CN111592609A - 一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用 - Google Patents
一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111592609A CN111592609A CN202010580749.3A CN202010580749A CN111592609A CN 111592609 A CN111592609 A CN 111592609A CN 202010580749 A CN202010580749 A CN 202010580749A CN 111592609 A CN111592609 A CN 111592609A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ionic liquid
- imidazole
- ether
- electrolyte
- alkyl
- 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.)
- Granted
Links
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 247
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 152
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 title claims abstract description 72
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 39
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 31
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 21
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 19
- VUIWJRYTWUGOOF-UHFFFAOYSA-N 2-ethenoxyethanol Chemical compound OCCOC=C VUIWJRYTWUGOOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 12
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical group [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 11
- -1 pyrrole cation Chemical class 0.000 claims description 11
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910001495 sodium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910021135 KPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- HSBMPUYCFQSKRP-UHFFFAOYSA-N 1-bromoimidazole Chemical compound BrN1C=CN=C1 HSBMPUYCFQSKRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 6
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 1H-pyrrole Natural products C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 28
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 27
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 13
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 13
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 8
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- VWUCIBOKNZGWLX-UHFFFAOYSA-N 1h-imidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].C1=C[NH+]=CN1 VWUCIBOKNZGWLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 4
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical group CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229910020808 NaBF Inorganic materials 0.000 description 3
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMBWNYKEVPQWII-UHFFFAOYSA-N [Br].N1C=NC=C1 Chemical compound [Br].N1C=NC=C1 YMBWNYKEVPQWII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 238000005956 quaternization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- XALVOFYVVOAYPO-UHFFFAOYSA-M 1-butyl-3-ethenylimidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCN1C=C[N+](C=C)=C1 XALVOFYVVOAYPO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910009361 YP-50F Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- IYHLUGVVUPPBEJ-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-ethenyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCC[NH+]1CN(C=C)C=C1 IYHLUGVVUPPBEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NYYVCPHBKQYINK-UHFFFAOYSA-O 3-ethyl-2-methyl-1h-imidazol-3-ium Chemical compound CCN1C=C[NH+]=C1C NYYVCPHBKQYINK-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001347 alkyl bromides Chemical class 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 125000003473 lipid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011829 room temperature ionic liquid solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical group ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F216/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
