上海紫一試劑廠專注電池類新材料的開發(fā)

離子液體的合成及在鋁二次電池中的應(yīng)用

 有機(jī)/無機(jī)雜化材料是介于有機(jī)物與無機(jī)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(dǎo)電性高、電化學(xué)窗口寬、不揮發(fā)、不易燃、對(duì)熱穩(wěn)定等特點(diǎn),并且對(duì)許多無機(jī)鹽和有機(jī)物表現(xiàn)出良好的溶解特性。由于離子液體高的電導(dǎo)率、寬的電化學(xué)窗口,作為一種綠色替代溶劑以及電解液,被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)方面。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)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(jìn)而將它們轉(zhuǎn)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(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行紅外表征。得到了這12種離子液體。測(cè)定了烷基吡啶四氟硼酸鹽的電導(dǎo)率,該類離子液體具有很好的導(dǎo)電性,可以作為導(dǎo)電介質(zhì)應(yīng)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(duì)其進(jìn)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(fù)配,制備成離子液體/無機(jī)鋁鹽雜化材料,測(cè)定了該雜化材料的電導(dǎo)率;將合成得到的三氟甲基磺酸鋁摻雜于有機(jī)溶劑中,制備成有機(jī)溶劑/三氟甲基磺酸鋁雜化材料,并測(cè)定了電導(dǎo)率。這兩類雜化材料具有高的電導(dǎo)率,有望應(yīng)用于鋁二次電池中。但是它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中有機(jī)溶劑/三氟甲基磺酸鋁雜化材料原料價(jià)格便宜,實(shí)際操作簡(jiǎn)單方便,且耗時(shí)短,缺點(diǎn)是有機(jī)溶劑易揮發(fā),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(jī)鋁鹽雜化材料耐低溫高溫,飽和蒸汽壓低,不易揮發(fā),電導(dǎo)率高,缺點(diǎn)是離子液體的合成比較耗時(shí),原料價(jià)格貴,但是隨著新能源的發(fā)展,離子液體作為電池用電解液介質(zhì)也越來越受到人們的關(guān)注。

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