[发明专利]一种离子液体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电解质材料领域，公开了一种离子液体及其制备方法和应用。该方法包括：1)将甲基磺酰氯与至少一种式(2)所示结构的物质进行第一反应；2)将步骤1)第一反应得到的有机产物与式(3)所示结构的物质进行第二反应，本发明提供的离子液体克服了传统离子液体制备工艺复杂，安全性低的缺陷，本发明提供的方法简单易行，制备参数可控性强，具有成本低、效率高的优势，且得到的离子液体制得的聚合离子液体具有较高的离子电导率和宽电化学窗口，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及电解质材料领域，具体地，涉及一种离子液体，一种离子液体的制备方法，由该制备方法制得的离子液体，以及该离子液体的应用。

背景技术

锂离子电池自从上世纪90年代初成功开发以来，就以其比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特优势而倍受关注，并在手机、数码相机、笔记本电脑等小型便携式电子产品中广泛应用。近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的诸如环境污染、石油资源急剧消耗等负面影响，美国、日本、中国等国家都在积极开展采用清洁能源的电动汽车EV以及混合动力车HEV的研发工作。而锂离子电池作为未来电动汽车最主要的候选动力电源，具有成本低廉、性能优异的特点，已成为国际动力电池领域的主要研究热点，其中作为提高锂离子电池安全性能的关键因素之一的性能优良的电解质材料的开发便成为了研究的重点。

固态电解质是一类安全电解质，不具备可燃性，是解决锂离子电池安全性问题的核心。聚合离子液体固态电解质结合了聚合物机械性能好、易加工和离子液体电导率高的特点，受到了关注。而离子液体是影响固态电解质性能的重要因素，同样地，离子液体的制备方法会使得电解质表现出不同的电导率特性。

目前，咪唑类离子液体的制备多采用卤代烃与咪唑反应，然后进行离子交换，该方法一般使用溴代烃，溴代烃的合成过程复杂且存在不安全因素，另外，现有技术提供的离子液体进一步进行聚合制得的聚合离子液体固态电解质的电导率较差。

因此，亟需开发一种具有高离子电导率和宽电化学窗口的聚合离子液体。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚合物材料离子电导率低、电化学窗口不够宽，且制备过程复杂，安全性低的缺陷，提供了一种离子液体，一种离子液体的制备方法，由该制备方法制得的离子液体，以及该离子液体的应用。

本发明的发明人在研究过程中发现，首先将以羟基为末端的有机材料和单取代酰氯(甲基磺酰氯)进行反应生成酯，将酯化产物和咪唑类物质进行离子成盐反应，得到的离子液体制得的聚合离子液体具有较高的离子电导率和宽电化学窗口，如果在离子成盐反应后继续进行阴离子交换反应，能够得到电化学性能更好的离子液体，将该离子液体进行聚合得到的聚合离子液体具有较高的电导率和较宽的电化学窗口。

基于此，本发明提供了一种离子液体，该离子液体具有式(1)所示的通式，

其中，n选自1-10的整数，R₁为H、C₁-C₆的烷基、R₂为氢、C₁-C₆饱和烃基或C₁-C₆不饱和烃基，R₃和R₅各自独立地为氢或C₁-C₆的烷基，R₄和R₆各自独立地为C₁-C₆的亚烷基，R₇为C₁-C₆饱和烃基或C₁-C₆不饱和烃基，

X^—为Cl^—、ClO₄^—、