本發(fā)明涉及一種離子液體及其制備方法，尤其是一種鹵素離子含量低且含水量低的離子液體及其制備方法。

背景技術(shù)：

離子液體(ionicliquid)是完全由離子組成的液態(tài)物質(zhì)，其在室溫或低溫(-97℃～100℃)下為液體，因此又稱室溫/低溫熔融鹽(room/lowtemperaturemoltensalt)，或稱液體有機鹽(liquidorganicsalt)。離子液體的種類很多，根據(jù)有機陽離子的不同，可以將離子液體分為季銨鹽類、季鏻鹽類、含氮雜環(huán)鎓鹽類等；其中，含氮雜環(huán)型離子液體包括咪唑鎓鹽類、吡啶鎓鹽類、哌啶鹽類、吡咯烷鹽類等。此外，組成離子液體的陰離子種類繁多，無機陰離子包括f^-、cl^-、br^-、i^-、no3^-、co3^2-、pf6^-、bf4^-、c2o4^2-、so4^2-、po4^3-、al2cl7^-等，有機陰離子包括ch3coo^-、cf3so3^-、c4h9so3^-、cf3coo^-、n(cf3so2)2^-、n(c2f5so2)2^-、n(c4f9so2)2^-、n[(cf3so2)(c4f9so2)]^-、c(cf3so2)3^-等。從理論上講，離子液體的種類可以有10¹⁸種之多。幾種常見的離子液體的陽離子和陰離子的結(jié)構(gòu)如下所示：

近年來，離子液體作為化學(xué)電源電解質(zhì)使用的研究越來越多，其中，其作為鋰電池體系電解質(zhì)的研究也已經(jīng)成為電化學(xué)領(lǐng)域的一個重要分支?；瘜W(xué)電源中尤其是鋰電池體系，對電解質(zhì)的純度要求非常高，一般電解質(zhì)中鹵素雜質(zhì)含量(cl^-、br^-、i^-)在15ppm以下，水分含量在80ppm以下。若離子液體電解質(zhì)中殘留鹵離子，對其在二次電池中的應(yīng)用影響很大。鹵離子會腐蝕電池外殼、集流體、極耳等，嚴(yán)重影響電池的充放電效率以及循環(huán)壽命。此外，若離子液體電解質(zhì)中含有水分，則水分會與電解質(zhì)中的鋰鹽、溶劑以及電極中的活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成電池脹氣、鼓包等現(xiàn)象。目前，為獲得鹵離子含量低的離子液體，必須找到一種不涉及鹵代烷烴作烷基化試劑的合成方法。以傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中季銨鹽的生產(chǎn)為例，通常采用叔胺與鹵代烷烴反應(yīng)的方法，而這種方法只能制備陰離子是cl^-、br^-、i^-的季銨鹽，如需制備陰離子是其它離子的季銨鹽時，只能通過離子交換反應(yīng)來實現(xiàn)，而這種離子交換反應(yīng)使產(chǎn)品中不可避免地殘留鹵素離子。

美國專利us4892944描述了將碳酸二甲酯作為烷基化試劑的一種制備季銨/季鏻鹽的方法。該方法分兩步進行，第一步中叔胺/叔膦與碳酸二甲酯反應(yīng)生成 季銨/季鏻甲基碳酸鹽；第二步中季銨/鏻甲基碳酸鹽與酸反應(yīng)釋放出甲醇與二氧化碳并制得季銨/季鏻鹽，季銨/鏻鹽的陰離子種類由所使用的酸決定，反應(yīng)式如下所示：

r1r2r3n(p)+me2co3→[r1r2r3n(p)me]⁺meco3^-(1)

[r1r2r3n(p)me]⁺meco3^-+h⁺a^-→[r1r2r3n(p)me]⁺a^-+meoh+co2(2)

該方法不需要離子交換反應(yīng)，可以避免鹵素離子殘留問題，制得的季銨/季鏻鹽的陰離子是各種酸的陰離子。但是，在該方法的第二步反應(yīng)中，當(dāng)加入酸性比碳酸強的酸以引入某些陰離子時，不可避免地會帶入水分于最終產(chǎn)品中。例如，為獲得陰離子是bf4^-的離子液體，會加入hbf4水溶液，由此引入的大部分水分可以通過洗滌、重結(jié)晶、干燥等方法除去，但總是有少量水分殘留，很難徹底去除。

