一种光控离子传输的液晶态电解质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光控离子传输的液晶态电解质及其制备方法，在具有离子传输性能的液晶单体中引入光响应基团偶氮苯，进而实现紫外光或可见光单体液晶的调控。将光响应单体液晶与商品液晶SLC 1717混配后即可获得光控离子传输的液晶态电解质。利用光响应特性克服向列项液晶态电解质没有固定的离子传输通道的缺点，而获得兼具液态电解质和固态电解质优良性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种光控离子传输的液晶态电解质及其制备方法


[0001]本专利技术涉及离子型电池电解质领域，具体涉及一种光控离子传输的液晶态电解质及其制备方法。

技术介绍

[0002]对于目前最常用的离子电池而言，除电极材料的因素外，电解质对电池的性能起到重要影响。研发高离子传输率、高热力学稳定性和高电化学稳定性的电解质开始受到人们的关注，并逐渐成为国际研究的热点。液晶材料通过分子设计可实现在电池工作温度范围具有优异的热力学和电化学稳定性，并很容易通过结构改性而获得对Li
+
、Na
+
等金属盐的溶解能力。
[0003]采用液晶这种有序的流体作为电解质，可有效避免传统液态电解质和固态电解质的弊端。一是液晶态电解质的介晶相特性克服了液态电解质易挥发、易泄露的缺点，却可以通过对自身分子结构的调整获得高的离子传输效率。二是液晶态电解质的流动性克服了固态电解质离子传输率低、加工困难、与电极材料界面相容性差等显著缺点。
[0004]但是相对于向列相液晶电解质而言：液态电解质具有粘度低，离子传输高的优点；固态电解质具有固定的离子传输通道。由于向列相液晶电解质相对粘度较高，且没有固定的离子传输通道，具有较低的循环次数，影响了其在实际中的应用。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种光控离子传输的液晶态电解质及其制备方法，实现离子在液晶态电解质中的有效传输，同时增强电解质的离子传输性能。
[0006]为实现上述目的采用如下具体技术方案：
>[0007]一种光控离子传输的液晶态电解质，其结构式为：
[0008][0009]其中：R为C1‑
C
12
直链饱和烷基团、C1‑
C
12
直链饱和烷氧基团或者C1‑
C
12
直链饱和酯基团。
[0010]一种光控离子传输的液晶态电解质的制备方法，光控离子传输的液晶态电解质的合成路线为：
[0011][0012]其中：R为C1‑
C
12
直链饱和烷基团或者C1‑
C
12
直链饱和烷氧基团或者C1‑
C
12
直链饱和酯基团。
[0013]光控离子传输的液晶态电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)在反应容器中加入0.2mol对R基硝基苯、0.21mol对羟基苯胺和120
‑
200mL二氯甲烷，加入30
‑
60g过硫酸氢钾复合盐，于室温条件下反应30
‑
60h，停止反应后，静置分液，洗涤，然后除去反应溶剂，使用乙酸重结晶，干燥后获得中间体4
‑
R基
‑4’
羟基偶氮苯；
[0015](2)在反应容器中加入0.1mol中间体4
‑
R基
‑4’
羟基偶氮苯、0.11mol羟甲基碳酸乙烯酯和5
‑
10g对甲苯磺酸溶于500mL溶剂甲苯中，加热至110
‑
130℃进行脱水反应5
‑
8h，反应完成后除去反应溶剂甲苯，粗产品纯化获得光控离子传输液晶态电解质中单体液晶；
[0016](3)将光控离子传输液晶态电解质中单体液晶按比例添加到商品液晶SLC 1717中，该体系的组分按质量百分比分别为：商品液晶SLC 1717为15
‑
30％，偶氮苯液晶为70
‑
85％搅拌均匀，即获得一种光控离子传输的液晶态电解质。
[0017]进一步，所述步骤(1)中洗涤时用纯净水洗涤三次。
[0018]进一步，所述步骤(1)中采用柱层析的方法进行纯化。
[0019]本专利技术具有如下优点：