- C08F216/12—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
- C08F216/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F216/1416—Monomers containing oxygen in addition to the ether oxygen, e.g. allyl glycidyl ether
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/40—Introducing phosphorus atoms or phosphorus-containing groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/42—Introducing metal atoms or metal-containing groups
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/64—Liquid electrolytes characterised by additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2800/00—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
- C08F2800/20—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as weight or mass percentages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2810/00—Chemical modification of a polymer
- C08F2810/50—Chemical modification of a polymer wherein the polymer is a copolymer and the modification is taking place only on one or more of the monomers present in minority
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用，涉及超级电容器技术领域。本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体具有式Ⅰ所示结构，作为电解液添加剂加入，可以改变离子液体内的离子排列从而改善电容性能；同时结构中的柔软性侧链醚基可以降低离子液体电解液的内阻，从而提高离子液体电解液的电化学性能。本发明提供了一种离子液体电解液，包括离子液体、有机溶剂和所述含醚基咪唑类聚合离子液体，该电解液能够保持甚至增加超级电容器的工作窗口，提高超级电容器的倍率性能和能量密度，并保持超级电容器的循环稳定性。本发明还提供了所述含醚基咪唑类聚合离子液体的制备方法，过程简单，便于操作，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，特别涉及一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用。
背景技术
离子液体是由不对称的阴阳离子络合而成的化合物，具有高安全性、高化学稳定性等优点，作为电解质在超级电容器领域的发展潜力巨大。但是，通常离子液体电解液的粘度高，内阻大，导致电导率低，影响了室温离子液体基超级电容器的功率性能；同时离子液体由于阴阳离子尺寸不同极端不对称，从而造成离子间的空间阻碍使得阴阳离子无法在微观上形成紧密堆积，影响其电化学性能的发挥。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用。本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂，能够降低离子液体电解液的内阻，提高离子液体电解液的电导率，改善离子液体电解液的电化学性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种含醚基咪唑类聚合离子液体，具有式Ⅰ所示结构：
式Ⅰ中，a≥1，b≥1，a/b＝3:1～1:10；R为碳原子数1～8的直链烷基，Y-为TFSI-、PF6 -或BF4 -。
本发明提供了以上方案作数含醚基咪唑类聚合离子液体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐、乙二醇乙烯醚、醇溶剂和引发剂混合，在保护气氛下进行聚合反应，得到含醚基共聚咪唑溴盐；所述1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐中的烷基为碳原子数1～8的直链烷基；
(2)将所述含醚基共聚咪唑溴盐与阴离子交换剂进行阴离子交换反应，得到所述含醚基咪唑类聚合离子液体；所述阴离子交换剂为LiTFSI、KPF6或NaBF4。
优选地，所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量比为1:9～7:3。
优选地，所述醇溶剂为乙醇和/或甲醇；所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量之和与醇溶剂的体积之比为5～15g：100mL。
优选地，所述引发剂为偶氮异丁二腈；所述引发剂的质量为乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐质量之和的0.5～2％。
优选地，所述聚合反应的温度为50～80℃，时间为4～8h。
优选地，所述阴离子交换剂与含醚基共聚咪唑溴盐的摩尔之比为1:1～1.2:1；所述阴离子交换反应的时间为2～6h。
本发明提供了以上方案所述含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂的应用。
本发明提供了一种离子液体电解液，包括离子液体、有机溶剂和以上方案所述的含醚基咪唑类聚合离子液体；所述离子液体的阴离子与所述含醚基咪唑类聚合离子液体的阴离子相同；所述含醚基咪唑类聚合离子液体的质量为离子液体质量的5～30％。