申請?zhí)枮?00610091637.1的中國專利公開了一種堿金屬雜質(zhì)含量5ppm以下且鹵素離子含量1ppm以下的離子液體以及一種通過酸酯季鹽化的合成方法，但離子液體的陰離子僅限于是鹵化磺酰亞胺離子，并且所使用的合成工藝對水分沒有加以控制，尤其在說明書中還強調(diào)優(yōu)選水作溶劑，故對離子液體的水分含量未作出限定。

申請?zhí)枮?00710008626.7的中國專利公開了一種碳酸二酯(脂)和胺(氨)鹽在合適的溫度、壓力等條件下(50℃～300℃，0.5mpa～50mpa，4～12h)反應(yīng)合成季銨鹽的方法，是以碳酸酯作為烷基化試劑，反應(yīng)過程中取代胺鹽中的氫從而制得季銨鹽，反應(yīng)式如下所示：

[r1r2r3nh]⁺+me2co3→[r1r2r3nme]⁺+meoh+co2(3)

該方法不存在鹵素離子的殘留問題，但該合成方法雖然強調(diào)從胺(氨)鹽出發(fā)，卻沒有指出胺鹽的特定合成方法。根據(jù)說明書中所述，即以胺(氨)和酸中和之后的產(chǎn)物nh4⁺l^-、rnh3⁺l^-、r1r2nh2⁺l^-、r1r2r3nh⁺l^-為反應(yīng)物。但是大部分的無機酸是含水的，在合成胺(氨)鹽的過程中會引入水分，因此，該專利仍沒有解決如何合成低含水量離子液體的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種離子液體，所述離子液體中鹵素離子的總含量<10ppm；所述離子液體中水的含量<50ppm。作為進一步優(yōu)選，所述離子液體中鹵素離子的總含量<5ppm；所述離子液體中水的含量<50ppm。所述鹵素離子為cl^-、br^-及i^-。

采用鹵代烷取代再離子交換法(普通方法)制備的離子液體中鹵素離子含量(包括進一步純化)很難小于10ppm，含水量也很難小于50ppm；此外，離子液體中水分如果高于100ppm或是鹵素離子含量高于30ppm，會導(dǎo)致電池的壽命的明顯縮短，并可能伴隨脹氣等非常不利的情況出現(xiàn)。而本發(fā)明制備的離子液體可以達到鹵素離子的含量<10ppm；水的含量<50ppm。且進一步地，鹵素離子的含量<5ppm；水的含量<50ppm。本發(fā)明中鹵素離子只有cl^-、br^-及i^-三種，因此本發(fā)明所述鹵素離子的總含量也是只指離子液體中所含有的cl^-、br^-及i^-三種離子的總含量。

作為優(yōu)選，所述離子液體的陽離子選自以下結(jié)構(gòu)中至少一種：

其中，r、r’、r’1、r’2分別選自烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或選自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的有機基團；所述有機基團為烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；所述r、r’、r’1、r’2為獨立取代基團；或所述r、r’、r’1、r’2為相鄰基團聯(lián)合成環(huán)；

其中，r1、r2、r3、r4、r5分別選自氫、烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或選自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的基團；所述r、r’、r1、r2、r3、r4、r5、r’1、r’2為獨立取代基團；或所述r、r’、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r’1、r’2為相鄰基團聯(lián)合成環(huán)。

本發(fā)明所述r1、r2、r3、r4、r5分別選自硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的基團，既表示r1、r2、r3、r4、r5可以分別選自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的有機基團，其中，所述有機基團為烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；還可以表示r1、r2、r3、r4、r5選自氟、氯、溴及碘中至少一種。

作為優(yōu)選，所述離子液體的陰離子選自以下物質(zhì)中至少一種：

pf6^-，bf4^-，so4^2-，no3^-，f^-，po4^3-，clo4^-，sif6^2-，ch3co2^-，cf3co2^-，c3f7co2^-，(cn)2n^-，

