本发明专利技术涉及一种电解质盐的制备方法及使用该电解质盐的电解液和电化学元件，以多环式叔胺为原料，经季铵化反应制得电解质盐；电解液由电解质盐和非水溶剂组成；电化学元件使用上述的电解液。本发明专利技术制备的电解质盐的超级电容器有机电解液，可以满足超级电容器的电化学和化学稳定性的要求；从一系列的多环式叔胺的出发，经过简单的季铵化反应，制备出一系列高纯度的电解质盐，工艺成本低，目标产物收率高；设备投资少，操作容易，产率高、后处理简单、适合规模化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解质盐
，具体地说，是一种电解质盐的制备方法及使用电解质盐的电解液和电化学元件。
技术介绍
电化学元件是一种将电化学能储存到元件内部的装置，具体而言，是指将元件内部储存的化学能转化为电能输出到外部的电池、将元件内部储存的静电能转化为电能输出到外部的电容器、以及染料敏化太阳能电池等。双电层电容器(简称EDLCs = Electric Double Layer Capacitors)是利用电 解质离子在电极表面上物理吸附形成“双电层”的基本原理进行“电能储存”的一种“储能”装置。EDLCs与二次电池的不同之处在于充电和放电时均不伴随化学反应的发生，具有能“急速充电”和“瞬时大功率放电”的基本特点，这些特点，使得它在很多应用领域发挥二次电池无法达到的重要作用。例如，在代替燃油发动机作为机动车动力电源使用时，可以达到“刹车及一般行驶时充电，启动和加速时急速大功率放电”的特殊高性能。这不仅可以有效地回收“能量”，实现“节能”的目的，同时，也可以是机动车达到快启动、快加速的理想运行效果，而这正是二次电池无法达到的#(# 二次电池充放电时伴有氧化还原反应发生，由于受化学反应速率的限制，无法实现急速充电和瞬时大功率放电，否则极易造成电极损坏，电解液分解等无法恢复的严重后果)。因此，EDLCs在开发大容量高功率电源上具有巨大的应用潜力，被认为是将来用于汽车、铁路及轨道交通车辆、轮船、飞机、航天器等的“理想辅助动力电源”。此外，EDLCs还具有充放电时不伴随化学反应发生，劣化小寿命长；不使用金属化合物电极材料，无重金属环境污染；原料成本低，电路设计简单，造价低等特点，是当前公认的节能环保型“绿色电源”。这些特点使得EDLCs在与太阳光发电、风力发电配套以及“无停电电源”开发等方面可发挥巨大作用。在节能环保日益成为主题的今天，EDLCs的研究与开发越来越受到世界各国政府与企业的高度关注。在双电层电容器的研究中，双电层电容器的功率密度和能量密度按下式计算W = CV2/2 ；P = V2/4R ；式中W为能量密度；P为功率密度；C为电容；V为端极电压；R为内部电阻。从上式中可以看出，超级电容器所存储的能量正比于端极电压的平方，因此，提高所施加的电压可以大幅度增加超级电容器的能量密度。然而，在高电压条件下，电解质溶液易分解，引起内阻急剧增大且也容量迅速降低。因此电解质的分解电压一直是限制其比功率和比能量的关键因素之一，与水基电解液相比，有机电解液有着较高的分解电压。而且因其无腐蚀防护问题而易于封装，可用铝材料作为集电体和封装材料，显著降低了材料成本。季铵盐作为超级电容器的非水电解质，可用作能量储藏装置的化学电池或高能量电容器的支持电解质。迄今为止，作为季铵离子，包括脂肪族季铵离子(CN :1503778)和芳香族季铵离子(CN :1361716和CN :1524853)己被广泛研究并应用于超级电容器(US :5086374 JP 2004-146592)。但仍然存在离子电导率低、内阻大、耐电压性低(< 3. 0V)、成本较高等问题，因此开发工作电压高(> 3. 0V)、离子电导率高和内阻小的低成本有机电解液成为目前提高超级电容器的能量密度和功率密度，以及实现在能源领域和电动汽车动力系统的广泛商业化应用的有效途径。式(I)所示的电解质盐作为一类新的化合物，在专利文献(CN101606211A,电解质、使用该电解质的电解液和电化学元件)中叙述了含有该类电解质盐的超级电容器有机电解液。该电解液可以满足超级电容器的电化学和化学稳定性的要求，长期可靠性优良、耐电压高(电位窗宽)，提供较高的容量，提高能量密度和功率密度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电解质盐的制备方法及使用电解质盐的电解液和电化学元件。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种电解质盐的制备方法，电解质盐的结构式为式I，权利要求1.一种电解质盐的制备方法，其结构式为式I，2.根据权利要求I所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述季铵化反应所需的季按化试剂为齒代烧、碳酸烧基酷、硫酸烧基酷。