优选地，所述离子液体的阳离子为N-烷基咪唑阳离子、吡咯阳离子或季胺阳离子；所述离子液体在离子液体电解液中的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L。
本发明提供了以上方案所述离子液体电解液在超级电容器中的应用；所述超级电容器的正负极活性材料为活性炭。
本发明提供了一种含醚基咪唑类聚合离子液体，具有式Ⅰ所示结构。离子液体由于阴阳离子尺寸不同极端不对称，从而造成离子间的空间阻碍使得阴阳离子无法在微观上形成紧密堆积，本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂加入，可以改变离子液体内的离子排列从而改善电容性能；同时本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体中的柔软性侧链醚基可以降低离子液体电解液的内阻，从而提高离子液体电解液的电化学性能；此外，本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体，由于高分子骨架的束缚，采用的是单离子传导，只有一种离子可以进入超级电容器正负极活性炭材料的孔隙，因此聚合离子液体可以作为电解质中的一种提供流动离子的成分。
本发明提供了所述含醚基咪唑类聚合离子液体的制备方法，本发明提供的制备方法过程简单，便于操作，易于规模化生产。
本发明提供了一种离子液体电解液，包括离子液体、有机溶剂和以上方案所述的含醚基咪唑类聚合离子液体。本发明提供的离子液体电解液因含醚基咪唑类聚合离子液体的加入，应用于超级电容器中，能够保持甚至增加超级电容器的工作窗口，提高超级电容器的倍率性能和能量密度，并保持超级电容器的循环稳定性。
附图说明
图1为实施例2所得醚基咪唑类聚合离子液体PVBIm-0.7VE-PF6的核磁共振(1HNMR)谱图；
图2为采用应用对比例1、应用例1和应用例2的电解液组装的纽扣电池的循环伏安测试曲线图；
图3为采用应用对比例1和应用例1电解液组装的纽扣电池的恒流充放电测试曲线图；
图4为采用应用对比例1、应用例1和应用例2的电解液组装的纽扣电池的倍率性能测试曲线图；
图5为采用应用对比例1、应用例1和应用例2的电解液组装的纽扣电池的交流阻抗测试曲线图；
图6为采用应用对比例1、应用例1和应用例2的电解液组装的纽扣电池的循环稳定测试曲线图；
图7为采用应用对比例2、应用例3的电解液组装的纽扣电池的交流阻抗测试曲线图；
图8为采用应用对比例3、应用例4的电解液组装的纽扣电池的交流阻抗测试曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种含醚基咪唑类聚合离子液体，具有式Ⅰ所示结构：
式Ⅰ中，a≥1，b≥1，a/b＝3:1～1:10；R为碳原子数1～8的直链烷基；Y-为TFSI-、PF6 -或BF4 -。
在本发明中，a/b优选为1:3～1:6；所述R优选为碳原子数为3～6的直链烷基，更优选为丁基。
在本发明中，当所述Y-为TFSI-时，所述含醚基咪唑类聚合离子液体的具体结构如式Ⅱ所示；当所述Y-为PF6 -时，所述含醚基咪唑类聚合离子液体的具体结构如式Ⅲ所示；当所述Y-为BF4 -时，所述含醚基咪唑类聚合离子液体的具体结构如式Ⅳ所示。
离子液体由于阴阳离子尺寸不同极端不对称，从而造成离子间的空间阻碍使得阴阳离子无法在微观上形成紧密堆积，本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂加入，可以改变离子液体内的离子排列从而改善电容性能；同时本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体中的柔软性侧链醚基可以降低离子液体电解液的内阻，从而提高离子液体电解液的电化学性能；此外，本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体，由于高分子骨架的束缚，采用的是单离子传导，只有一种离子可以进入超级电容器正负极活性炭材料的孔隙，因此聚合离子液体可以作为电解质中的一种提供流动离子的成分。
本发明提供了所述含醚基咪唑类聚合离子液体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐、乙二醇乙烯醚、醇溶剂和引发剂混合，在保护气氛下进行聚合反应，得到含醚基共聚咪唑溴盐；所述1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐中的烷基为碳原子数1～8的直链烷基；
(2)将所述含醚基共聚咪唑溴盐与LiTFSI、KPF6或NaBF4进行阴离子交换反应，得到所述含醚基咪唑类聚合离子液体。
本发明将1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐(简写为VIm-Br)、乙二醇乙烯醚(简写为VE)、醇溶剂和引发剂混合，在保护气氛下进行聚合反应，得到含醚基共聚咪唑溴盐。在本发明中，所述1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐中的烷基优选为碳原子数为3～6的直链烷基，更优选为丁基；本发明对所述乙烯基烷基咪唑溴盐的来源没有特别的要求，采用市售或自行制备的产品均可；当所述1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐为自行制备时，所述制备的方法优选包括以下步骤：
将1-乙烯基-3-烷基咪唑与溴代烷烃混合进行季胺化反应，得到1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐。
在本发明中，所述1-乙烯基-3-烷基咪唑与溴代烷烃的摩尔比优选为1:(1～1.1)；所述混合优选为搅拌混合。在本发明中，所述季胺化反应的温度优选为40～60℃，更优选为45～55℃，时间优选为12h。季胺化反应后，本发明优选将所得反应液用乙酸乙酯进行洗涤，得到1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐；所述洗涤的次数优选为3次。
在本发明中，所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量比优选为1:9～7:3，更优选为5:5～6:4。在本发明中，所述醇溶剂优选为乙醇和/或甲醇，更优选为乙醇；所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量之和(以下简称单体总质量)与醇溶剂的体积之比优选为5～15g：100mL，更优选为10～12g：100mL。在本发明中，所述引发剂优选为偶氮异丁二腈(AIBN)；所述引发剂的质量优选为单体总质量的0.5～2％，更优选为1～2％。在本发明中，所述保护气氛优选为氮气。本发明优选先将1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐、乙二醇乙烯醚和醇溶剂在反应容器中混合，然后向反应容器中通保护气氛，再加入引发剂混合进行聚合反应；在本发明中，所述保护气氛的通入时间优选为30min。在本发明中，所述混合优选为搅拌混合。在本发明中，所述聚合反应的温度优选为50～80℃，更优选为60～70℃，时间优选为4～8h，更优选为5～6h。在本发明中，所述聚合反应的反应式如式A所示，所述含醚基共聚咪唑溴盐简写为PVIm-nVE-Br，其中n为乙二醇乙烯醚的质量与乙二醇乙烯醚和乙烯基烷基咪唑溴盐质量之和的比值，即n＝m(VE)/[m(VIm-Br)+m(VE)]。
