CN103896914B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN103896914B
CN103896914B CN201210584231.2A CN201210584231A CN103896914B CN 103896914 B CN103896914 B CN 103896914B CN 201210584231 A CN201210584231 A CN 201210584231A CN 103896914 B CN103896914 B CN 103896914B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nicotine
ionic liquid
centre
class ionic
preparation
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210584231.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103896914A (zh
Inventor
周明杰
刘大喜
王要兵
钟玲珑
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.)
Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Original Assignee
Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering 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 Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd, Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd filed Critical Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201210584231.2A priority Critical patent/CN103896914B/zh
Publication of CN103896914A publication Critical patent/CN103896914A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103896914B publication Critical patent/CN103896914B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种双中心烟碱类离子液体，其通式为下述(I)，其中，Y为四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、三氟甲基磺酰亚胺阴离子或三氟甲基磺酸阴离子；R为具有下述通式(II)的甲氧基烷基，其中n为2、3或4。本发明还涉及所述双中心烟碱类离子液体的制备方法和由该双中心烟碱类离子液体制得的离子液体电解液及锂离子电池。本发明制备的双中心烟碱类离子液体采用双中心烟碱的骨架构型，使得这类离子液体具有结构可设计性，丰富了离子液体的种类。此外，由所述双中心烟碱类离子液体制得的离子液体电解液和锂离子电池具有优良的电化学性能。

Description

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
技术领域
本发明涉及电化学领域，尤其涉及一类双中心烟碱类离子液体及其制备方法。本发明还涉及采用该双中心烟碱类离子液体所制备的电解液及锂离子电池上。
背景技术
离子液体是指在室温范围内(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-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、几平不挥发、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。目前对离子液体的研究主要集中在新型离子液体的合成、离子液体物理和化学特性的表征及其作为溶剂和电解质的应用研究等方面。离子液体作为一类新型的溶剂、介质、催化剂，在有机合成、催化反应、萃取分离、材料制备、天然高分子、电化学等领域的研究取得了许多令人满意的结果，受到了广泛的关注。
发明内容
本发明的第一目的在子提供一种新型、安全性好、环境友好的双中心烟碱类离子液体。
本发明的第二目的在于提供一种所述双中心烟碱类离子液体的制备法方法。
本发明的第三目的在于提供一种由所述双中心烟碱类离子液体制备的离子液体电解液。
本发明的第四目的在于提供一种由所述离子液体电解液制备的锂离子电池。
为了实现本发明的第一个目的，本发明所采用的技术方案为：