本發(fā)明第二個目的是提供上述離子液體的制備方法，所述合成方法包括如下步驟：

1)制備銨鹽或膦鹽，其反應(yīng)方程式為：

q4q5q6n+[q1q2q3nh]⁺a^-→[q4q5q6nh]⁺a^-+q1q2q3n(a)；或

q4q5q6p+[q1q2q3ph]⁺a^-→[q4q5q6ph]⁺a^-+q1q2q3p(b)；或

q4q5q6n+[q1q2q3ph]⁺a^-→[q4q5q6nh]⁺a^-+q1q2q3p(c)；或

q4q5q6p+[q1q2q3nh]⁺a^-→[q4q5q6ph]⁺a^-+q1q2q3n(d)；

2)步驟1)得到的銨鹽或膦鹽與碳酸酯反應(yīng)生成季銨鹽或季膦鹽，其反應(yīng)方程式為：

[q4q5q6nh]⁺a^-+rco3r’→[q4q5q6nr]⁺a^-+r’oh+co2；或

[q4q5q6ph]⁺a^-+rco3r’→[q4q5q6pr]⁺a^-+r’oh+co2；

其中，q4、q5、q6、q1、q2、q3分別選自氫、烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或q4、q5、q6、q1、q2、q3選自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的有機基團；所述有機基團為烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或所述q4、q5、q6、q1、q2、q3為相鄰基團聯(lián)合成環(huán)；所述有機基團為烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；

其中，r、r’分別選自烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或r、r’選自含硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的基團；所述r、r’為獨立取代基團；或所述r、r’為相鄰基團聯(lián)合成環(huán)；

本發(fā)明所述r、r’選自硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的基團，既表示r、r’可以分別選自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的有機基團，其中，所述有機基團為烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；還可以表示r、r’選自氟、氯、溴及碘中至少一種。

步驟1)反應(yīng)方程式(a)中q4q5q6n的堿性強于q1q2q3n；或q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6n選自沸點高于q1q2q3n的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(a)中q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6n選自沸點高于q1q2q3n的液體或固體是指：步驟1)反應(yīng)方程式(a)中q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體；同時，q4q5q6n選自具有揮發(fā)性低于q1q2q3n的且沸點高于q1q2q3n的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(b)中q4q5q6p的堿性強于q1q2q3p；或q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6p選自沸點高于q1q2q3p的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(b)中q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6p選自沸點高于q1q2q3p的液體或固體是指：步驟1)反應(yīng)方程式(b)中q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體；同時，q4q5q6p選自具有揮發(fā)性低于q1q2q3p的且沸點高于q1q2q3p的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(c)中q4q5q6n的堿性強q1q2q3p；或q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6n選自沸點高于q1q2q3p的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(c)中q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6n選自沸點高于q1q2q3p的液體或固體是指；步驟1)反應(yīng)方程式(c)中q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體；同時，q4q5q6n選自揮發(fā)性低于q1q2q3p的且沸點高于 q1q2q3p的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(d)中q4q5q6p的堿性強于q1q2q3n；或q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6p選自沸點高于q1q2q3n的液體或固體。

步驟1)反應(yīng)方程式(d)中q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6p選自沸點高于q1q2q3n的液體或固體是指：步驟1)反應(yīng)方程式(d)中q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體；同時，q4q5q6p選自揮發(fā)性低于q1q2q3n的且沸點高于q1q2q3n的液體或固體。

本發(fā)明合成方法的第一個步驟通過“強堿制弱堿”或者“不可揮發(fā)性堿制可揮發(fā)性堿”的原理制得鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<10ppm且含水量<50ppm的胺鹽或膦鹽。更進一步，制得鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm的胺鹽或膦鹽。以含氮化合物為例，其可以是sp³-雜化的氨或者胺，也可以是sp²-雜化的亞胺化合物。

例如，三丁胺的堿性強于氨氣或三甲胺，那么氟化三丁基胺鹽[(c4h9)3nh]⁺f^-可以通過三丁胺(叔丁胺)與氟化三甲基胺鹽[(ch3)3nh]⁺f^-的反應(yīng)制得：

(c4h9)3n+[(ch3)3nh]⁺f^-→[(c4h9)3nh]⁺f^-+(ch3)3n

又如，氨氣是可揮發(fā)性堿，可以通過n-丙基哌啶與氟化銨(nh4f)反應(yīng)制得氟化丙基哌啶鹽：

氟化三甲基胺鹽[(ch3)3nh]⁺f^-可以通過干燥的三甲胺氣體與hf氣體反應(yīng)制得，只要工藝條件控制得當(dāng)，可以獲得無水的產(chǎn)品。同理，無水氟化銨(nh4f)也可以通過干燥的nh3氣體與hf氣體反應(yīng)制得。本發(fā)明對如何獲得無水或低水分含量的胺鹽或銨鹽不作限定。使用的其它反應(yīng)物以及溶劑，事先經(jīng)過除水處理，如通過精餾或者分子篩吸附的方法，確保其水分含量在50ppm以下。反應(yīng)過程中，干燥惰性氣氛保護，并確保反應(yīng)裝置的氣密性。

