[发明专利]一种锂空气电池混合型离子液体电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种混合型离子液体电解质，其特征在于，该电解质由二烷基吡啶类六氟磷酸盐离子液体、有机锂盐与六氟磷酸双核环状季铵盐组成。

2.根据权利要求1所述一种混合型离子液体电解质，其特征在于，所述二烷基吡啶类六氟磷酸盐离子液体为1-甲基-3-丁基吡啶六氟磷酸盐离子液体或1-乙基-3-乙基吡啶六氟磷酸盐离子液体；有机锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂或四氟硼酸锂；六氟磷酸双核环状季铵盐为N，N’-1-乙基-4-丁基三乙烯二铵六氟磷酸盐或N，N’-1-乙基-4-乙基三乙烯二铵六氟磷酸盐。

3.根据权利要求2所述一种混合型离子液体电解质，其特征在于，所述二烷基吡啶类六氟磷酸盐离子液体为1-甲基-3-丁基吡啶六氟磷酸盐离子液体；有机锂盐为六氟磷酸锂；1-甲基-3-丁基吡啶六氟磷酸盐离子液体、六氟磷酸锂与六氟磷酸双核环状季铵盐的摩尔比为5∶4∶1、5∶3∶2、4∶4∶2、3∶5∶2、4∶5∶1。

4.一种混合型离子液体电解质的制备方法，其特征在于，首先制备二烷基吡啶类六氟磷酸盐离子液体和六氟磷酸双核环状季铵盐，然后在氩气保护气氛下，将二烷基吡啶类六氟磷酸盐离子液体与有机锂盐及六氟磷酸双核环状季铵盐混合，真空环境下均匀搅拌36h，后经真空干燥24h，即得。

5.根据权利要求4所述一种混合型离子液体电解质的制备方法，其特征在于，所述二烷基吡啶类六氟磷酸盐离子液体的制备方法为：

步骤一：将100～500ml N-甲基吡啶和摩尔比略大于1的相应体积溴代正丁烷加入到2000ml单口烧瓶中，或者将100～500ml N-乙基吡啶和摩尔比略大于1的相应体积溴代乙烷加入到2000ml单口烧瓶中，在温度100℃下油浴回流，回流36h后，降温结晶；

步骤二：将步骤一所制得的结晶进行抽滤；

步骤三：向步骤二抽滤得到的晶体中加入60～300ml乙腈和120～600ml乙酸乙脂，在80℃油浴下加热，回流20min，待白色沉淀完全溶解，趁热过滤，降温结晶；

步骤四：重复步骤二和步骤三的操作2～3次后得到白色的晶体，即中间体；

步骤五：取步骤四制得的中间体43.8～219.0克，放到1000ml烧杯中，加入100～500ml去离子水搅拌使其充分溶解；

步骤六：取六氟磷酸铵32.6～163.0克，加入步骤五所述的烧杯中，室温下搅拌4小时；

步骤七：经步骤六得到的反应液分别用20～100ml用去离子水和乙醚各洗涤两次，除去水层；

步骤八：将步骤七得到的溶液在80℃真空烘干32小时，得到二烷基吡啶类六氟磷酸盐离子液体。

6.根据权利要求4所述一种混合型离子液体电解质的制备方法，其特征在于，所述六氟磷酸双核环状季铵盐的制备方法为：

步骤一：N，N’-1-乙基-4-丁基三乙烯二铵卤代盐的制备，将C₂H₅Br滴加到三乙烯二铵的甲醇溶液中，加热回流，减压蒸馏除去未反应的原料，制得单取代N-1-基三乙烯二铵溴代盐；

步骤二：将单取代N-1-基三乙烯二铵溴代盐与摩尔比略大于1∶1的C₄H₉Br或C₂H₅Br配成溶液，继续加热回流，制备N，N’-1-乙基-4丁基三乙烯二铵溴代盐或N，N’-1-乙基-4乙基三乙烯二铵溴代盐；

步骤三：将制得的N，N’-1，4-二乙基三乙烯二铵溴盐或N，N’-1-乙基-4乙基三乙烯二铵溴代盐溶于少量水中，加入到等摩尔质量的六氟磷酸水溶液中，进行离子交换，经减压蒸馏重结晶后得到六氟磷酸双核环状季铵盐，然后将粗盐溶解于适当溶剂中，加入脱色剂并加热回流，反应结束后将物料趁热过滤，静止析出结晶，得到成品的六氟磷酸双核环状季铵盐。

7.一种权利要求1所述混合型离子液体电解质的应用，其特征在于，该电解质用于锂空气电池，锂空气电池包括锂负极、电解质、空气正极和密封壳体。