所述聚合反应后，本发明优选对所得聚合反应液进行后处理；所述后处理的方法优选包括：将所述聚合反应液冷却至室温，然后倒入透析袋密封放入蒸馏水中进行透析；将所得透析残留液依次进行旋转蒸发和真空干燥，得到含醚基共聚咪唑溴盐。本发明对所述冷却的方式没有特别的要求，自然冷却至室温即可。在本发明中，所述透析袋的截留分子量优选为500；所述透析的次数(即更换蒸馏水的次数)优选为3次，本发明通过所述透析除去聚合反应液中未反应完的单体。在本发明中，所述旋转蒸发的时间以透析残留液中溶剂蒸干为准。在本发明中，所述真空干燥的温度优选为80℃，时间优选为12h。
得到乙烯基烷基咪唑溴盐后，本发明将所述含醚基共聚咪唑溴盐与阴离子交换剂进行阴离子交换反应，得到所述含醚基咪唑类聚合离子液体；所述阴离子交换剂为LiTFSI(双(三氟甲基磺酰)亚胺锂)、KPF6或NaBF4。在本发明中，所述阴离子交换剂与含醚基共聚咪唑溴盐的摩尔之比优选为1:1～1.2:1，更优选为1.05:1；所述阴离子交换反应的时间优选为2～6h，更优选为2h。
在本发明中，所述阴离子交换反应的具体操作优选为：将所述含醚基共聚咪唑溴盐溶解于蒸馏水中，然后向所得含醚基共聚咪唑溴盐溶液中滴加LiTFSI、KPF6或NaBF4的水溶液，混合进行阴离子交换反应。在本发明中，所述含醚基共聚咪唑溴盐与蒸馏水的质量比优选为1：10～20；所述LiTFSI、KPF6或NaBF4的水溶液的质量浓度优选为5～20％；所述阴离子交换反应的时间以LiTFSI、KPF6或NaBF4的水溶液滴加完毕开始计算；所述阴离子交换反应过程中有白色固体生成。
在本发明中，当所述含醚基共聚咪唑溴盐与LiTFSI进行阴离子交换反应时，所述阴离子交换反应的反应式如式B所示(含醚基咪唑类聚合离子液体简写为PVIm-nVE-TFSI)；当所述含醚基共聚咪唑溴盐与KPF6进行阴离子交换反应时，所述阴离子交换反应的反应式如式C所示(含醚基咪唑类聚合离子液体简写为PVIm-nVE-PF6)；当所述含醚基共聚咪唑溴盐与NaBF4进行阴离子交换反应时，所述阴离子交换反应的反应式如式D所示(含醚基咪唑类聚合离子液体简写为PVIm-nVE-BF4)：
所述阴离子交换反应后，本发明优选将所得阴离子交换反应液依次进行抽滤、固相洗涤和真空干燥，得到含醚基咪唑类聚合离子液体。在本发明中，所述固相洗涤优选采用蒸馏水进行洗涤；所述洗涤的次数优选为5次，每次蒸馏水的用量优选为10mL。在本发明中，所述真空干燥的温度优选为80℃，本发明对所述真空干燥的时间没有特别的要求，能够将水分充分去除即可。
本发明提供的制备方法过程简单，便于操作，易于规模化生产。
本发明提供了以上方案所述含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂的应用。
本发明还提供了一种离子液体电解液，包括离子液体、有机溶剂和以上方案所述的含醚基咪唑类聚合离子液体；所述离子液体的阴离子与所述含醚基咪唑类聚合离子液体的阴离子相同。在本发明中，所述含醚基咪唑类聚合离子液体的质量为离子液体质量的5～30％，优选为10～20％。
在本发明中，所述有机溶剂优选为脂类溶剂或腈类溶剂；所述酯类溶剂优选为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ-丁内脂中的一种或几种；所述腈类溶剂优选为乙腈。
在本发明中，所述离子液体的阳离子优选为N-烷基咪唑阳离子、吡咯阳离子或季胺阳离子，在本发明具体实施例中，所述离子液体的阳离子为甲基乙基咪唑阳离子；所述离子液体在离子液体电解液中的摩尔浓度优选为0.5～1.5mol/L，更优选为1mol/L。
本发明将所述离子液体、有机溶剂和含醚基咪唑类聚合离子液体混合，即可得到所述离子液体电解液。
本发明提供了以上方案所述离子液体电解液在超级电容器中的应用；所述超级电容器的正负极活性材料为活性炭。在本发明中，所述活性炭材料优选为YP-50F活性炭；所述活性炭在正负极的使用量优选为2mg。本发明对所述超级电容器的具体结构没有特别的要求，本领域技术人员熟知结构的超级电容器均可。本发明提供的离子液体电解液因含醚基咪唑类聚合离子液体的加入，应用于超级电容器中，能够保持甚至增加超级电容器的工作窗口，提高超级电容器的倍率性能和能量密度，并保持超级电容器的循环稳定性。
下面结合实施例对本发明提供的醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
(1)将3g 1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、7g乙二醇乙烯醚加入100mL三口圆底烧瓶中，加入100mL乙醇后通N230分钟，之后加入0.2g偶氮异丁二腈，70℃下搅拌聚合反应6h；聚合反应完成后将反应液温度降至室温，将反应液倒入透析袋密封放入500mL蒸馏水中透析，换水3次后将透析袋中混合液转入旋转蒸发仪蒸干溶剂，而后在80℃真空干燥12h，得到淡黄色含醚基共聚咪唑溴盐，记为PVBIm-0.7VE-Br，结构式中a/b＝1:6，咪唑溴盐单元的质量分数为0.304；
(2)称量1g PVBIm-0.7VE-Br溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.32g LiTFSI盐的水溶液(水溶液的质量浓度为10％)，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤所得白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为TFSI-)，记为PVBIm-0.7VE-TFSI。
实施例2
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
称量实施例1得到的PVBIm-0.7VE-Br 1g溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.25gKPF6盐的水溶液，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤所得白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为PF6 -)，记为PVBIm-0.7VE-PF6。
对所得醚基咪唑类聚合离子液体进行核磁共振(1HNMR)表征，核磁共振谱图如图1所示，与预期结构相符。
实施例3
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
称量实施例1得到的PVBIm-0.7VE-Br 1g溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.15gNaBF4盐的水溶液，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤得白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为BF4 -)，记为PVBIm-0.7VE-BF4。
实施例4
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
