[发明专利]含二-(对-(N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵)苯甲醛)缩肼的电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电解液技术领域，特别涉及一种含有二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂的碱性锌电池电解液及其制备方法。

背景技术

煤炭、石油等资源的日益枯竭，使得电池这种能源转化装置越来越受到重视。如今各种型号和种类的电池已超过 1000 种，遍布人们日常生活、产业经济、科学技术、军事领域等方方面面，当今社会，手机、电脑、音频播放器等电子产品，火车、汽车、飞机等交通工具，潜艇、鱼雷、导弹等军事装备和武器，都离不开电池技术的发展。金属锌由于资源丰富、导电性能好且无毒价廉，被广泛用于碱性电池负极材料的制做。常用的二次锌电池主要有锌镍电极、锌锰电极、锌银电极、锌空气电极等。但是这些二次锌电池也存在着不少的问题。锌电极在碱性溶液中极易生成枝晶，发生变形和腐蚀及钝化等现象，这些现象的产生将降低电池的容量，减少电池的使用寿命，性能变差。这些问题的存在使得二次锌电池的推广和普及受到严重的阻碍。过去通常利用汞在锌表面汞齐化作用，解决上述问题，但由于汞是剧毒物质，因此无汞电池的研制迫在眉睫。

目前研究代汞缓蚀添加剂主要分为电极缓蚀添加剂、电解液缓蚀添加剂两种类型。普遍使用的电极添加剂有In、Cd、Pb、Hg、Bi、Ga、Ti等金属单质的氧化物及氢氧化物等；电解液添加剂主要有Pb(NO₃)₂，十二烷基苯磺酸钠、巯基苯并噻唑、六次甲基四胺、纤维素基或淀粉基的衍生物及一些有机复合添加剂等。但所研发的代汞缓蚀添加剂往往会降低电池的充放电能力，尤其是高倍率下的电池充放电能力，尚未找到一种能完全替代汞的物质。因此，不断深入研究碱性二次锌电池用代汞缓蚀添加剂有积极意义。

从前人的研究工作中，我们可以看到表面活性剂的使用在保护锌电极的前景。与传统的表面活性剂相比，双子表面活性剂结构中具有二个亲水基团和二个憎水基，由于其特殊的结构，吸附性能力更强，双子表面活性剂在锌电极表面更容易形成一层牢固的保护膜，同时减慢锌离子的沉积速率，抑制枝晶的生长，改善电池的充放电性能。本发明中的含有二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂的碱性锌电池电解液及其制备方法，这一研究成果对双子表面活性剂作为碱性锌电池代汞缓蚀添加剂提供依据，目前未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种含二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼电解液及其制备方法。

本发明的含二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼的电解液由浓度为0.7mmol/L的二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂和浓度为6mol/L 含饱和ZnO的KOH溶液组成。

所述二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂的结构式为：

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制备上述含二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼的电解液的具体步骤为：

(1)称取3克对二甲氨基苯甲醛溶于盛有30mL无水乙醇的三口烧瓶中，溶解完全后，加热回流，温度设为78℃，回流过程中，向三口烧瓶中缓慢滴加5.3mL溴代癸烷，直至滴加完毕，反应48小时后，制得黄绿色油状物即为对-(N,N, N-癸基二甲基溴化铵)苯甲醛；将该产物加热溶解在乙醇中，冷却，分层，分液，弃去上层含未反应完的溴代癸烷的乙醇液，下层为对-(N,N, N-癸基二甲基溴化铵)苯甲醛；取该产物加热溶解在乙醇中，加入0.5克的水合肼发生缩合反应，在70℃下回流反应12小时后，冷却半小时，析出沉淀，过滤，用乙醇洗涤，干燥，制得浅红色固体即为二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂。

(2)称取步骤(1)制备的二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂，溶解于6mol/L含饱和ZnO的KOH溶液中，使二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂在溶液中的浓度为0.7mmol/L，充分混合，即制得含有二-（对-（N,N,N-癸基二甲氨基溴化铵）苯甲醛）缩肼双子表面活性剂的碱性锌电池电解液。