一种具有下述通式(I)的双中心烟碱类离子液体，
其中，Y为四氟硼酸阴离子(BF4 -)、六氟磷酸阴离子(PF6 -)、三氟甲基磺酰亚胺阴离子((CF3SO2)2N-)或三氟甲基磺酸阴离子(CF3SO3 -)；
R为具有下述通式(II)的甲氧基烷基：
CH3O(CH2)n(II)，其中，n为2、3或4。
为了实现本发明的第二目的，本发明所采用的技术方案为：
一种双中心烟碱类离子液体的方法，其大致工艺流程如下：烟碱→二烷基烟碱卤化物→双中心烟碱类离子液体。具体而言，上述制备方法包括如下步骤：
(a)二烷基烟碱卤化物的制备：将具有下述通式(III)的烟碱和卤代烷RX反应制得具有下述通式(IV)的二烷基烟碱卤化物。
其中，R为具有下述通式(II)的甲氧基烷基：
CH3O(CH2)n(II)，其中，n为2、3或4；
X为卤素，优选氯、溴或碘原子；
(b)所述双中心烟碱类离子液体的制备：将所述步骤(a)制得的二烷基烟碱卤化物与无机盐MY及去离子水进行离子交换反应，得到所述双中心烟碱类离子液体。
其中，Y为四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、三氟甲基磺酰亚胺阴离子或三氟甲基磺酸阴离子；
M为钠离子、钾离子或铵离子。
以上步骤(a)和步骤(b)所发生的反应可以用以下反应式表示：
其中，RX中R为具有下述通式(II)的甲氧基烷基：
CH3O(CH2)n(II)，其中，n为2、3或4；
X为卤素，优选氯、溴或碘原子；
即RX代表CH3O(CH2)nCl、CH3O(CH2)nBr、CH3O(CH2)nI，n＝2，3，4。
上述反应式中，无机盐MY的阳离子M+为钠离子(Na+)、钾离子(K+)或铵离子(NH4 +)；Y为四氟硼酸阴离子(BF4 -)、六氟磷酸阴离子(PF6 -)、三氟甲基磺酰亚胺阴离子((CF3SO2)2N-)或三氟甲基磺酸阴离子(CF3SO3 -)。
在上述制备方法中，所述步骤(a)具体为：在惰性气体保护下，将所述烟碱和所述卤代烷RX按摩尔比1∶2.1～1∶2.3(优选1∶2.2)在60℃～80℃下搅拌反应20～60h即得所述二烷基烟碱卤化物。
在上述制备方法中，所述步骤(b)具体为：将所述二烷基烟碱卤化物与所述无机盐MY及所述去离子水在室温下反应5～20h即得所述双中心烟碱类离子液体；其中，所述二烷基烟碱卤化物和所述无机盐MY的摩尔比为1∶2～1∶2.2，优选1∶2.1，所述二烷基烟碱卤化物与所述去离子水的摩尔体积比为1mol∶300mL～1mol∶200mL。
为了实现本发明的第三目的，本发明所采用的技术方案为：
一种离子液体电解液，包含有离子液体、有机溶剂和锂盐，所述离子液体为本发明所述的双中心烟碱类离子液体。
在所述的离子液体电解液中，所述双中心烟碱类离子液体与所述有机溶剂的质量比为1∶10～1∶1；所述有机溶剂和锂盐的质量比为10∶1～20∶1。
在所述的离子液体电解液中，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)以1∶1～1∶4的体积比配置而成；所述锂盐为四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、三氟甲基磺酸锂(LiSO3CF3)或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)。
为了实现本发明的第四目的，本发明所采用的技术方案为：
一种由上述离子液体电解液组装的锂离子电池，该锂离子电池包括正电极、负电极、以及所述正负电极之间的电解液，所述正电极包括集流体以及涂敷在该集流体上浆料，所述的电解液为上述的离子液体电解液，所述浆料由锰酸锂(LiMn2O4)、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)按质量比9∶0.45∶0.45∶20搅拌混合而成。
本发明所制备的离子液体、离子液体电解液及锂离子电池具有以下优点：
1.本发明所制备的双中心烟碱类离子液体采用双中心烟碱的骨架构型，使得这类离子液体具有结构可设计性，丰富了离子液体的种类。
2.本发明所制备的离子液体电解液与锂离子电池和目前商品化的锂离子电池电解液与锂离子电池相比，由于添加了大量的双中心烟碱类离子液体，能大大提高电解液的稳定性及电池的安全性能，同时，本发明制备的电解液与锂离子电池还具有优良的电化学性能。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明予以进一步地详尽阐述。以下实施例是用于说明本发明，以指导本领域技术人员实现本发明，本实施例不以任何方式限制本发明。
以下以实施例1～4对本发明的双中心烟碱类离子液体及其制备方法与其在电解液和锂离子电池上应用进行具体说明。
实施例1：
(1)本实施例1所提供的双中心烟碱类离子液体具体为：二甲氧基乙基烟碱四氟硼酸盐离子液体，其结构式为：
(2)上述二甲氧基乙基烟碱四氟硼酸盐离子液体的制备方法，包括以下步骤：
(a)二甲氧基乙基烟碱氯盐的制备：
