一种离子液体的制备方法、制品及其应用技术

本发明专利技术提供了一种离子液体电解质的制备方法，包括以下步骤：(1)制备中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐：以溴乙烷与1-甲基咪唑为原料合成了中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐；(2)制备亲水性亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑：溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐与NaBF4反应得亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑；(3)纯化：加入CH2Cl2进行萃取、去除CH2Cl2及水，得产品；(4)制备PAN-EMIMBF4：将聚丙烯腈单体与等摩尔量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS作为引发剂，制得产品PAN-EMIMBF4-TMS。本发明专利技术制备的PAN-EMIMBF4的电导率达到了15mS·cm-1，其应用于电容器电解质，具有较高的电容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学
，特别地涉及到一种离子液体的制备方法及离子液体电解质。
技术介绍
离子液体又称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体，是指仅由离子组成在室温或低温下为液体的盐。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优点(1)几乎没有蒸汽压、不挥发、无色、无味；( 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 ； C3)通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调节至超酸。当前研究的离子液体的正离子有4类烷基季铵离子+、烷基季鳞离子 +、1，3-二烷基取代的咪唑离子或称N，N’ - 二烷基取代的咪唑离离子、N-烷基取代的吡啶离子。根据负离子的不同可将离子液体分为两大类一类是卤化盐(正离子仍为上述4 种)加AlCl3其中Cl也可用Br代替。另一类离子液体，也被称为新离子液体，其组成是固定的，其中许多品种对水、对空气稳定，其正离子多为烷基取代的咪唑离子。离子液体种类繁多，改变阳离子和阴离子的不同组合，可以设计出不同的离子液体。一般阳离子为有机成分离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子、烷基鳞阳离子、 N，N’ - 二烷基取代的咪唑离子、N-烷基吡啶阳离子，其中最常见的为N，N’ - 二烷基取代的咪唑离子。近年来，基于离子液体介质的新型储能材料不断涌现，Macfadane等设计出离子液体为塑晶网格，可将锂离子掺杂其中，由于这种晶格的旋转无序性，且存在空位，锂离子可在其中快速移动，其导电性好，使离子液体在二次电池上的应用很有前景。Yasu shi等将 Cl_FeC12] -FeCI3体系应用于电池中，该体系具有低熔点及可逆的氧化还原反应的特征，有望在充电电池中得到进一步应用。^suhiko等对特殊的电池电解液进行了系统地研究，采用离子液体用于双嵌式熔融盐电池中，可以代替有机溶剂及挥发物质。在电容器的方面的研究，国外，尤其是日本技术比较领先，而我国还处于起步阶段。国内V-Chip AEC的主要生产商均从日本三洋化成公司进口电解液，虽V-Chip AEC产品质量有所保证但利润微薄，近年来国内一些公司也有此类电解液产品出售，虽然价格低， 但其使用性质及质量均较差，据称在配方中用的是一种质量较差的季铵盐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电导率高，制备工艺简单，成本低的离子液体电解质。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种离子液体电解质的制备方法，包括以下步骤，(1)制备中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐以溴乙烷与1-甲基咪唑为原料合成了中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐；(2)制备亲水性亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐与NaBF4反应得亲水性离子液体四氟硼酸1_乙基_3_甲基咪唑；(3)纯化加入CH2C12进行萃取、去除CH2C12及水，得产品；(4)制备PAN-EMIMBF4 将聚丙烯腈单体与等摩尔量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS 作为引发剂，制得PAN-EMIMBF4-TMS。所述步骤(1)还包括将1-甲基咪唑与溴乙烷在高压锅中控温为110°C，通过季胺化作用生成溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐。所述步骤(2)包括溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐与NaBF4混合于锥形瓶中、加入丙酮溶剂，磁力搅拌Mh，抽滤除去不溶的NaBr，溶剂丙酮则用旋转蒸发除去，最后得四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑。所述步骤C3)还包括在步骤( 所述的亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑中加入CH2C12进行萃取、旋转蒸发除掉CH2C12及其中的水。所述步骤(4)还包括将聚丙烯腈单体与等摩尔量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS 作为引发剂，在80°C反应12h。由上述制备方法制得的离子液体电解质，包括以下原料组分溴乙烷、1-甲基咪唑、NaBF4、聚丙烯腈单体、TMS引发剂。本专利技术的离子液体电解质应用于电容器电解质。专利技术的有益效果本专利技术的离子液体电解质作为电容器电解质，具有良好的电化学特性，基于高比表面积碳材料的电容器的比电容量可到50-170F/g。由本专利技术制备的PAN-EMIMBF4的电导率达到了 15mS · cm—1。传统的离子液体用作电解液的缺点是黏度太高，要混入少量有机溶剂以降低黏度，并提高其离子电导率。本专利技术的离子液体电解质通过离子液体与聚合物聚合形成的高分子量的化合物其沸点高、蒸气压低、宽阔的电化学稳定电位窗等优点，使其非常适合用于光电化学太阳能电池的电解液。下面结合实施例，对本专利技术进一步说明。具体实施例方式实施例一种离子液体电解质的制备方法，包括以下步骤，(1)制备中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐将IOOmll-甲基咪唑与30. 0溴乙烷在加入高压锅中控温为110°C，甲基咪唑与溴乙烷通过季胺化作用生成中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐，即季铵盐卤化物的合成R1R2R3N+^!一~- R1R2R3R4N^F(2)制备亲水性亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐与NaBF4混合于锥形瓶中、加入丙酮溶剂，磁力搅拌 Mh，抽滤除去不溶的NaBr，溶剂丙酮则用旋转蒸发除去，最后得亲水性离子液体四氟硼酸 1-乙基-3-甲基咪唑。(3)纯化在步骤⑵所述的亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑中加入CH2C12进行萃取、旋转蒸发除掉CH2C12及其中的水，得产品；(4)制备PAN-EMIMBF4 将聚丙烯腈单体与等摩尔量的EMIMBF4TMS聚合，加入TMS 作为引发剂，在80°C反应12h，制得PAN-EMIMBF4-TMS。性能检测1.电导率测试测得本实施例制备的离子液体电解质的电导率达到了 15mS κπΓ1。2.应用于电容器的电解质将本专利技术的离子液体电解质按照表1配方制备成电解液，并制备成制作成400V工作电压，容量为220uf的电容器，其初始性能与贮存性能见表2。表 1乙二醇86g离子液体电解质12g硼酸铵Ig次亚磷酸铵0. 3g对硝基苯甲醇0. 4特殊助剂0. 3g 表 2tg^Δ C/CO漏电流负荷贮存有负荷初始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从列表的数据可以看出，使用本电解质所配制的电解液配方所制得的电容器 tg5 , AC/C，Lc及有负荷、实负荷的贮存性能极好，其电容量高。本专利技术并不限于上述实施方式，凡是能实现本专利技术目的的所有等同的实施方式，均在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种离子液体电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)制备中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐以溴乙烷与1-甲基咪唑为原料合成了中间体溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐；(2)制备亲水性亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐与NaBF4反应得亲水性离子液体四氟硼酸1-乙基_3_甲基咪唑；(3)纯化加入CH2C12进行萃取、去除CH2C12及水，得产品；(4)制备PAN-EMIMBF4将聚丙烯腈单体与等摩尔量的EMIMBF4TMS聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种离子液体电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，（１）制备中间体溴化１－乙基－３－甲基咪唑盐：以溴乙烷与１－甲基咪唑为原料合成了中间体溴化１－乙基－３－甲基咪唑盐；（２）制备亲水性亲水性离子液体四氟硼酸１－乙基－３－甲基咪唑：溴化１－乙基－３－甲基咪唑盐与ＮａＢＦ４反应得亲水性离子液体四氟硼酸１－乙基－３－甲基咪唑；（３）纯化：加入ＣＨ２Ｃｌ２进行萃取、去除ＣＨ２Ｃｌ２及水，得产品；（４）制备ＰＡＮ－ＥＭＩＭＢＦ４：将聚丙烯腈单体与等摩尔量的ＥＭＩＭＢＦ４ＴＭＳ聚合，加入ＴＭＳ作为引发剂，制得ＰＡＮ－ＥＭＩＭＢＦ４－ＴＭＳ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪衍，石木果，
申请(专利权)人：东莞宏强电子有限公司，
类型：发明
国别省市：44