專利名稱：一種離子液體的制備方法、制品及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及電化學技術領域，特別地涉及到一種離子液體的制備方法及離子液體電解質。
背景技術：
離子液體又稱為室溫離子液體、室溫熔融鹽、有機離子液體，是指僅由離子組成在室溫或低溫下為液體的鹽。與傳統的有機溶劑和電解質相比，離子液體具有一系列突出優點(1)幾乎沒有蒸汽壓、不揮發、無色、無味；( 有較大的穩定溫度范圍，較好的化學穩定性及較寬的電化學穩定電位窗口 ； C3)通過陰陽離子的設計可調節其對無機物、水、有機物及聚合物的溶解性，并且其酸度可調節至超酸。當前研究的離子液體的正離子有4類烷基季銨離子[NHnH4n]+、烷基季鱗離子 [PRNH4N]+、1，3-二烷基取代的咪唑離子或稱N，N’ - 二烷基取代的咪唑離離子、N-烷基取代的吡啶離子。根據負離子的不同可將離子液體分為兩大類一類是鹵化鹽(正離子仍為上述4 種)加AlCl3其中Cl也可用Br代替。另一類離子液體，也被稱為新離子液體，其組成是固定的，其中許多品種對水、對空氣穩定，其正離子多為烷基取代的咪唑離子。離子液體種類繁多，改變陽離子和陰離子的不同組合，可以設計出不同的離子液體。一般陽離子為有機成分離子液體中常見的陽離子類型有烷基銨陽離子、烷基鱗陽離子、 N，N’ - 二烷基取代的咪唑離子、N-烷基吡啶陽離子，其中最常見的為N，N’ - 二烷基取代的咪唑離子。近年來，基于離子液體介質的新型儲能材料不斷涌現，Macfadane等設計出離子液體為塑晶網格，可將鋰離子摻雜其中，由于這種晶格的旋轉無序性，且存在空位，鋰離子可在其中快速移動，其導電性好，使離子液體在二次電池上的應用很有前景。Yasu shi等將 [emim] Cl_FeC12] -FeCI3體系應用于電池中，該體系具有低熔點及可逆的氧化還原反應的特征，有望在充電電池中得到進一步應用。^suhiko等對特殊的電池電解液進行了系統地研究，采用離子液體用于雙嵌式熔融鹽電池中，可以代替有機溶劑及揮發物質。在電容器的方面的研究，國外，尤其是日本技術比較領先，而我國還處于起步階段。國內V-Chip AEC的主要生產商均從日本三洋化成公司進口電解液，雖V-Chip AEC產品質量有所保證但利潤微薄，近年來國內一些公司也有此類電解液產品出售，雖然價格低， 但其使用性質及質量均較差，據稱在配方中用的是一種質量較差的季銨鹽。
發明內容
本發明的目的在于提供一種電導率高，制備工藝簡單，成本低的離子液體電解質。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為一種離子液體電解質的制備方法，包括以下步驟，(1)制備中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽以溴乙烷與1-甲基咪唑為原料合成了中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽；(2)制備親水性親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽與NaBF4反應得親水性離子液體四氟硼酸1_乙基_3_甲基咪唑；(3)純化加入CH2C12進行萃取、去除CH2C12及水，得產品；(4)制備PAN-EMIMBF4 將聚丙烯腈單體與等摩爾量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS 作為引發劑，制得PAN-EMIMBF4-TMS。所述步驟(1)還包括將1-甲基咪唑與溴乙烷在高壓鍋中控溫為110°C，通過季胺化作用生成溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽。所述步驟(2)包括溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽與NaBF4混合于錐形瓶中、加入丙酮溶劑，磁力攪拌Mh，抽濾除去不溶的NaBr，溶劑丙酮則用旋轉蒸發除去，最后得四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑。所述步驟C3)還包括在步驟( 所述的親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑中加入CH2C12進行萃取、旋轉蒸發除掉CH2C12及其中的水。所述步驟(4)還包括將聚丙烯腈單體與等摩爾量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS 作為引發劑，在80°C反應12h。由上述制備方法制得的離子液體電解質，包括以下原料組分溴乙烷、1-甲基咪唑、NaBF4、聚丙烯腈單體、TMS引發劑。本發明的離子液體電解質應用于電容器電解質。發明的有益效果本發明的離子液體電解質作為電容器電解質，具有良好的電化學特性，基于高比表面積碳材料的電容器的比電容量可到50-170F/g。由本發明制備的PAN-EMIMBF4的電導率達到了 15mS · cm—1。傳統的離子液體用作電解液的缺點是黏度太高，要混入少量有機溶劑以降低黏度，并提高其離子電導率。本發明的離子液體電解質通過離子液體與聚合物聚合形成的高分子量的化合物其沸點高、蒸氣壓低、寬闊的電化學穩定電位窗等優點，使其非常適合用于光電化學太陽能電池的電解液。下面結合實施例，對本發明進一步說明。
具體實施例方式實施例一種離子液體電解質的制備方法，包括以下步驟，(1)制備中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽將IOOmll-甲基咪唑與30. 0溴乙烷在加入高壓鍋中控溫為110°C，甲基咪唑與溴乙烷通過季胺化作用生成中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽，即季銨鹽鹵化物的合成R1R2R3N+^!一~- R1R2R3R4N^F(2)制備親水性親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽與NaBF4混合于錐形瓶中、加入丙酮溶劑，磁力攪拌 Mh，抽濾除去不溶的NaBr，溶劑丙酮則用旋轉蒸發除去，最后得親水性離子液體四氟硼酸 1-乙基-3-甲基咪唑。