3.根据权利要求2所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述季铵化反应所需的季铵化试剂为碳酸烷基酯。4.根据权利要求3所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述季铵化反应所需的季铵化试剂为碳酸二甲酯。5.根据权利要求I所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述原料多环式叔胺是式(III)所示的环状胺的醇类化合物在固体酸催化剂存在、反应温度在所述环状胺的醇类化合物的汽化温度以上的条件下，气相脱水所制得；6.根据权利要求5所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述固体酸催化剂为Al2O3、分子筛中的一种或两种组成，或由改性剂改性的Al2O3、分子筛中的一种或两种组成； 所述Al2O3选自Y-Al2O3 ;所述分子筛选自碱离子型、铵离子型、质子型分子筛中的一种或一种以上；所述改性剂由元素周期表中I 17族元素的含氧酸、氧化物、卤化物、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、硫化物、硅酸盐、钛酸盐、硼酸盐、碳酸盐、草酸盐中的一种、两种或两种以上组成。7.根据权利要求5所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述反应温度为300 500。。。8.根据权利要求I 7任一项所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述环状胺的醇类化合物为式(IV)所示的环状胺的醇类化合物，或式(V)所示的环状胺的醇类化合物9.根据权利要求5所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述环状胺的醇类化合物供给的空间速度通常为O. I 10g/mL催化剂· h。10.根据权利要求5所述的电解质盐的制备方法，其特征在于所述反应在惰性气体存在下进行或在减压下进行；在使用惰性气体的情况下，环状胺的醇类化合物与惰性气体的摩尔比为I : I 10 ;在减压的情况下，体系压力应小于环状胺的醇类化合物在反应温度下的饱和蒸汽压。11.一种电解液，其特征在于所述的电解液由电解质盐和非水溶剂组成。12.根据权利要求11所述的电解液，其特征在于所述非水溶剂为选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、环丁砜、3-甲基环丁砜、乙腈、Y-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、二甲苯、氯苯、I，2- 二氯苯、I, 3- 二氯苯、1,4- 二氯苯中的至少一种。13.—种电化学元件，其特征在于所述的电化学元件使用权利要求11中的的电解液。全文摘要本专利技术涉及一种电解质盐的制备方法及使用该电解质盐的电解液和电化学元件，以多环式叔胺为原料，经季铵化反应制得电解质盐；电解液由电解质盐和非水溶剂组成；电化学元件使用上述的电解液。本专利技术制备的电解质盐的超级电容器有机电解液，可以满足超级电容器的电化学和化学稳定性的要求；从一系列的多环式叔胺的出发，经过简单的季铵化反应，制备出一系列高纯度的电解质盐，工艺成本低，目标产物收率高；设备投资少，操作容易，产率高、后处理简单、适合规模化生产。文档编号H01G9/155GK102789903SQ20121000290公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日专利技术者本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电解质盐的制备方法，其结构式为式I，其特征在于：其具体步骤为，以式(II)所示的多环式叔胺为原料，经季铵化反应制得到电解质盐；式(I)或式(II)中，R为碳原子数为1～10的一价烃基，所述的一价烃基可含有选自卤原子、羟基、硝基、氰基和含有醚键的基所构成的组中的至少一种基团；X？表示电荷平衡阴离子；a、b、c为0～6的整数，且a、b、c不同时为0。FDA0000129178740000011.tif,FDA0000129178740000012.tif
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：关士友，王丽侠，张慧辰，林芳芹，赵震，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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