[发明专利]一种含硅咪唑类离子液体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种新型含硅咪唑类离子液体及制备方法和应用。所述新型含硅咪唑类离子液体具有式I结构。本发明提出的含硅咪唑类离子液体，相对于不含硅的传统烷基咪唑离子液体，在碳原子数目及结构类似的情况下，硅基的引入会使离子液体具有较宽的电化学窗口，粘度显著下降，有利于离子的传输。同时，硅原子的引入能减小离子液体在水中的溶解度，达到疏水的功能。此外，上述含硅咪唑类离子液体还具有热稳定性好，可忽略不计的蒸汽压，较高的电导率等大多数离子液体的共同特性，可广泛应用于电化学、有机合成及催化等领域。

技术领域

本发明属于新型电化学材料及其制备技术领域，具体涉及一种含硅咪唑类离子液体及离子液体电解液的制备方法。

背景技术

离子液体是在室温下呈现液态的熔融盐，由于其独特的优点被广泛应用于电化学、有机合成、催化反应及材料制备等多个领域。

在电化学领域，离子液体被认为是新一代高安全性的电解质，因其具有可忽略不计的蒸汽压、不易挥发、不易燃烧、高热稳定性、高电导率、宽电化学窗口以及良好的溶解能力等特点成为提高锂二次电池等化学电源的安全性和适用范围的重要电解质，更重要的是，离子液体可以通过阴阳离子结构设计而优化离子液体的性能。

然而，由于离子液体有着较复杂的阴阳离子基团，使其粘度太大，不利于离子的传输，导致其电导率大大低于传统有机碳酸酯类电解液。

发明内容

为了解决现有离子液体存在的缺陷，本发明提出一种新型含硅咪唑类离子液体及制备方法。本发明所述的含硅咪唑类离子液体电解液与传统碳酸酯类电解液相比，极大地提高了电解液的稳定性，进一步保障锂二次电池的安全性，而且将这类含硅咪唑类离子液体电解液运用到锂二次电池时，表现出优良的电化学性能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种含硅咪唑类离子液体，具有如式I结构：

其中，R₁，R₂，R₃各自独立地为烷基、烯基、烷氧基；

R为H，Me，Bu；

Y^-为BF₄^-，PF₆^-，TFSI^-，FSI^-。

优选地，所述R₁为甲基；R₂为甲基；R₃为甲基、乙氧基。

本发明还提供一种含硅咪唑类离子液体的制备方法，其合成路线如下：

所述含硅咪唑类离子液体的制备方法具体包括以下步骤：

(1)在N₂的保护作用下，咪唑类化合物与氯甲基硅烷反应，得到氯代1-硅甲基-3-烷基咪唑离子液体；

其中，所述咪唑类化合物结构如下：

其中R为H，Me，Bu；

所述氯甲基硅烷结构如下：

其中，R₁，R₂，R₃各自独立地为烷基、烯基、烷氧基；

所述氯代1-硅甲基-3-烷基咪唑离子液体结构如下：

(2)将氯代1-硅甲基-3-烷基咪唑离子液体与无机盐M⁺Y^-先分别溶于超纯水中，再混合，于室温下超声反应，得到如式I结构的含硅咪唑离子液体；