(1)将4g 1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、6g乙二醇乙烯醚加入100mL三口圆底烧瓶中，加入100mL乙醇后通N230分钟，之后加入0.2g偶氮异丁二腈，70℃下搅拌聚合反应6h；聚合反应完成后将反应液温度降至室温，将反应液倒入透析袋密封放入500mL蒸馏水中透析，换水3次后将透析袋中混合液转入旋转蒸发仪蒸干溶剂，而后在80℃真空干燥12h，得到淡黄色含醚基共聚咪唑溴盐PVBIm-0.6VE-Br，结构式中a/b＝1:4，咪唑溴盐单元的质量分数为0.396；
(2)称量1g PVBIm-0.6VE-Br溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.52g LiTFSI盐的水溶液(水溶液的质量浓度为10％)，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤得白色固体，80℃真空干燥，得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为TFSI-)，记为PVBIm-0.6VE-TFSI。
实施例5
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
称量实施例4得到的PVBIm-0.6VE-Br 1g溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.33gKPF6盐的水溶液，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤得白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为PF6 -)，记为PVBIm-0.6VE-PF6。
实施例6
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
称量实施例4得到的PVBIm-0.6VE-Br 1g溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.20gNaBF4盐的水溶液，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤得白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为BF4 -)，记为PVBIm-0.6VE-BF4。
实施例7
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
(1)将5g 1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、5g乙二醇乙烯醚加入100mL三口圆底烧瓶中，加入100mL乙醇后通N230分钟，之后加入0.2g偶氮异丁二腈，70℃下搅拌聚合反应6h；聚合反应完成后反应液温度降至室温，将反应液倒入透析袋密封放入500mL蒸馏水中透析，换水3次后将透析袋中混合液转入旋转蒸发仪蒸干溶剂，而后在80℃真空干燥12h，得到淡黄色含醚基共聚咪唑溴盐PVBIm-0.5VE-Br，结构式中a/b＝1:3，咪唑溴盐单元的质量分数为0.467；
(2)称量1g PVBIm-0.5VE-Br溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.61g LiTFSI盐的水溶液(水溶液的质量浓度为10％)，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤得白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为TFSI-)，记为PVBIm-0.5VE-TFSI。
实施例8
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
称量实施例7得到的PVBIm-0.5VE-Br 1g溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.39gKPF6盐的水溶液，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤得白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为PF6 -)，记为PVBIm-0.5VE-PF6。
实施例9
一种如式Ⅰ所示结构的醚基咪唑类聚合离子液体，制备方法为：
称量实施例7得到的PVBIm-0.5VE-Br 1g溶解于20mL蒸馏水中，再滴加溶有0.23gNaBF4盐的水溶液，室温下反应2h，反应过程中逐渐有白色固体生成，抽滤并用10mL*5次蒸馏水反复洗涤得到白色固体，80℃真空干燥得到醚基咪唑类聚合离子液体(阴离子为BF4 -)，记为PVBIm-0.5VE-BF4。
以下为应用例：
应用对比例1
在手套箱内(H2O<0.1ppm，O2<0.1ppm)配置常规电解液，常规电解液的组分为：溶剂为碳酸丙烯酯，离子液体为甲基乙基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐(记为EMIm.TFSI)，离子液体的浓度为1mol/L。
采用应用对比例1的常规离子液体电解液组装纽扣电池，纽扣电池所用的正负极活性材料选用的是YP-50F活性炭材料，正负极使用量为2mg，玻璃纤维隔膜作为电池隔膜。
对应用对比例1组装的纽扣电池进行电化学性能测试：在电化学工作站下对该超级电容器电池进行循环伏安测试，测试结果如图2所示，扫速5mV/s，电压范围为0～3.0V；然后将该超级电容器电池在1A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，测试结果如图3所示，电压范围为0～3.0V，比容量为21.4F/g；对该超级电容器电池进行倍率性能测试，测试结果如图4所示；对该超级电容器电池进行交流阻抗测试，测试结果如图5所示；对该超级电容器电池进行循环稳定性测试，测试结果如图6所示(图6最下方曲线)，循环2000周，容量保持率81.2％。
应用例1
向10mL应用对比例1的常规离子液体(EMIm.TFSI)电解液中，加入0.39g实施例1制备的醚基咪唑类聚合离子液体PVBIm-0.7VE-TFSI(加入量为离子液体的10wt％)，混合得到含有醚基咪唑类聚合离子液体电解液添加剂的电解液。
按照应用对比例1的方法将应用例1的电解液组装纽扣电池，并对该纽扣电池进行电化学性能测试：将该超级电容器电池在电化学工作站下测试循环伏安测试，测试结果如图2所示，扫速5mV/s，电压范围为0～3.2V；在1A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，测试结果如图3所示，电压范围为0～3.2V，比容量25.7F/g；对该超级电容器电池进行倍率性能测试，测试结果如图4所示；对该超级电容器电池进行交流阻抗测试，测试结果如图5所示；对该超级电容器电池进行循环稳定性测试，测试结果如图6所示(图6中间曲线)，循环2000周，容量保持率81.2％。与应用对比例1相比，采用应用例1的电解液组装的纽扣电池电压范围由0～3.0V增至0～3.2V，比容量增加，倍率性能提升，电池交流阻抗减小，保持了电池的循环稳定性。
应用例2
向10mL应用对比例1的常规离子液体(EMIm.TFSI)电解液中，加入0.78g实施例1制备的PVBIm-0.7VE-TFSI(加入量为离子液体的20wt％)，混合得到含有醚基咪唑类聚合离子液体电解液添加剂的电解液。
