(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111526210.0 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 河北工业大 学 地址 300130 天津市红桥区丁字沽光 荣道8 号河北工业大 学东院330# (72)发明人 张文林　段艳菊　余文杰　刘仕萌　 何婷婷　于丰收　李春利　 (74)专利代理 机构 天津翰林知识产权代理事务 所(普通合伙) 12210 代理人 赵凤英 (51)Int.Cl. C07D 295/15(2006.01) C07C 311/48(2006.01) H01M 10/0566(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种吡咯烷类离子液体及其制备方法和应 用 (57)摘要 本发明为一种吡咯烷类离子液体及其制备 方法和应用。 所述的离子液体的结构式如下： 其 中， R1为CH2(CH2)aO(CH2)bCH3， a为0或1， b为0 或1； R2为CH2(CH2)cCN， c为0或1； Y‑为BF4‑， PF6‑， TFSI‑， FSI‑或N(CN)2‑。 该吡咯烷类离子 液体在吡咯烷上 同时引入醚基和腈基两种官能团； 制备中通过两 步法， 在吡咯环上引入了醚基， 降低离子液体的 粘度； 引入了腈基， 提高离子液体的电化学窗口 和电化学稳定性。 本发明将该吡咯烷类离子液体 作为电解液添加剂， 将其应用于以三元材料 (NCM622)为正 极材料的锂离子电池中， 具有良好 的安全性能和电化学性能。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 114105907 A 2022.03.01 CN 114105907 A 1.一种吡咯烷类离 子液体， 其特 征为所述的离 子液体的结构式如下： 其中， R1为CH2(CH2)aO(CH2)bCH3， a为0或1， b为0或1； R2为CH2(CH2)cCN， c为0或1； Y‑为BF4‑， PF6‑， TFSI‑， FSI‑或N(CN)2‑。 2.如权利要求1所述的吡咯烷类离 子液体的制备 方法， 其特 征为该方法包括如下步骤： (1)取吡咯烷和溴代烷基醚溶于第一溶剂中， 在50～80℃下反应12～24小时； 反应完后 萃取， 得到如下 结构式的1 ‑烷氧基烷基吡咯： 其中， 摩尔比为吡咯烷： 溴代烷基醚＝1:1～1.1； 所述的第一溶剂为乙腈或二氯甲烷， 每摩尔吡咯烷加10 0～200毫升第一溶剂； 所述的溴代烷基醚 为溴甲基甲醚、 溴甲基乙醚、 2 ‑溴乙基甲醚或2 ‑溴乙基乙醚； 其中， R1为CH2(CH2)aO(CH2)bCH3， a为0或1， b为0或1； (2)在保护气体氛围下， 将1 ‑烷氧基烷基吡咯溶于第二溶剂中， 再与腈类化合物在50～ 80℃下反应10～15小时， 得到如下 结构的N‑烷氧基烷基 ‑N‑腈基吡咯卤化物： 其中， R1为CH2(CH2)aO(CH2)bCH3， a为0或1， b为0或1； R2为CH2(CH2)cCN， c为0或1； X为卤素； 摩尔比为1 ‑烷氧基烷基吡 咯： 腈类化合物 ＝1： 1.1～1.3； 所述的第二溶剂为无水甲醇， 每摩 尔1‑烷氧基烷基吡咯加10 0～200毫升第二溶剂； 所述的腈类化 合物具体为溴乙腈、 丙烯腈、 烯丙基腈或烯丙基乙腈； (3)在保护气体氛围下， 将所述的N ‑烷氧基烷基 ‑N‑腈基吡咯卤化物与无机盐M+Y‑及去 离子水在20～ 25℃下搅拌 反应4～8小时， 得到具有如下 结构式的吡咯烷类离 子液体： 其中， M+为Li； Y‑为BF4‑， PF6‑， TFSI‑， FSI‑或N(CN)2‑， 每摩尔N ‑烷氧基烷基 ‑N‑腈基吡咯卤 化物加100～200毫升去离子水， N ‑烷氧基烷基 ‑N‑腈基吡咯卤化物与无机 盐摩尔比为1： 1～ 1.2。 3.如权利要求2所述的吡咯烷类离子液体的制备方法， 其特征为所述的吡咯烷与所述 溴代烷基醚的摩尔比优选为1:1.05； 所述的1 ‑烷氧基烷基吡 咯与所述腈类化合物的摩尔比 优选为1:1.2； 所述的N ‑烷氧基烷基 ‑N‑腈基吡咯卤化物与无机盐的摩尔比优选为1:1.0 5。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114105907 A 24.如权利要求2所述的吡咯烷类离子液体的制备方法， 其特征为所述的步骤(2)和步骤 (3)中的保护气氛围为氮气或氩气。 5.如权利要求2所述的吡咯烷类离子液体的制备方法， 其特征为所述的步骤(3)中， 还 包括以下步骤： 对得到的离子液体进行分离纯化的步骤， 所述分离纯化的过程包括如下步 骤： 用去离子水洗涤， 直到用饱和硝酸银溶液检测无沉淀产生； 将处理好的溶液经旋转蒸 发除去易挥发溶剂， 干燥后即得到纯化的所述吡咯烷类离 子液体。 6.如权利要求1所述的吡咯烷类离子液体的应用， 其特征为用于制备锂离子电池电解 液。 7.如权利要求6所述的吡咯烷类离子液体的应用， 其特征为所述的电解液包括： 有机溶 剂、 锂盐、 所述的离子液体； 其中， 离子液体占电解液的质量百分数为10～70％， 锂盐为1～ 10％， 其余为有机溶剂； 所述有机溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成的混合溶液， 其中， 碳酸乙烯酯和碳酸 甲乙酯的体积比为1： 2 ～4； 所述的锂盐为 LiTFSI、 LiPF6、 LiBF4或LiBOB。 8.如权利要求6所述的吡咯烷类离子液体的应用， 其特征为， 其特征在于所述的锂离子 电池优选为三元锂电池或磷酸铁锂电池。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114105907 A 3