[发明专利]一种二次电池用离子液体及合成方法与应用

权利要求书

1.一种二次电池用离子液体，为含杂原子侧链的离子液体，结构示意如下：

其中，带正电荷的官能团为季铵盐、咪唑盐、吡咯盐、吡啶盐中的一种；侧链中Y为S，Y与带正电荷的官能团间为长度C1-C3的烷基链，Y远离带正电荷的官能团侧为C1-C3的醇或苄基；对阴离子X^-为Cl^-、Br^-、I^-、BF₄^-或TFSI^-(双三氟甲基磺酰亚胺)中的一种。

2.一种权利要求1所述二次电池用离子液体的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)卤代含杂原子物质的合成

卤代含杂原子物质的合成包括两个步骤：第一步是含杂原子对甲苯磺酰化物质的合成；第二步是含杂原子卤代化合物的合成；

含杂原子对甲苯磺酰化物质的合成过程为：于有机溶剂A中依次加入羟基硫醚、以及有机弱碱，混合均匀后在加入对甲苯磺酰氯，反应后用碱溶液清洗干净，充分干燥得到含杂原子对甲苯磺酰化物质a；

含杂原子卤代化合物的合成过程为：将上述制备的含杂原子对甲苯磺酰化物a溶于有机溶剂B中，溶解完全后加入卤化物，反应后，充分干燥得到含杂原子卤代化合物b；

(2)含杂原子侧链的离子液体的合成

含杂原子侧链的离子液体的合成包括两个步骤：第一步是含杂原子侧链卤素型离子液体的合成；第二步是离子液体不同阴离子的转化；

含杂原子侧链卤素型离子液体的合成过程为：将步骤(1)中合成的含杂原子卤代化合物b和叔胺、咪唑类化合物(咪唑类化合物的氮N1位置为C1-C4的直链烷烃；碳C2位置为甲基)、吡咯或吡啶溶于有机溶剂C中，反应，然后用有机溶剂D充分洗涤后干燥得到含杂原子侧链卤素型离子液体；

离子液体不同阴离子的转化过程为：将上述合成的含杂原子侧链卤素型离子液体溶于溶剂E中，加入阴离子对应的无机盐，室温下搅拌除去溶剂，用二氯甲烷或水充分洗涤后得到不同阴离子的离子液体的粗样品；

(3)含杂原子侧链离子液体的纯化

纯化过程为：将活性炭加入到上述充分洗涤的离子液体中，搅拌后过滤，然后倒入装满硅藻土的漏斗中进行过滤，最后采用旋蒸方法充分干燥后放入手套箱中备用。

3.按照权利要求2所述二次电池用离子液体的合成方法，其特征在于：

步骤(1)中所述羟基硫醚为二羟基乙基硫醚、乙基2-羟乙基硫醚、2-羟基乙基正丙基硫醚、2-羟基乙基苯甲基硫醚中的一种；

步骤(1)中所述有机弱碱为吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、DABCO(1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷)中的一种或两种以上；

步骤(1)中所述溶剂A为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、丙酮、乙腈、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种；

步骤(1)中所述碱溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种；所述碱溶液的浓度为0.1-10mol/L；

步骤(1)中所述羟基硫醚的体积与溶剂A的体积比为1:0-1:10；所述羟基硫醚的体积与有机弱碱的体积比为1:0.3-1:1.5；所述羟基硫醚的体积与对甲苯磺酰氯的质量比为1:0.5-1:5mL/g；

步骤(1)中所述加入对甲苯磺酰氯时溶液的温度0-10℃；所述反应温度0-40℃；所述反应时间>12h；

步骤(1)中所述干燥方式为真空干燥或旋蒸；所述干燥温度为100-140℃；所述干燥时间为>12h；

步骤(1)中所述卤化物为氯化锂、溴化锂、溴化钾、碘化钾、碘化钠中的一种；

步骤(1)中所述溶剂B为丙酮、乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或两种以上；

步骤(1)中所述含杂原子对甲苯磺酰化物a的质量与卤化物的质量比为5:1-1:3；步骤(1)中所述含杂原子对甲苯磺酰化物a的质量与溶剂B的体积比为1:5-3:1g/mL；

步骤(1)中所述含杂原子对甲苯磺酰化物a与卤化物的反应温度为室温-80℃；所述反应时间>12h；所述干燥条件与杂原子对甲苯磺酰化物a的干燥条件相同。