在第一步反應(yīng)中制備胺鹽或膦鹽，還可以根據(jù)如下反應(yīng)方程式進行：

q4q5q6n+[q1q2q3nh]⁺a^-→[q4q5q6nh]⁺a^-+q1q2q3n(a)；或

q4q5q6p+[q1q2q3ph]⁺a^-→[q4q5q6ph]⁺a^-+q1q2q3p(b)；或

q4q5q6n+[q1q2q3ph]⁺a^-→[q4q5q6nh]⁺a^-+q1q2q3p(c)；或

q4q5q6p+[q1q2q3nh]⁺a^-→[q4q5q6ph]⁺a^-+q1q2q3n(d)；

其中，q4、q5、q6、q1、q2、q3分別選自氫、烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或q4、q5、q6、q1、q2、q3選自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的有機基團；所述有機基團為烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；其中，q4、q5、q6、q1、q2、q3為獨立取代基團；或q4、q5、q6、q1、q2、q3為相鄰基團聯(lián)合成環(huán)；

步驟1)反應(yīng)方程式(a)中q4q5q6n的堿性強于q1q2q3n；或q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6n選自具沸點高于q1q2q3n的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(b)中q4q5q6p的堿性強于q1q2q3p；或q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6p選自沸點高于q1q2q3p的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(c)中q4q5q6n的堿性強q1q2q3p；或q1q2q3p選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6n選自沸點高于q1q2q3p的液體或固體；

步驟1)反應(yīng)方程式(d)中q4q5q6p的堿性強于q1q2q3n；或q1q2q3n選自具有揮發(fā)性的氣體且q4q5q6p選自沸點高于q1q2q3n的液體或固體。

因此，本發(fā)明的制備方法沒有涉及離子交換及水的引入，可以制備出鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<10ppm且含水量<50ppm的胺鹽或膦鹽。通過本發(fā)明制備的產(chǎn)物還可以再次作為反應(yīng)物制備其它需要的胺鹽或膦鹽。

作為優(yōu)選，所述q4q5q6n選自n-丙基吡咯烷、n-丁基吡咯烷、n-乙基哌啶、n-丙基哌啶、n-丁基哌啶、三乙胺及正辛基二甲基胺中至少一種。

作為優(yōu)選，所述q4q5q6n選自二丙胺、雙辛烷基胺、雙十烷基胺及雙十二烷基胺中至少一種。

作為優(yōu)選，所述q4q5q6n選自正己胺、乙醇胺、十四烷基胺及十六烷基胺中至少一種。

作為優(yōu)選，所述q4q5q6n選自乙基咪唑、丁基咪唑、吡啶及喹啉中至少一種。

作為優(yōu)選，所述q4q5q6p選自甲基膦、二甲基膦、三甲基膦、乙基膦、二乙基膦、三乙基膦、三丙基膦、二叔丁基膦、三叔丁基膦、三丁基膦、三正戊基膦、環(huán)己基膦、二環(huán)己基膦、三環(huán)己基膦、三己基膦、三辛基膦、苯基膦、二苯基膦、三苯基膦、二甲基苯基膦、二乙基苯基膦、二苯基丁基膦、三芐基膦、三羥甲基膦、2-氯乙烷二乙基膦及三(五氟乙基)膦中至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，反應(yīng)物q4q5q6n與[q1q2q3nh]⁺a^-的摩爾比，反應(yīng)物q4q5q6p與[q1q2q3ph]⁺a^-的摩爾比，反應(yīng)物q4q5q6n與[q1q2q3ph]⁺a^-的摩爾比，以及反應(yīng)物q4q5q6p與[q1q2q3nh]⁺a^-的摩爾比，根據(jù)[q1q2q3nh]⁺a^-或[q1q2q3ph]⁺a^-可以提供的質(zhì)子數(shù)而定，優(yōu)選q4q5q6n或q4q5q6p適當(dāng)過量。以(c2h5)3n與nh4bf4為例，兩者的摩爾比為1:1，但考慮到nh4bf4是鹽類，不易通過蒸餾或減壓蒸餾等方法除去，優(yōu)選(c2h5)3n適當(dāng)過量；以(c4h9)3n與(nh4)2so4為例，兩者的摩爾比為2:1，同上所述，優(yōu)選(c4h9)3n適當(dāng)過量。選擇哪種反應(yīng)物過量，可以根據(jù)物料成本高低、廢料回收難易等因素綜合考慮(經(jīng)濟成本低并且環(huán)境友好)。

