[发明专利]离子液体的制备方法、离子液体及离子液体在隔膜制备中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子液体的制备方法，特别涉及一种含水量低的咪唑类离子液体的制备方法，其制备的离子液体及该离子液体在隔膜制备中的应用。

背景技术

离子液体(ionic liquid)是完全由离子组成的液态物质，其在室温或低温(-97℃～100℃)下为液体，因此又称室温/低温熔融盐(room/low temperature molten salt)，或称液体有机盐(liquid organic salt)。离子液体的种类很多，根据有机阳离子的不同，可以将离子液体分为季铵盐类、季鏻盐类、含氮杂环鎓盐类等；其中，含氮杂环型离子液体包括咪唑鎓盐类、吡啶鎓盐类、哌啶盐类、吡咯烷盐类等。此外，组成离子液体的阴离子种类繁多，无机阴离子包括F^-、Cl^-、Br^-、I^-、NO₃^-、CO₃^2-、PF₆^-、BF₄^-、C₂O₄^2-、SO₄^2-、PO₄^3-、Al₂Cl₇^-等，有机阴离子包括CH₃COO^-、CF₃SO₃^-、C₄H₉SO₃^-、CF₃COO^-、N(CF₃SO₂)₂^-、N(C₂F₅SO₂)₂^-、N(C₄F₉SO₂)₂^-、N[(CF₃SO₂)(C₄F₉SO₂)]^-、C(CF₃SO₂)₃^-等。从理论上讲，离子液体的种类可以有10¹⁸种之多。离子液体的物理化学性质会随着结构改变而改变，研究者可以根据离子液体的物理化学性质与其结构之间的关系，来调整离子液体的结构使其具有实际应用所需要的某些物理化学性质。例如，一般认为作为锂二次电池电解质的离子液体需具有低熔点、低粘度、高离子电导率以及宽电化学窗口等性质，虽然这些性能往往不能同时兼顾，但可通过调整离子液体阳、阴离子的结构使其尽可能满足这些物理化学性质的要求。

几种常见的离子液体的阳离子和阴离子的结构如下所示：

近年来，离子液体作为化学电源电解质使用的研究越来越多；其中，其作为锂电池体系电解质的研究也已经成为电化学领域的一个重要分支。化学电源中尤其是锂电池体系，对电解质的纯度要求非常高，一般电解质中卤素杂质含量(Cl^-、Br^-、I^-)在15ppm以下，水分含量在80ppm以下，若离子液体电解质中含有水分，则水分会与电解质中的锂盐、溶剂以及电极中的活性物质发生化学反应，造成电池胀气、鼓包等现象。离子液体由于亲水性，除去其中的水份很困难，但是有很多场合需要严格控制离子液体中的水份，例如做为锂离子电池电解液、无水合成中的溶剂等。所以从合成过程上控制离子液体中的水份，比合成之后再除水更有意义。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种离子液体的制备方法，由反应物在反应容器内进行反应合成离子液体，所述反应物为咪唑或含有取代基的咪唑、氯化氢气体与碳酸酯；所述氯化氢气体从反应容器底部由下而上通入反应容器内。