(3)純化在步驟⑵所述的親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑中加入CH2C12進行萃取、旋轉蒸發除掉CH2C12及其中的水，得產品；(4)制備PAN-EMIMBF4 將聚丙烯腈單體與等摩爾量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS 作為引發劑，在80°C反應12h，制得PAN-EMIMBF4-TMS。性能檢測1.電導率測試測得本實施例制備的離子液體電解質的電導率達到了 15mS κπΓ1。2.應用于電容器的電解質將本發明的離子液體電解質按照表1配方制備成電解液，并制備成制作成400V工作電壓，容量為220uf的電容器，其初始性能與貯存性能見表2。表 1
乙二醇86g離子液體電解質12g硼酸銨Ig次亞磷酸銨0. 3g對硝基苯甲醇0. 4特殊助劑0. 3g 表 2
tg^Δ C/CO漏電流負荷貯存有負荷初始4. 00%015. 515. 5IOOOh (105°C)4. 60%-2. 66.65. 02000h (105°C)5. 80%-3.26. 75. 03000h (105°C)6. 00%-3.86. 75. 5從列表的數據可以看出，使用本電解質所配制的電解液配方所制得的電容器 tg5 , AC/C，Lc及有負荷、實負荷的貯存性能極好，其電容量高。本發明并不限于上述實施方式，凡是能實現本發明目的的所有等同的實施方式，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種離子液體電解質的制備方法，其特征在于，包括以下步驟，(1)制備中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽以溴乙烷與1-甲基咪唑為原料合成了中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽；(2)制備親水性親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽與NaBF4反應得親水性離子液體四氟硼酸1-乙基_3_甲基咪唑；(3)純化加入CH2C12進行萃取、去除CH2C12及水，得產品；(4)制備PAN-EMIMBF4將聚丙烯腈單體與等摩爾量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS作為弓丨發劑，制得PAN-EMIMBF4-TMS。
2.根據權利要求1所述的離子液體電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)還包括將ι-甲基咪唑與溴乙烷在高壓鍋中控溫為110°C，通過季胺化作用生成溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽。
3.根據權利要求1所述的離子液體電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)包括溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽與NaBF4混合于錐形瓶中、加入丙酮溶劑，磁力攪拌Mh，抽濾除去不溶的NaBr，溶劑丙酮則用旋轉蒸發除去，最后得四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑。
4.根據權利要求1所述的離子液體電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)還包括在步驟(2)所述的親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑中加入CH2C12進行萃取、旋轉蒸發除掉CH2C12及其中的水。
5.根據權利要求1所述的離子液體電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)還包括將聚丙烯腈單體與等摩爾量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS作為引發劑，在80°C反應 12h。
6.一種根據權利要求1所述的離子液體電解質的制備方法制得的離子液體電解質，其特征在于，包括以下原料組分溴乙烷、1-甲基咪唑、NaBF4、聚丙烯腈單體、TMS引發劑。
7.根據權利要求6所述的離子液體電解質，其特征在于，應用于電容器電解質。
全文摘要
本發明提供了一種離子液體電解質的制備方法，包括以下步驟(1)制備中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽以溴乙烷與1-甲基咪唑為原料合成了中間體溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽；(2)制備親水性親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑溴化1-乙基-3-甲基咪唑鹽與NaBF4反應得親水性離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑；(3)純化加入CH2Cl2進行萃取、去除CH2Cl2及水，得產品；(4)制備PAN-EMIMBF4將聚丙烯腈單體與等摩爾量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS作為引發劑，制得產品PAN-EMIMBF4-TMS。本發明制備的PAN-EMIMBF4的電導率達到了15mS·cm-1，其應用于電容器電解質，具有較高的電容量。
文檔編號H01G9/035GK102167759SQ20101061596
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年12月27日
發明者汪衍, 石木果 申請人:東莞宏強電子有限公司