據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，反應(yīng)物[q1q2q3nh]⁺a^--與rco3r’，反應(yīng)物[q1q2q3ph]⁺a^-與rco3r’的摩爾比、，根據(jù)[q1q2q3nh]⁺a^-或[q1q2q3ph]⁺a^-含有的質(zhì)子數(shù)而定，優(yōu)選rco3r’適當(dāng)過量。

以[(c2h5)3nh]⁺a^-與(ch3)2co3為例，兩者的摩爾比為1:1，但考慮到[(c2h5)3nh]⁺a^-是鹽類，不易通過蒸餾或減壓蒸餾等方法除去，優(yōu)選(ch3)2co3適當(dāng)過量。以[(c4h9)2nh2]⁺a^-與(ch3)2co3為例，兩者的摩爾比為1:2，同上所述，優(yōu)選rco3r’適當(dāng)過量。選擇哪種反應(yīng)物過量，可以根據(jù)物料成本高低、廢料回收難易等因素綜合考慮(經(jīng)濟成本低并且環(huán)境友好)。

作為優(yōu)選，步驟1)反應(yīng)方程式(a)中，q1q2q3n選自堿性低于q4q5q6n的胺、揮發(fā)性的胺、堿性低于q4q5q6n的氨或揮發(fā)性的氨；陰離子a^-選自pf6^-，bf4^-，so4^2-，no3^-，f^-，po4^3-，clo4^-，sif6^2-，(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n^-、(cxf2x+1so2)2n^-、cf3so3^-、ch3co2^-、cf3co2^-、c3f7co2^-及(cn)2n^-中至少一種，其中，m為0～5的整數(shù)，n為0～5的整數(shù)，x為1～10的整數(shù)。

作為優(yōu)選，步驟1)反應(yīng)方程式(b)中，q1q2q3p選自堿性低于q4q5q6p的膦、揮發(fā)性的膦或磷化氫；陰離子a^-選自pf6^-、bf4^-、so4^2-、no3^-、f^-、po4^3-、 clo4^-、sif6^2-、(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n^-、(cxf2x+1so2)2n^-、cf3so3^-、ch3co2^-、cf3co2^-、c3f7co2^-及(cn)2n^-中至少一種；其中，m為0～5的整數(shù)，n為0～5的整數(shù)，x為1～10的整數(shù)。

作為優(yōu)選，步驟1)反應(yīng)方程式(c)中，q1q2q3p選自堿性低于q4q5q6n的膦、揮發(fā)性的膦或磷化氫；陰離子a^-選自pf6^-，bf4^-，so4^2-，no3^-，f^-，po4^3-，clo4^-，sif6^2-，(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n^-、(cxf2x+1so2)2n^-、cf3so3^-、ch3co2^-、cf3co2^-、c3f7co2^-及(cn)2n^-中至少一種，其中，m為0～5的整數(shù)，n為0～5的整數(shù)，x為1～10的整數(shù)。

作為優(yōu)選，步驟1)反應(yīng)方程式(d)中，q1q2q3n選自堿性低于q4q5q6p的胺、揮發(fā)性的胺、堿性低于q4q5q6p的氨或揮發(fā)性的氨；陰離子a^-選自pf6^-，bf4^-，so4^2-，no3^-，f^-，po4^3-，clo4^-，sif6^2-，(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n^-、(cxf2x+1so2)2n^-、cf3so3^-、ch3co2^-、cf3co2^-、c3f7co2^-及(cn)2n^-中至少一種，其中，m為0～5的整數(shù)，n為0～5的整數(shù)，x為1～10的整數(shù)。

作為優(yōu)選，q1q2q3n為甲胺、二甲胺、三甲胺或氨氣。一方面，甲胺、二甲胺、三甲胺以及氨氣，堿性相對弱，易于被堿性強的胺置換出來；另一方面，在常溫常壓條件下是氣體，它們易通過各種手段獲得干燥的產(chǎn)品，而且沸點低，易與產(chǎn)物、溶劑通過簡單的方法分離。

