[发明专利]咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜及其制备方法

权利要求书

1.一种咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，包含聚氧化乙烯基底和混合于所述聚氧化乙烯中的咪唑离子液体，所述咪唑离子液体具有如下结构式：

其中，Y^-选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-和CF₃SO₃^-中的一种；所述聚氧化乙烯和咪唑离子液体的质量比为100:30~100:50。

2.根据权利要求1所述的咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，所述聚氧化乙烯的相对分子量为10~100万。

3.如权利要求1或2任一项所述的咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜在超级电容器或锂离子电池中的应用。

4.一种咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：按质量比100:30~50:20~40混合聚氧化乙烯、咪唑离子液体和有机溶剂，加热至40~60℃并搅拌，形成为均相混合液，所述咪唑离子液体具有如下结构式：

其中，Y^-选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-和CF₃SO₃^-中的一种；

步骤二：将所述均相混合液浇铸在基板上，然后将所述浇铸有均相混合液的基板在80~100℃下真空干燥24~28小时，冷却至室温后剥离所述基板上的膜得到所述咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜。

5.根据权利要求4所述的咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述聚氧化乙烯的相对分子量为10~100万。

6.根据权利要求4所述的咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

7.根据权利要求4所述的咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述咪唑离子液体按如下方法制备：

将甲氧基乙氧基氯乙烷、甲氧基乙氧基溴乙烷和甲氧基乙氧基碘乙烷中的一种与甲基咪唑按摩尔比1.05:1~1.2:1加入反应器中混合，加热至60~80℃，搅拌反应48~72小时得到卤化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑，所述卤化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑为氯化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑、溴化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑或碘化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑；

将所述卤化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑与通式为M⁺Y^-的盐按摩尔比1:1~1:1.1混合后溶于去离子水和二氯甲烷的混合液中，搅拌发生离子交换反应，分离纯化后得到具有如下结构式的咪唑离子液体：

其中，M⁺选自Na⁺、K⁺和NH₄⁺中的一种；Y^-选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-和CF₃SO₃^-中的一种。

8.根据权利要求7所述的咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述甲氧基乙氧基氯乙烷、甲氧基乙氧基溴乙烷和甲氧基乙氧基碘乙烷中的一种与甲基咪唑的反应液冷却后用乙酸乙酯洗涤，将洗涤得到的产物真空干燥得到提纯的卤化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑。

9.根据权利要求7所述的咪唑离子液体/凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述步分离纯化步骤如下：将卤化N-甲氧基乙氧基乙基-N-甲基咪唑与具有通式M⁺Y^-的盐搅拌反应后得到的混合液静置分层，收集二氯甲烷相，然后用去离子水反萃，再浓缩二氯甲烷相，最后真空干燥得到所述咪唑离子液体。