按照应用对比例1的方法将应用例2的电解液组装纽扣电池，并对该纽扣电池进行电化学性能测试：将该超级电容器电池在电化学工作站下测试循环伏安测试，测试结果如图2所示，扫速5mV/s，电压范围为0～3.2V；在1A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，电压范围为0～3.2V，比容量24.5F/g；对该超级电容器电池进行倍率性能测试，测试结果如图4所示；对该超级电容器电池进行交流阻抗测试，测试结果如图5所示；对该超级电容器电池进行循环稳定性测试，测试结果如图6所示(图6最上方曲线)，循环2000周，容量保持率80.6％。与应用对比例1相比，采用应用例2的电解液组装的纽扣电池电压范围由0～3.0V增至0～3.2V，比容量增加，倍率性能提升，电池交流阻抗减小，保持了电池的循环稳定性。
应用对比例2
在手套箱内(H2O<0.1ppm，O2<0.1ppm)配置常规电解液，常规电解液的组分为：溶剂为碳酸丙烯酯，离子液体为甲基乙基咪唑六氟磷酸盐(记为EMIm.PF6)，离子液体的浓度为1mol/L。
按照应用对比例1的方法将应用对比例2的常规离子液体电解液组装纽扣电池，并对纽扣电池进行电化学性能测试：在电化学工作站下测试循环伏安测试，扫速5mV/s，电压范围为0～3.0V；然后在1A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，电压范围为0～3.0V，比容量22.0F/g；电化学工作站测试纽扣电池交流阻抗，测试结果如图7所示。
应用例3
向10mL应用对比例2的常规离子液体电解液中，加入0.25g实施例2制备的PVBIm-0.7VE-PF6(加入量为离子液体的10wt％)，混合得到含有醚基咪唑类聚合离子液体电解液添加剂的电解液。
按照应用对比例1的方法将应用例3的电解液组装纽扣电池，并对该纽扣电池进行电化学性能测试：将该超级电容器电池在电化学工作站下测试循环伏安测试，扫速5mV/s，电压范围为0～3.0V；在1A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，电压范围为0～3.0V，比容量24.2F/g；电化学工作站测试纽扣电池交流阻抗，测试结果如图7所示。与应用对比例2相比，采用应用例3的电解液组装的纽扣电池比容量增加，电池交流阻抗减小。
应用对比例3
在手套箱内(H2O<0.1ppm，O2<0.1ppm)配置常规电解液，常规电解液的组分为：溶剂为碳酸丙烯酯，离子液体为甲基乙基咪唑四氟硼酸盐(记为EMIm.BF4)，离子液体的浓度为1mol/L。
按照应用对比例1的方法将应用对比例3的常规离子液体电解液组装纽扣电池，并对纽扣电池进行电化学性能测试：在电化学工作站下测试循环伏安测试，扫速5mV/s，电压范围为0～3.0V；然后在1A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，电压范围为0～3.0V，比容量22.5F/g；电化学工作站测试纽扣电池交流阻抗，测试结果如图8所示。
应用例4
向10mL应用对比例3的常规离子液体(EMIm.BF4)电解液中，加入0.20g实施例3制备的PVBIm-0.7VE-BF4(加入量为离子液体的10wt％)，混合得到含有醚基咪唑类聚合离子液体电解液添加剂的电解液。
按照应用对比例1的方法将应用例4的电解液组装纽扣电池，并对该纽扣电池进行电化学性能测试：将该超级电容器电池在电化学工作站下测试循环伏安测试，扫速5mV/s，电压范围为0～3.0V；在1A/g的电流密度下进行恒流充放电测试，电压范围为0～3.0V，比容量23.9F/g；电化学工作站测试纽扣电池交流阻抗。与应用对比例3相比，采用应用例4的电解液组装的纽扣电池比容量增加，电池交流阻抗减小，测试结果如图8所示。
由以上实施例可以看出，本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体电解液添加剂，能够保持甚至增加超级电容器的工作窗口，降低离子液体电解液的内阻，从而提高超级电容器的电化学性能，并能保持超级电容器的循环稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含醚基咪唑类聚合离子液体，具有式Ⅰ所示结构：
式Ⅰ中，a≥1，b≥1，a/b＝3:1～1:10；R为碳原子数1～8的直链烷基，Y-为TFSI-、PF6 -或BF4 -。
2.权利要求1所述含醚基咪唑类聚合离子液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐、乙二醇乙烯醚、醇溶剂和引发剂混合，在保护气氛下进行聚合反应，得到含醚基共聚咪唑溴盐；所述1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐中的烷基为碳原子数1～8的直链烷基；
(2)将所述含醚基共聚咪唑溴盐与阴离子交换剂进行阴离子交换反应，得到所述含醚基咪唑类聚合离子液体；所述阴离子交换剂为LiTFSI、KPF6或NaBF4。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量比为1:9～7:3。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述醇溶剂为乙醇和/或甲醇；所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量之和与醇溶剂的体积之比为5～15g：100mL。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮异丁二腈；所述引发剂的质量为乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐质量之和的0.5～2％；所述聚合反应的温度为50～80℃，时间为4～8h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子交换剂与含醚基共聚咪唑溴盐的摩尔之比1:1～1.2:1，所述阴离子交换反应的时间为2～6h。
7.权利要求1所述含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂的应用。
8.一种离子液体电解液，其特征在于，包括离子液体、有机溶剂和权利要求1所述的含醚基咪唑类聚合离子液体；所述离子液体的阴离子与所述含醚基咪唑类聚合离子液体的阴离子相同；所述含醚基咪唑类聚合离子液体的质量为离子液体质量的5～30％。
9.根据权利要求8所述的离子液体电解液，其特征在于，所述离子液体的阳离子为N-烷基咪唑阳离子、吡咯阳离子或季胺阳离子；所述离子液体在离子液体电解液中的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L。
10.权利要求8或9所述离子液体电解液在超级电容器中的应用；所述超级电容器的正负极活性材料为活性炭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010580749.3A CN111592609B (zh) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | 一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010580749.3A CN111592609B (zh) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | 一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111592609A true CN111592609A (zh) | 2020-08-28 |