作為優(yōu)選，步驟1)和/或步驟2)的反應(yīng)中加入溶劑；所述溶劑選自醇類、醚類、酮類、碳酸酯類、腈類、烷烴、鹵代烴及芳香烴中至少一種。作為進一步優(yōu)選，所述溶劑選自甲醇、異丙醇、丁酮及碳酸二甲酯中至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，反應(yīng)優(yōu)選在一定的溶劑環(huán)境中進行。使用溶劑，更有利于反應(yīng)物混合均勻，更有利于反應(yīng)在更低的反應(yīng)溫度下進行或者產(chǎn)物的收率更高。對溶劑的選擇，取決于反應(yīng)物的理化性質(zhì)，胺或膦易溶于很多溶劑，一般地，優(yōu)選對[q1q2q3n(p)h]⁺a^-有一定溶解能力的溶劑，以促使反應(yīng)進行完全，通常選擇甲醇、異丙醇、丁酮、碳酸二甲酯或者其混合物作溶劑。

作為優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)溫度為-20～100℃。作為進一步優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)溫度為0～80℃。作為更進一步優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)溫度為30～60℃。

作為優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)的絕對壓力為0.05～2mpa。作為進一步優(yōu)選， 控制步驟1)中反應(yīng)的絕對壓力為0.09～0.5mpa。作為更進一步優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)的絕對壓力為0.095～0.12mpa。

作為優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)時間為0.1～72小時。作為進一步優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)時間為6～36小時。作為更進一步優(yōu)選，控制步驟1)中反應(yīng)時間為10～16小時。

作為優(yōu)選，所述rco3r’選自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、苯基碳酸甲酯、碳酸二苯酯及碳酸二芐酯中至少一種。作為進一步優(yōu)選，所述rco3r’選自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯及碳酸二芐酯中至少一種。

作為優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)溫度為90～280℃。作為進一步優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)溫度為優(yōu)選100～200℃。作為更進一步優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)溫度為優(yōu)選140～180℃。

作為優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)的絕對壓力為0.1～3.0mpa。作為進一步優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)的絕對壓力為0.8～2.0mpa。

作為優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)時間為0.1～12小時。作為進一步優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)時間為0.5～8小時。作為更進一步優(yōu)選，控制步驟2)中反應(yīng)時間為2～4小時。

本發(fā)明提供了一種離子液體，該離子液體中鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<10ppm且含水量<50ppm，以及一種合成該離子液體的方法。根據(jù)本方法合成的離子液體特別適用于對水分含量要求高的電化學(xué)系統(tǒng)，如鋰離子二次電池、電化學(xué)超級電容器等，也適用于綠色化工、生物、催化等領(lǐng)域。

本發(fā)明還提供了一種用于二次電池的電解液，包括上述離子液體。

鋰離子二次電池，包含上述的鋰離子二次電池電解液。

具體實施方式

以下的具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的描述，然而本發(fā)明并不限制于以下實施例。

實施例1：

將經(jīng)過除水處理的n-正丙基吡咯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，500g，4.42mol]與無水氟化銨[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，4.41mol]一起置于反應(yīng)釜中，在高純氮氣氣氛下加入1000ml甲醇與碳酸二甲酯的混合溶劑[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]。先在40℃下反應(yīng)72小時，然后轉(zhuǎn)移液相部分至另一反應(yīng)容器，升溫至80℃蒸出大部分溶劑以及未反應(yīng)的反應(yīng)物，再降溫至60℃減壓蒸餾除去低沸點物。高純氮氣保護下加入1200ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在160℃和約2.0mpa下反應(yīng)8小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，得到n-甲基-n-丙基吡咯烷氫氟酸鹽(4.12mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<5ppm且水含量<50ppm。

實施例2：

在高純氮氣氣氛下，將經(jīng)過除水預(yù)處理的n-正丙基吡咯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，500g，4.42mol]與硫酸銨[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，2.00mol]一起置于反應(yīng)釜中，再加入1500ml無水甲醇[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]。升溫至68℃冷凝回流24小時，然后轉(zhuǎn)移液相部分至另一反應(yīng)容器，蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑以及未反應(yīng)的反應(yīng)物。高純氮氣保護下加入1000ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在150℃和約1.4mpa下反應(yīng)6小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到n-甲基-n-丙基吡咯烷硫酸鹽(1.85mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<4ppm且含水量<20ppm。