在250mL的烧瓶中分别加入1mol(即162.2g)烟碱和2.2mol(即108g)甲氧基氯乙烷。在N2或Ar2氛围保护下，升温至70℃，搅拌反应40h。然后静置冷却并用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体即为二甲氧基乙基烟碱氯盐。
(b)二甲氧基乙基烟碱四氟硼酸盐离子液体的制备：
向250mL烧瓶中加入0.5mol(即175.7g)步骤(a)所制备的二甲氧基乙基烟碱氯盐、1.06mol(即116.6g)NaBF4和130mL去离子水，在室温下搅拌8h后用250mL二氯甲烷萃取3次，合并二氯甲烷萃取液，然后用60mL去离子水反萃多次，直至用饱和的AgNO3水溶液滴定水相无沉淀产生为止，收集二氯甲烷萃取液，将该二氯甲烷萃取液用旋转蒸发仪浓缩，再于80℃真空干燥48小时，即得到无色液体二甲氧基乙基烟碱四氟硼酸盐离子液体。
(3)离子液体电解液的制备
将上述制得的二甲氧基乙基烟碱四氟硼酸盐离子液体制备出离子液体电解液。具体步骤如下：在N2或Ar2氛围保护下，取出10g二甲氧基乙基烟碱四氟硼酸盐离子液体，然后向其中加入50g由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)混合而得的有机溶剂(EC∶EMC体积比为1∶2)，并加热到40℃，搅拌得到均匀的有机相。最后加入3.5gLiBF4，继续搅拌使所述LiBF4溶解完全，从而得到所述离子液体电解液。
(4)锂离子电池的制备
将上述制得的离子液体电解液制备出锂离子电池。具体步骤如下：称取9.0gLiMn2O4、0.45g乙炔黑和0.45gPVDF，并加入20gNMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经乙醇清洗过的铝箔上，在0.01MPa的真空下80℃干燥至恒重，并于12MPa压力下辊压制成LiMn2O4电极，并切成正极圆片，PP作为隔膜，锂片作为负极。将实施例1制得的离子液体电解液置于正负极之间，在冲压机上封口制成扣式的锂离子电池。
实施例2：
(1)本实施例2所提供的双中心烟碱类离子液体具体为：二甲氧基丙基烟碱六氟磷酸盐离子液体，其结构式为：
(2)上述二甲氧基丙基烟碱六氟磷酸盐离子液体的制备方法，包括以下步骤：
(a)二甲氧基丙基烟碱溴盐的制备：
在250mL的烧瓶中分别加入1mol(即162.2g)烟碱和2.1mol(321.4g)甲氧基溴丙烷。在N2或Ar2氛围保护下，升温至60℃，搅拌反应60h，然后静置冷却并用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体即为二甲氧基丙基烟碱溴盐。
(b)二甲氧基丙基烟碱六氟磷酸盐离子液体的制备：
向250mL烧瓶中加入0.5mol(即234.2g)步骤(a)所制备的二甲氧基丙基烟碱溴盐、1.0mol(即184g)KPF6和100mL去离子水，在室温下搅拌20h后用250mL二氯甲烷萃取3次，合并二氯甲烷萃取液，然后用60mL去离子水反萃多次，直至用饱和的AgNO3水溶液滴定水相无沉淀产生为止，收集二氯甲烷萃取液，将该二氯甲烷萃取液用旋转蒸发仪浓缩，再进行80℃真空干燥48小时，即得到无色液体二甲氧基丙基烟碱六氟磷酸盐离子液体。
(3)离子液体电解液的制备
将上述制得的二甲氧基丙基烟碱六氟磷酸盐离子液体制备出离子液体电解液。具体步骤如下：在N2或Ar2氛围保护下，取出10g二甲氧基丙基烟碱六氟磷酸盐离子液体，然后向其中加入10g由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)混合而得的有机溶剂(EC∶EMC体积比为1∶1)，并加热到40℃搅拌，得到均匀的有机相。最后加入1.0gLiPF6，继续搅拌使LiPF6溶解完全，从而得到所述离子液体电解液。
(4)锂离子电池的制备
将上述制得的离子液体电解液制备出锂离子电池。具体步骤如下：称取9.0gLiMn2O4、0.45g乙炔黑和0.45gPVDF，并加入20gNMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经乙醇清洗过的铝箔上，在0.01MPa的真空下80℃干燥至恒重，并于12MPa压力下辊压制成LiMn2O4电极，并切成正极圆片，PP作为隔膜，锂片作为负极。将上述实施例2制得的离子液体电解液置于正负极之间，在冲压机上封口制成扣式的锂离子电池。
实施例3：
(1)本实施例3所提供的双中心烟碱类离子液体具体为：二甲氧基丁基烟碱三氟甲磺酰亚胺盐离子液体，其结构式为：
(2)上述二甲氧基丁基烟碱三氟甲磺酰亚胺盐离子液体的制备方法，包括以下步骤：
(a)二甲氧基丁基吡啶碘盐的制备：
在250mL的烧瓶中分别加入1mol(即162.2g)烟碱和2.3mol(即492.2g)甲氧基碘丁烷。在N2或Ar2氛围保护下，升温至80℃，搅拌反应20h，然后静置冷却并用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体即为二甲氧基丁基吡啶碘盐。