[0020]在电解质液晶单体分子中引入偶氮苯结构，实现紫外光和可见光对液晶分子取向的调控，实现了离子在液晶态电解质中的更加有效传输。在光控离子传输电解质液晶单体分子中引入碳酸亚乙酯结构，增强了电解质的离子传输性能。
具体实施方式
[0021]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行详细的描述，并给出本专利技术个别的实施案例。
[0022]本专利技术一种光控离子传输的液晶态电解质的合成路线为：
[0023][0024]其中：R为C1‑
C
12
直链饱和烷基团或者C1‑
C
12
直链饱和烷氧基团或者C1‑
C
12
直链饱和酯基团。
[0025]实施例1
[0026]一种光控离子传输的液晶态电解质制备方法，包括以下步骤：
[0027](1)在反应容器中加入0.2mol对R基硝基苯、0.21mol对羟基苯胺和120mL二氯甲烷，加入30g过硫酸氢钾复合盐，于室温条件下反应60h，停止反应后，静置分液，用纯净水洗涤三次，然后除去反应溶剂，使用乙酸重结晶，干燥后获得中间体4
‑
R基
‑4’
羟基偶氮苯。
[0028](2)在反应容器中加入0.1mol中间体4
‑
R基
‑4’
羟基偶氮苯、0.11mol羟甲基碳酸乙烯酯和10g对甲苯磺酸溶于500mL溶剂甲苯中，加热至110℃进行脱水反应5h，反应完成后除去反应溶剂甲苯，粗产品采用柱层析的方法纯化，获得光控离子传输液晶态电解质中单体液晶。
[0029](3)将偶氮苯单体液晶按比例添加到商品液晶SLC 1717中，该体系的组分按质量百分比分别为：商品液晶SLC 1717为15％，偶氮苯液晶为85％；分别将两者加入到圆底烧瓶
中，搅拌均匀，即获得一种光控离子传输的液晶态电解质。
[0030]实施例2
[0031]一种光控离子传输的液晶态电解质制备方法，包括以下步骤：
[0032](1)在反应容器中加入0.2mol对R基硝基苯、0.21mol对羟基苯胺和200mL二氯甲烷，加入60g过硫酸氢钾复合盐，于室温条件下反应30h，停止反应后，静置分液，用纯净水洗涤三次，然后除去反应溶剂，使用乙酸重结晶，干燥后获得中间体4
‑
R基
‑4’
羟基偶氮苯。
[0033](2)在反应容器中加入0.1mol中间体4
‑
R基
‑4’
羟基偶氮苯、0.11mol羟甲基碳酸乙烯酯和5g对甲苯磺酸溶于500mL溶剂甲苯中，加热至130℃进行脱水反应6h，反应完成后除去反应溶剂甲苯，粗产品采用柱层析的方法纯化，获得光控离子传输液晶态电解质中单体液晶。
[0034](3)将偶氮苯单体液晶按比例添加到商品液晶SLC 1717中，该体系的组分按质量百分比分别为：商品液晶SLC 1717为30％，偶氮苯液晶为70％；分别将两者加入到圆底烧瓶中，搅拌均匀，即获得一种光控离子传输的液晶态电解质。
[0035]实施例3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光控离子传输的液晶态电解质，其特征在于其结构式为：其中：R为C1‑
C
12
直链饱和烷基团、C1‑
C
12
直链饱和烷氧基团或者C1‑
C
12
直链饱和酯基团。2.一种光控离子传输的液晶态电解质的制备方法，其特征在于光控离子传输的液晶态电解质的合成路线为：其中：R为C1‑
C
12
直链饱和烷基团或者C1‑
C
12
直链饱和烷氧基团或者C1‑
C
12
直链饱和酯基团。3.如权利要求2所述的光控离子传输的液晶态电解质的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在反应容器中加入0.2mol对R基硝基苯、0.21mol对羟基苯胺和120
‑
200mL二氯甲烷，加入30
‑
60g过硫酸氢钾复合盐，于室温条件下反应30
‑
60h，停止反应后，静置分液，洗涤，然后除去反应溶剂，使用乙酸重结晶，干燥后获得中...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗宗成，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：