實施例3：

在高純氮氣氣氛下，將經(jīng)過除水預(yù)處理的三丁基胺[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，500g，2.70mol]與三甲基胺四氟硼酸鹽[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，2.69mol]一起置于反應(yīng)釜中，再 加入800ml無水乙醇[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]。先在80℃下反應(yīng)12小時，然后轉(zhuǎn)移液相部分至另一反應(yīng)容器，蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑以及未反應(yīng)的反應(yīng)物。高純氮氣保護下加入1000ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在160℃和約1.5mpa下反應(yīng)6小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到甲基三丁基銨四氟硼酸鹽(2.55mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<3ppm且含水量<30ppm。

實施例4

將n-正丁基哌啶[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，650g，4.61mol]與雙(三氟甲基磺酰)亞胺銨鹽[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，4.60mol]一起置于反應(yīng)釜中，再加入1500ml無水甲醇[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]。升溫至60℃反應(yīng)48小時，然后轉(zhuǎn)移液相部分至另一反應(yīng)容器，蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑以及未反應(yīng)的反應(yīng)物。高純氮氣保護下加入1000ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在160℃和約1.6mpa下反應(yīng)6小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到n-甲基-n-丁基哌啶雙(三氟甲基磺酰)亞胺鹽(4.22mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<3ppm且含水量<40ppm。

實施例5

在高純氬氣氣氛下，將三乙基膦[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，300g，2.54mol]、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鏻鹽[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，2.53mol]和1000ml無水甲醇[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]一起置于反應(yīng)釜中，升溫至60℃反應(yīng)3小時，然后轉(zhuǎn)移液相部分至另一反應(yīng)容器，蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑以及未反應(yīng)的反應(yīng)物。在高純氬氣氣氛下加入900ml二乙基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、 br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在180℃和約1.8mpa下反應(yīng)12小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到四乙基季鏻雙(三氟甲基磺酰)亞胺鹽(1.20mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<5ppm且含水量<50ppm。

實施例6

在高純氮氣保護下，將n-正丙基吡咯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，500g，4.42mol]與雙(氟磺酰)亞胺鏻鹽[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，4.41mol]同1200ml除過水的二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]混合，升溫至80℃反應(yīng)24小時，然后轉(zhuǎn)移液相部分至另一反應(yīng)容器，蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑以及未反應(yīng)的反應(yīng)物。在高純氮氣氣氛下再加入900ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在160℃和約1.8mpa下反應(yīng)5小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到n-甲基-n-丙基吡咯烷鎓雙(三氟甲基磺酰)亞胺鹽(4.00mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<4ppm且含水量<50ppm。

實施例7

在高純氮氣保護下，將n，n-二甲基辛胺[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，400g，2.55mol]與雙(三氟甲基磺酰)亞胺銨鹽[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，2.55mol]，同1000ml無水甲醇[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]混合，升溫至60℃反應(yīng)36小時，然后轉(zhuǎn)移液相部分至另一反應(yīng)容器，蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑以及未反應(yīng)的反應(yīng)物。在高純氮氣氣氛下加入1200ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在160℃和約1.7mpa下反應(yīng)8小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到n,n,n-三甲基辛銨雙(三氟甲基磺酰) 亞胺鹽(2.24mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<5ppm且含水量<50ppm。

實施例8

在高純氮氣保護下，將n-正丁基哌啶[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，480g，3.40mol]與氟化鏻[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，3.38mol]混合，升溫至95℃反應(yīng)0.1小時，降溫至80℃減壓除去氣體。在高純氮氣氣氛下再加入900ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在160℃和約1.8mpa下反應(yīng)5小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到n-甲基-n-丁基哌啶鎓氫氟酸鹽(2.68mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<5ppm且含水量<40ppm。

實施例9

在高純氮氣保護下，將n-乙基吡咯烷[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，450g，4.55mol]與氟化鏻[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm，4.52mol]在-20℃混合，反應(yīng)5小時，減壓除去氣體。在高純氮氣氣氛下再加入1000ml二甲基碳酸酯[鹵素離子(cl^-、br^-、i^-)含量<5ppm且含水量<50ppm]，在90℃和約2.4mpa下反應(yīng)36小時(壓力過高時通過減壓閥排出氣體使壓力下降)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去低沸點物，進一步地，在氮氣氣氛保護下干燥產(chǎn)物，得到n-甲基-n-乙基吡咯烷鎓氫氟酸鹽(3.42mol)。經(jīng)檢測分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中cl^-、br^-、i^-總含量<3ppm且含水量<40ppm。