(b)二甲氧基丁基烟碱三氟甲磺酰亚胺盐离子液体的制备：
向250mL烧瓶中加入0.5mol(即295.2g)步骤(a)所制备的二甲氧基丁基烟碱碘盐、1.1mol(即351g)(CF3SO2)2NK和150mL去离子水，在室温下搅拌5h后用250mL二氯甲烷萃取3次，合并二氯甲烷萃取液，然后用60mL去离子水反萃多次，直至用饱和的AgNO3水溶液滴定水相无沉淀产生为止，收集二氯甲烷萃取液，将该二氯甲烷萃取液用旋转蒸发仪浓缩，再进行80℃真空干燥48小时，即得到无色液体二甲氧基丁基烟碱三氟甲磺酰亚胺盐离子液体。
(3)离子液体电解液的制备
将上述制得的二甲氧基丁基烟碱三氟甲磺酰亚胺盐离子液体制备出离子液体电解液。具体步骤如下：在N2或Ar2氛围保护下，取出10g二甲氧基丁基烟碱三氟甲磺酰亚胺盐离子液体，然后向其中加入100g由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)混合而得的有机溶剂(EC∶EMC体积比为1∶4)，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入5g(CF3SO2)2NLi，继续搅拌使(CF3SO2)2NLi溶解完全，从而得到所述离子液体电解液。
(4)锂离子电池的制备
将上述制得的离子液体电解液制备出锂离子电池。具体步骤如下：称取9.0gLiMn2O4、0.45g乙炔黑和0.45gPVDF，并加入20gNMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经乙醇清洗过的铝箔上，在0.01MPa的真空下80℃干燥至恒重，并于12MPa压力下辊压制成LiMn2O4电极，并切成正极圆片，PP作为隔膜，锂片作为负极。将实施例3制得的离子液体电解液置于正负极之间，在冲压机上封口制成扣式的锂离子电池。
实施例4：
(1)本实施例4所提供的双中心烟碱类离子液体具体为：二甲氧基丙基烟碱三氟甲磺酸盐离子液体，其结构式为：
(2)上述二甲氧基丙基烟碱三氟甲磺酸盐离子液体的制备方法，包括以下步骤：
(a)二甲氧基丙基烟碱氯盐的制备：
在250mL的烧瓶中分别加入1mol(即162.2g)烟碱和2.2mol(即238.8g)甲氧基氯丙烷。在N2或Ar2氛围保护下，升温至65℃，搅拌反应45h，然后静置冷却并用乙酸乙酯洗涤三次。在80℃下真空干燥，得到浅黄色的固体即为二甲氧基丙基烟碱氯盐。
(b)二甲氧基丙基烟碱三氟甲磺酸盐离子液体的制备：
向250mL烧瓶中加入0.5mol(即189.8g)步骤(a)所制备的二甲氧基丙基烟碱氯盐离子液体、1.05mol(即175.3g)CF3SO3NH4和120mL去离子水，在室温下搅拌15h后用250mL二氯甲烷萃取3次，合并二氯甲烷萃取液，然后用60mL去离子水反萃多次，直至用饱和的AgNO3水溶液滴定水相无沉淀产生为止，收集二氯甲烷萃取液，将该二氯甲烷萃取液用旋转蒸发仪浓缩，再于80℃真空干燥48小时，即得到无色液体二甲氧基丙基烟碱三氟甲磺酸盐离子液体。
(3)离子液体电解液的制备
将上述制得的二甲氧基丙基烟碱三氟甲磺酸盐离子液体制备出离子液体电解液。具体步骤如下：在N2或Ar2氛围保护下，取出10g二甲氧基丙基烟碱三氟甲磺酸盐离子液体，然后向其中加入由60g由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)混合而得的有机溶剂(EC∶EMC体积比为1∶3)，并加热到40℃搅拌得到均匀的有机相。最后加入3.7gCF3SO3Li，继续搅拌使所述CF3SO3Li溶解完全，从而得到所述离子液体电解液。
(4)锂离子电池的制备
将上述制得的离子液体电解液制备出锂离子电池具体步骤如下：称取9.0gLiMn2O4、0.45g乙炔黑和0.45gPVDF，并加入20gNMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经乙醇清洗过的铝箔上，在0.01MPa的真空下80℃干燥至恒重，并于12MPa压力下辊压制成LiMn2O4电极，并切成正极圆片，PP作为隔膜，锂片作为负极。将实施例4制得的离子液体电解液置于正负极之间，在冲压机上封口制成扣式的锂离子电池。
对比实施例
配制出不含离子液体的电解液：在N2或Ar2氛围保护下，取出3.5gLiBF4，然后向其中加入50g由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)混合而得的且EC∶EMC体积比为1∶2的有机溶剂，并加热到40℃搅拌混合均匀从而得到所述电解液。
将上述制得的电解液制备出锂离子电池。制备锂离子电池的步骤如下：称取9.0gLiMn2O4、0.45g乙炔黑和0.45gPVDF，并加入20gNMP，充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经乙醇清洗过的铝箔上，在0.01MPa的真空下80℃干燥至恒重，并于12MPa压力下辊压制成LiMn2O4电极，并切成正极圆片，PP作为隔膜，锂片作为负极。将所述对比实施例制得的电解液置于正负极之间，在冲压机上封口制成扣式的锂离子电池。
