上海紫一試劑廠專注電池類新材料的開發

離子液體的合成及在鋁二次電池中的應用

 有機/無機雜化材料是介于有機物與無機物間的一種新型雜化材料。 離子液體是完全由離子組成的液體,具有導電性高、電化學窗口寬、不揮發、不易燃、對熱穩定等特點,并且對許多無機鹽和有機物表現出良好的溶解特性。由于離子液體高的電導率、寬的電化學窗口,作為一種綠色替代溶劑以及電解液,被廣泛應用于電化學方面。 本文在總結前人工作的基礎上,首先合成了六種常見的離子液體中間體鹵代鹽,主要包括:溴化1-丙基吡啶([PrPy]Br)、溴化1-丁基吡啶([BuPy]Br)、溴化1-丙基-2-甲基吡啶([Pr-2-MPy]Br)、溴化1-丁基-2-甲基吡啶([Bu-2-MPy]Br)、溴化1-丙基-4-甲基吡啶([Pr-4-MPy]Br)、溴化1-丁基-4-甲基吡啶([Bu-4-MPy]Br)。進而將它們轉化為六種四氟硼酸類離子液體:1-丙基吡啶四氟硼酸鹽([PrPy]BF4)、1-丁基吡啶四氟硼酸鹽([BuPy]BF4)、1-丙基-2-甲基吡啶四氟硼酸鹽([Pr-2-MPy]BF4)、1-丁基-2-甲基吡啶四氟硼酸鹽([Bu-2-MPy]BF4)、1-丙基-4-甲基吡啶四氟硼酸鹽([Pr-4-MPy]BF4)、1-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸鹽([Bu-4-MPy]BF4)。對它們的結構進行紅外表征。得到了這12種離子液體。測定了烷基吡啶四氟硼酸鹽的電導率,該類離子液體具有很好的導電性,可以作為導電介質應用于電解液中。 合成了兩種鋁鹽,分別為:四氟硼酸鋁(Al(BF4)3)、三氟甲基磺酸鋁(Al(CF3SO3)3),對其進行紅外表征。通過紅外圖譜解析,表明得到了這兩種鋁鹽。將合成得到的兩種鋁鹽與四氟硼酸類離子液體復配,制備成離子液體/無機鋁鹽雜化材料,測定了該雜化材料的電導率;將合成得到的三氟甲基磺酸鋁摻雜于有機溶劑中,制備成有機溶劑/三氟甲基磺酸鋁雜化材料,并測定了電導率。這兩類雜化材料具有高的電導率,有望應用于鋁二次電池中。但是它們各有優缺點。其中有機溶劑/三氟甲基磺酸鋁雜化材料原料價格便宜,實際操作簡單方便,且耗時短,缺點是有機溶劑易揮發,不耐高溫,在高溫下工作容易受熱膨脹,甚至爆炸。而離子液體/無機鋁鹽雜化材料耐低溫高溫,飽和蒸汽壓低,不易揮發,電導率高,缺點是離子液體的合成比較耗時,原料價格貴,但是隨著新能源的發展,離子液體作為電池用電解液介質也越來越受到人們的關注。

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