103887086A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108003033A (zh) * 2017-12-05 2018-05-08 常州大学 一种超级电容器用季铵盐的制备方法
CN110003059A (zh) * 2018-01-04 2019-07-12 中昊晨光化工研究院有限公司 一种全氟烷基磺酸铵生产后处理的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11315055A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Mitsui Chem Inc ４級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造方法
CN102074734A (zh) * 2010-09-30 2011-05-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种含氟磺酰亚胺锂锂盐的电解质溶液及其用途
CN102093367A (zh) * 2010-12-18 2011-06-15 渤海大学 一种超级电容器有机电解质螺环季铵盐的制备方法
CN102584602A (zh) * 2011-01-05 2012-07-18 中国科学院长春应用化学研究所 季铵盐及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11315055A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Mitsui Chem Inc ４級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造方法
CN102074734A (zh) * 2010-09-30 2011-05-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种含氟磺酰亚胺锂锂盐的电解质溶液及其用途
CN102093367A (zh) * 2010-12-18 2011-06-15 渤海大学 一种超级电容器有机电解质螺环季铵盐的制备方法
CN102584602A (zh) * 2011-01-05 2012-07-18 中国科学院长春应用化学研究所 季铵盐及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108003033A (zh) * 2017-12-05 2018-05-08 常州大学 一种超级电容器用季铵盐的制备方法
CN110003059A (zh) * 2018-01-04 2019-07-12 中昊晨光化工研究院有限公司 一种全氟烷基磺酸铵生产后处理的方法
CN110003059B (zh) * 2018-01-04 2020-05-12 中昊晨光化工研究院有限公司 一种全氟烷基磺酸铵生产后处理的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011149095A1 (ja) フルオロスルホニルイミドのアルカリ金属塩およびその製造方法
CN102993119B (zh) 含咪唑离子液体及其制备方法、电解液及其应用
CN105175452B (zh) 一种磷腈氟烷基磺酰亚胺碱金属盐的制备方法
CN103787981A (zh) 咪唑类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用
WO2016084792A1 (ja) イオン液体、その製造方法及びその用途
CN104022316A (zh) 一种高温型锂离子电池
CN103965141A (zh) 吡咯烷离子液体及其制备方法与电解液及电容器
WO2017183342A1 (ja) ケイ素含有硫酸エステル塩
CN103787996A (zh) 三氮唑类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用
CN103887086A (zh) 适用于超级电容器的含氟季铵盐电解质的合成方法
CN103896828A (zh) 双中心联吡啶类离子液体及其制备方法与电解液及锂离子电池
CN102993118A (zh) 含哌啶离子液体及其制备方法、电解液及其应用
CN104151206A (zh) 一种(氟磺酰)(多氟烷氧基磺酰)亚胺的碱金属盐及其离子液体
CN103794818A (zh) 吡咯类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用
CN103732587B (zh) 双中心联吡啶阳离子类离子液体及其制备方法和应用
CN115286522A (zh) 一种离子液体及其制备方法和应用
CN103236562A (zh) 一种四氟硼酸锂的制备方法
CN103896876A (zh) 双中心哌嗪类离子液体及其制备方法与电解液及锂离子电池
CN102952058A (zh) 马来酰亚胺类离子液体及其制备方法和应用
CN103788017A (zh) 哌啶类离子液体及其制备方法和应用
CN102993120B (zh) 含吗啉离子液体及其制备方法、电解液及其应用
CN102956917B (zh) 三氮唑离子液体及其制备方法和应用
CN103130783B (zh) 含碳酸酯基团的四氢噻吩类离子液体及其制备方法和应用
CN109980287B (zh) 一种用于锂电池的电解液及其制备方法
CN103896914B (zh) 双中心烟碱类离子液体及其制备方法与电解液及锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JIANGSU GUOTAI CHAOWEI NEW MATERIAL CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: GUOTAI HUARONG CHEMICAL NEW MATERIAL CO., LTD., ZHANGJIAGANG CITY

Effective date: 20150824

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150824

Address after: 215633 Jiangsu, Zhangjiagang Free Trade Zone, No. 8 Guangdong Road, building A, on the eastern side of the road on the ground floor, No. two

Applicant after: JIANGSU GUOTAI SUPER POWER NEW MATERIALS CO., LTD.

Address before: 215633 Zhangjiagang Guotai chemical new material Co., Ltd. Zhangjiagang 9, Nanhai Road, Yangzi International Chemical Industry Park, Suzhou, Jiangsu

Applicant before: Guotai Huarong Chemical New Material Co., Ltd., Zhangjiagang City

RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140625

RJ01 Rejection of invention patent application after publication