| CN111592609B CN111592609B (zh) | 2021-03-16 |
Family
ID=72189879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010580749.3A Active CN111592609B (zh) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | 一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111592609B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1571163A1 (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-07 | Total Petrochemicals Research Feluy | Ionic liquids as solvents in metallocene catalysis |
| US20070173640A1 (en) * | 2006-01-24 | 2007-07-26 | Park Sang H | Ionic liquid type crown ether derivatives, method for preparing the same and method for isolating metal ions using the same |
| CN101040002A (zh) * | 2004-08-30 | 2007-09-19 | 信越聚合物株式会社 | 导电性组合物及导电性交联体、电容器及其制造方法、以及抗静电涂料、抗静电膜、抗静电片、滤光器及光信息记录介质 |
| US7465796B2 (en) * | 2001-05-11 | 2008-12-16 | Abbott Diabetes Care Inc. | Transition metal complexes with (pyridyl)imidazole ligands |
| WO2009024607A1 (en) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Dublin City University | Biodegradable solvents for the chemical industry |
| CN102993119A (zh) * | 2011-09-19 | 2013-03-27 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 含咪唑离子液体及其制备方法、电解液及其应用 |
| CN104725628A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-06-24 | 厦门赛诺邦格生物科技有限公司 | 一种含可降解基团的单一官能化支化聚乙二醇、制备方法及其生物相关物质 |
| CN107486240A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-12-19 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种离子液体交联聚合物负载纳米钯金属催化材料及其制备方法与应用 |
| CN108530363A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-14 | 河北工业大学 | 咪唑类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用 |
| CN108586348A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-28 | 河北工业大学 | 一种咪唑类离子液体及其制备方法和应用 |
| CN111233772A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-05 | 河北工业大学 | 高容量的咪唑离子液体及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-06-23 CN CN202010580749.3A patent/CN111592609B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7465796B2 (en) * | 2001-05-11 | 2008-12-16 | Abbott Diabetes Care Inc. | Transition metal complexes with (pyridyl)imidazole ligands |
| EP1571163A1 (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-07 | Total Petrochemicals Research Feluy | Ionic liquids as solvents in metallocene catalysis |
| CN101040002A (zh) * | 2004-08-30 | 2007-09-19 | 信越聚合物株式会社 | 导电性组合物及导电性交联体、电容器及其制造方法、以及抗静电涂料、抗静电膜、抗静电片、滤光器及光信息记录介质 |
| US20070173640A1 (en) * | 2006-01-24 | 2007-07-26 | Park Sang H | Ionic liquid type crown ether derivatives, method for preparing the same and method for isolating metal ions using the same |
| WO2009024607A1 (en) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Dublin City University | Biodegradable solvents for the chemical industry |
| EP2183220B1 (en) * | 2007-08-21 | 2016-11-09 | Dublin City University | Biodegradable solvents for the chemical industry |
| CN102993119A (zh) * | 2011-09-19 | 2013-03-27 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 含咪唑离子液体及其制备方法、电解液及其应用 |
