[发明专利]一种双咪唑环功能离子液体及其制备方法和电解液以及锂二次电池

权利要求书

1.一种锂二次电池电解质，所述锂二次电池电解质为液态电解质或者凝胶聚合物电解质，其特征在于，

当所述锂二次电池电解质为液态电解质时，所述液态电解质由溶质和溶剂组成，所述溶质为锂盐，所述溶剂含有双咪唑环功能离子液体；

当所述锂二次电池电解质为凝胶聚合物电解质时，所述凝胶聚合物电解质以聚合物作为骨架，以双咪唑环功能离子液体作为增塑剂，以锂盐作为离子源，并以填料作为结构助剂；

所述双咪唑环功能离子液体包括具有双咪唑环与醚基官能团的二价阳离子以及两个阴离子；

所述二价阳离子具有式(1)所示的结构：

其中，0≤x≤3，0≤y≤3，0≤m≤8，0≤n≤8；

两个阴离子各自独立地为双(三氟甲基磺酰)亚胺阴离子或双氟磺酰亚胺阴离子。

2.根据权利要求1所述的锂二次电池电解质，其特征在于，当所述锂二次电池电解质为液态电解质时，所述溶剂中双咪唑环功能离子液体的含量为1～100wt％；

所述溶剂为所述双咪唑环功能离子液体，或者为所述双咪唑环功能离子液体与常规离子液体的混合物，或者为所述双咪唑环功能离子液体与低沸点溶剂的混合物；

所述常规离子液体选自咪唑型的EMIm-TFSI、BMIm-TFSI，吡咯烷型的Pyr₁₃-TFSI、Pyr₁₄-TFSI，哌啶型的PP₁₃-TFSI、PP₁₄-TFSI，季铵型的N_1,1,1,3-TFSI、N_1,1,1,4-TFSI中的至少一种；

所述低沸点溶剂选自EC、DMC、EMC、PC、SL、DMSO、TGDME、DME和DOL中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锂二次电池电解质，其特征在于，当所述锂二次电池电解质为凝胶聚合物电解质时，所述聚合物选自聚环氧乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；所述填料为金属-有机框架材料和/或无机材料，所述金属-有机框架材料为ZIF-8和/或ZIF-67，所述无机材料选自SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、MgO、LLZO和LLZTO中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的锂二次电池电解质，其特征在于，在所述液态电解质中，所述锂盐的浓度为0.1～2mol/L vs.V_ILs；在所述凝胶聚合物电解质中，所述锂盐的含量为0.1～5mol/kg vs.m_ILs；所述液态电解质和凝胶聚合物电解质中的锂盐各自独立地选自LiBF₄、LiPF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiTFSI和LiFSI中的至少一种。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的锂二次电池电解质，所述双咪唑环功能离子液体按照包括以下步骤的方法制备得到：

(1)将二卤代醚类有机物和烷基咪唑进行亲核取代反应，得到中间产物；

(2)将所述中间产物与锂盐进行置换反应，得到所述双咪唑环功能离子液体。

6.根据权利要求5所述的锂二次电池电解质，其特征在于，

所述亲核取代反应的方式为将所述二卤代醚类有机物和烷基咪唑以乙腈作为溶剂，在惰性气氛中于70～90℃下磁力搅拌冷凝回流反应20～30h，再将所得反应产物经旋蒸和真空干燥之后得到中间产物；

所述置换反应的方式为将所述中间产物和锂盐以水作为溶剂，在室温下磁力搅拌反应20～30h，再将所得反应产物进行油水分离，所得油相经洗涤和干燥之后得到双咪唑环功能离子液体。

7.根据权利要求5所述的锂二次电池电解质，其特征在于，所述二卤代醚类有机物和烷基咪唑的摩尔比不低于1:2。