采用DDS-11C电导率仪测试了实施例1～4和对比例中所制备电解液的电导率，其电导率数据列于下表1。此外，在2.5～4.2V的电压范围内，利用充放电测试仪对本实施例1～4和对比例中所述制备好的锂离子电池进行0.2C充放电测试，其性能数据也列于下表1。
表一
实施例 1 2 3 4 对比例
所制备电解液的电导率ms/cm 13 11 12 11 8
首次放电比容量mAh/g 110 95 102 105 90
从表1中可以看出，按实施例1～4方法制备的离子液体电解液的电导率大于对比例所制备的不含离子液体的电解液的电导率，并且在实施例1中达到13ms/cm；按实施例1～4方法组装的锂离子电池的首次放电比容量均大于对比例中的比容量，并且在实施例1中比电容到达了110mAh/g。
从以上数据可以得出这样的结论，本发明所提供的离子液体电解液和锂离子电池上具有优良的电化学性能。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种具有下述通式(Ⅰ)的双中心烟碱类离子液体，
其中，Y为四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、三氟甲基磺酰亚胺阴离子或三氟甲基磺酸阴离子；
R为具有下述通式(Ⅱ)的甲氧基烷基：
CH3O(CH2)n(Ⅱ)，其中，n为2、3或4。
2.一种双中心烟碱类离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)二烷基烟碱卤化物的制备：将具有下述式(Ⅲ)的烟碱和卤代烷RX反应制得具有下述通式(Ⅳ)的二烷基烟碱卤化物，
其中，R为具有下述通式(Ⅱ)的甲氧基烷基：
CH3O(CH2)n(Ⅱ)，其中，n为2、3或4；
X为卤素；
(b)所述双中心烟碱类离子液体的制备：将所述步骤(a)制得的二烷基烟碱卤化物与无机盐MY及去离子水进行离子交换反应，得到所述双中心烟碱类离子液体；
其中，Y为四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、三氟甲基磺酰亚胺阴离子或三氟甲基磺酸阴离子；M为钠离子、钾离子或铵离子。
3.根据权利要求2所述的双中心烟碱类离子液体的制备方法，其特征在于，所述的步骤(a)具体为：在惰性气体保护下，将所述烟碱和所述卤代烷RX按摩尔比1:2.1～1:2.3在60℃～80℃下搅拌反应20～60h即得所述二烷基烟碱卤化物。
4.根据权利要求2或3所述的双中心烟碱类离子液体的制备方法，其特征在于，所述的步骤(b)具体为：将所述二烷基烟碱卤化物与所述无机盐MY及所述去离子水在室温下反应5～20h即得所述双中心烟碱类离子液体；其中，所述二烷基烟碱卤化物和所述无机盐MY的摩尔比为1:2～1:2.2，所述二烷基烟碱卤化物与所述去离子水的摩尔体积比为1mol:300mL～1mol:200mL。
5.根据权利要求4所述的双中心烟碱类离子液体的制备方法，其特征在于：所述烟碱和所述卤代烷RX的摩尔比优选为1:2.2，所述二烷基烟碱卤化物和所述无机盐MY的摩尔比优选为1:2.1。
6.根据权利要求2或5所述的双中心烟碱类离子液体的制备方法，其特征在于，所述的卤素X为氯、溴或碘原子。
7.一种离子液体电解液，包含有离子液体、有机溶剂和锂盐，其特征在于，所述离子液体为权利要求1所述的双中心烟碱类离子液体；所述有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯以1:1～1:4的体积比配置而成；所述锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂。
8.根据权利要求7所述的离子液体电解液，其特征在于，所述双中心烟碱类离子液体与所述有机溶剂的质量比为1:10～1:1；所述有机溶剂和锂盐的质量比为10:1～20:1。
9.一种锂离子电池，包括正电极、负电极、以及所述正负电极之间的电解液，所述正电极包括集流体以及涂敷在该集流体上浆料，所述浆料由锰酸锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮按质量比9：0.45：0.45：20搅拌混合而成，其特征在于，所述电解液为权利要求7或8任一项所述的离子液体电解液。
CN201210584231.2A 2012-12-28 2012-12-28 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 Expired - Fee Related CN103896914B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210584231.2A CN103896914B (zh) 2012-12-28 2012-12-28 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210584231.2A CN103896914B (zh) 2012-12-28 2012-12-28 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103896914A CN103896914A (zh) 2014-07-02