| CN104725628A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-06-24 | 厦门赛诺邦格生物科技有限公司 | 一种含可降解基团的单一官能化支化聚乙二醇、制备方法及其生物相关物质 |
| CN107486240A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-12-19 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种离子液体交联聚合物负载纳米钯金属催化材料及其制备方法与应用 |
| CN108530363A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-14 | 河北工业大学 | 咪唑类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用 |
| CN108586348A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-28 | 河北工业大学 | 一种咪唑类离子液体及其制备方法和应用 |
| CN111233772A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-05 | 河北工业大学 | 高容量的咪唑离子液体及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| WENWEN LIU ET AL.,: "Electrochemical behavior of graphene nanosheets in alkylimidazolium tetrafluoroborate ionic liquid electrolytes: influences of organic solvents and the alkyl chains", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 * |
| 郎俊伟 等: "超级电容器能量密度的提升策略", 《电化学》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111592609B (zh) | 2021-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106935904B (zh) | 一种基于功能化硼酸锂盐的锂单离子传导聚合物电解质 | |
| CN102405549B (zh) | 包含酰胺化合物的电解质和含有所述电解质的电化学装置 | |
| US20070048605A1 (en) | Stable electrolyte counteranions for electrochemical devices | |
| CN102074366B (zh) | 一种混合型离子液体电解质及其制备方法和应用 | |
| US9472831B2 (en) | Lithium-2-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoro-ethanesulfonate and use thereof as conductive salt in lithium-based energy accumulators | |
| US20090268377A1 (en) | Electrolyte solution and super capacitor including the same | |
| CN102372732A (zh) | 有机硅醚室温离子液体电解质材料及其在电化学储能器件中的应用 | |
| CN101777427B (zh) | 一种凝胶电解质及其制备方法 | |
| CN112086683A (zh) | 一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组 | |
| CN101901692A (zh) | 一种太阳能电池凝胶电解质及其制备方法和应用 | |
| US9870874B2 (en) | Electrolyte solute, electrolyte, and high-voltage supercapacitor | |
| CN112159507B (zh) | 基于四臂聚氧化乙烯-聚合离子液体嵌段共聚物的固态电解质及其制备方法 | |
| CN108538633A (zh) | 一种新型超级电容器用高电导率聚合离子液体电解质 | |
| WO2011144306A1 (en) | New gel electrolytes suitable for photoelectrochemical devices | |
| CN111592609B (zh) | 一种含醚基咪唑类聚合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 | |
| CN113540563B (zh) | 一种添加剂以及锂电池电解液的改性方法 | |
| CN104134551A (zh) | 一种电解液溶质、电解液及高电压超级电容器 | |
| CN114105907A (zh) | 一种吡咯烷类离子液体及其制备方法和应用 | |
| WO2013029237A1 (zh) | 双中心联吡啶阳离子类离子液体及其制备方法和应用 | |
| CN112898458B (zh) | 一种聚合离子液体及其制备方法和应用、超级电容器电解液 | |
| CN111116388A (zh) | 多醚基型离子液体的制备方法和高压电解液的制备方法和应用 | |
| CN110600280B (zh) | 凝胶电解液前驱体及其在制备超级电容器方面的应用 | |
| CN110600279B (zh) | 凝胶电解液前驱体及其制备准固态超级电容器方面的应用 | |
| WO2005086266A1 (ja) | 燃料電池用電解質および燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 730000 No. 18 Tianshui Middle Road, Chengguan District, Gansu, Lanzhou Patentee after: Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences Patentee after: Qingdao resource chemistry and new materials research center Address before: 730000 No. 18 Tianshui Middle Road, Chengguan District, Gansu, Lanzhou Patentee before: Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences Patentee before: Qingdao research center of resource chemistry and new materials (Qingdao research and development center, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences) |