[发明专利]一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用，涉及超级电容器技术领域。本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体具有式Ⅰ所示结构，作为电解液添加剂加入，可以改变离子液体内的离子排列从而改善电容性能；同时结构中的柔软性侧链醚基可以降低离子液体电解液的内阻，从而提高离子液体电解液的电化学性能。本发明提供了一种离子液体电解液，包括离子液体、有机溶剂和所述含醚基咪唑类聚合离子液体，该电解液能够保持甚至增加超级电容器的工作窗口，提高超级电容器的倍率性能和能量密度，并保持超级电容器的循环稳定性。本发明还提供了所述含醚基咪唑类聚合离子液体的制备方法，过程简单，便于操作，易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，特别涉及一种含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用。

背景技术

离子液体是由不对称的阴阳离子络合而成的化合物，具有高安全性、高化学稳定性等优点，作为电解质在超级电容器领域的发展潜力巨大。但是，通常离子液体电解液的粘度高，内阻大，导致电导率低，影响了室温离子液体基超级电容器的功率性能；同时离子液体由于阴阳离子尺寸不同极端不对称，从而造成离子间的空间阻碍使得阴阳离子无法在微观上形成紧密堆积，影响其电化学性能的发挥。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供含醚基咪唑类聚合离子液体及其制备方法和应用。本发明提供的含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂，能够降低离子液体电解液的内阻，提高离子液体电解液的电导率，改善离子液体电解液的电化学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含醚基咪唑类聚合离子液体，具有式Ⅰ所示结构：

式Ⅰ中，a≥1，b≥1，a/b＝3:1～1:10；R为碳原子数1～8的直链烷基，Y^-为TFSI^-、PF₆^-或BF₄^-。

本发明提供了以上方案作数含醚基咪唑类聚合离子液体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐、乙二醇乙烯醚、醇溶剂和引发剂混合，在保护气氛下进行聚合反应，得到含醚基共聚咪唑溴盐；所述1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐中的烷基为碳原子数1～8的直链烷基；

(2)将所述含醚基共聚咪唑溴盐与阴离子交换剂进行阴离子交换反应，得到所述含醚基咪唑类聚合离子液体；所述阴离子交换剂为LiTFSI、KPF₆或NaBF₄。

优选地，所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量比为1:9～7:3。

优选地，所述醇溶剂为乙醇和/或甲醇；所述乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐的质量之和与醇溶剂的体积之比为5～15g：100mL。

优选地，所述引发剂为偶氮异丁二腈；所述引发剂的质量为乙二醇乙烯醚与1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐质量之和的0.5～2％。

优选地，所述聚合反应的温度为50～80℃，时间为4～8h。

优选地，所述阴离子交换剂与含醚基共聚咪唑溴盐的摩尔之比为1:1～1.2:1；所述阴离子交换反应的时间为2～6h。

本发明提供了以上方案所述含醚基咪唑类聚合离子液体作为电解液添加剂的应用。

本发明提供了一种离子液体电解液，包括离子液体、有机溶剂和以上方案所述的含醚基咪唑类聚合离子液体；所述离子液体的阴离子与所述含醚基咪唑类聚合离子液体的阴离子相同；所述含醚基咪唑类聚合离子液体的质量为离子液体质量的5～30％。