CN103896914B true CN103896914B (zh) 2016-01-20

Family

ID=50988534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210584231.2A Expired - Fee Related CN103896914B (zh) 2012-12-28 2012-12-28 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103896914B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1838469A (zh) * 2006-04-20 2006-09-27 武汉大学 锂－硫电池电解液及其可充锂－硫电池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001247487A (ja) * 2000-03-06 2001-09-11 Central Glass Co Ltd 光学活性イオン液体

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1838469A (zh) * 2006-04-20 2006-09-27 武汉大学 锂－硫电池电解液及其可充锂－硫电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN103896914A (zh) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103787981A (zh) 咪唑类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用
CN102993119B (zh) 含咪唑离子液体及其制备方法、电解液及其应用
CN109776423A (zh) 一种双咪唑环功能离子液体及其制备方法和电解液以及锂二次电池
CN103896828B (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
CN103965141A (zh) 吡咯烷离子液体及其制备方法与电解液及电容器
CN102952099B (zh) 吡咯类离子液体及其制备方法和应用
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
CN103794818A (zh) 吡咯类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用
CN102952097A (zh) 双中心哌嗪离子液体及其制备方法和应用
CN103896785A (zh) 双中心季铵盐类离子液体及其制备方法与电解液及锂离子电池
CN102993118B (zh) 含哌啶离子液体及其制备方法、电解液及其应用
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
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
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
CN113540563B (zh) 一种添加剂以及锂电池电解液的改性方法
CN102952058B (zh) 马来酰亚胺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
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
CN103788017A (zh) 哌啶类离子液体及其制备方法和应用
CN102952092B (zh) 唑烷类离子液体及其制备方法和应用
CN103788002A (zh) 唑烷类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用
CN103787957A (zh) 吡啶类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用
CN102956917B (zh) 三氮唑离子液体及其制备方法和应用
CN103787899A (zh) 季铵盐类离子液体及其制备方法和应用
CN103130778B (zh) 含碳酸酯基团的吡嗪类离子液体及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160120

Termination date: 20181228