CN103842367A - 离子液体、包括该离子液体的电解质溶液和包括该离子液体的储能装置 - Google Patents
离子液体、包括该离子液体的电解质溶液和包括该离子液体的储能装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103842367A CN103842367A CN201280048753.9A CN201280048753A CN103842367A CN 103842367 A CN103842367 A CN 103842367A CN 201280048753 A CN201280048753 A CN 201280048753A CN 103842367 A CN103842367 A CN 103842367A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- group
- ionic liquid
- alkyl
- phosphonitrile
- oxygen base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 168
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 title claims abstract description 74
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 29
- -1 phosphazene compound Chemical class 0.000 claims abstract description 115
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical group [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 claims abstract description 48
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 45
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 40
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 40
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 30
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 29
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 29
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 25
- 125000004390 alkyl sulfonyl group Chemical group 0.000 claims description 22
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 claims description 21
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims description 20
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 125000005110 aryl thio group Chemical group 0.000 claims description 17
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 13
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 13
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000002924 primary amino group Chemical class [H]N([H])* 0.000 claims description 12
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 125000003282 alkyl amino group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000004414 alkyl thio group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000004423 acyloxy group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004947 alkyl aryl amino group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000001769 aryl amino group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000005160 aryl oxy alkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 9
- 125000004475 heteroaralkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 9
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N oxomethyl Chemical compound O=[CH] CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000003375 sulfoxide group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000002769 thiazolinyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004950 trifluoroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000004397 aminosulfonyl group Chemical group NS(=O)(=O)* 0.000 claims description 8
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 8
- 125000003147 glycosyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 8
- YPJKMVATUPSWOH-UHFFFAOYSA-N nitrooxidanyl Chemical compound [O][N+]([O-])=O YPJKMVATUPSWOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 8
- 125000004646 sulfenyl group Chemical group S(*)* 0.000 claims description 8
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea group Chemical group NC(=O)N XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 claims description 7
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 6
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 241000370738 Chlorion Species 0.000 claims description 5
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- WVQUCYVTZWVNLV-UHFFFAOYSA-N boric acid;oxalic acid Chemical compound OB(O)O.OC(=O)C(O)=O WVQUCYVTZWVNLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 claims description 5
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 claims description 5
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000005677 organic carbonates Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- ZSTLPJLUQNQBDQ-UHFFFAOYSA-N azanylidyne(dihydroxy)-$l^{5}-phosphane Chemical compound OP(O)#N ZSTLPJLUQNQBDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 121
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 18
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 17
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 13
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 12
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000012038 nucleophile Substances 0.000 description 11
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical group C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 8
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N iodomethane Chemical compound IC INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 7
- PEJQKHLWXHKKGS-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6,8,8-octachloro-1,3,5,7-tetraza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5},8$l^{5}-tetraphosphacycloocta-1,3,5,7-tetraene Chemical compound ClP1(Cl)=NP(Cl)(Cl)=NP(Cl)(Cl)=NP(Cl)(Cl)=N1 PEJQKHLWXHKKGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 4
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 229910000104 sodium hydride Inorganic materials 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical group OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- LPQOADBMXVRBNX-UHFFFAOYSA-N ac1ldcw0 Chemical group Cl.C1CN(C)CCN1C1=C(F)C=C2C(=O)C(C(O)=O)=CN3CCSC1=C32 LPQOADBMXVRBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 150000002016 disaccharides Chemical class 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 125000003373 pyrazinyl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PYSGFFTXMUWEOT-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propan-1-ol Chemical compound CN(C)CCCO PYSGFFTXMUWEOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRFVTYWOQMYALW-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthine Chemical compound O=C1NC(=O)NC2=C1NC=N2 LRFVTYWOQMYALW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKJPEAGHQZHRQV-UHFFFAOYSA-N Triiodomethane Natural products IC(I)I OKJPEAGHQZHRQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-STGXQOJASA-N alpha-D-lyxopyranose Chemical compound O[C@@H]1CO[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-STGXQOJASA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 125000004196 benzothienyl group Chemical group S1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- XCJXQCUJXDUNDN-UHFFFAOYSA-N chlordene Chemical group C12C=CCC2C2(Cl)C(Cl)=C(Cl)C1(Cl)C2(Cl)Cl XCJXQCUJXDUNDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002147 dimethylamino group Chemical group [H]C([H])([H])N(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 125000001786 isothiazolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229940006487 lithium cation Drugs 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 2
- 125000003226 pyrazolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002098 pyridazinyl group Chemical group 0.000 description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 description 2
- APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M sodium docusate Chemical compound [Na+].CCCCC(CC)COC(=O)CC(S([O-])(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 125000005420 sulfonamido group Chemical group S(=O)(=O)(N*)* 0.000 description 2
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 125000004514 1,2,4-thiadiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEWRKGDRYZIFNP-UHFFFAOYSA-N 1h-1,3,5-triazine-2,4-dione Chemical compound OC1=NC=NC(O)=N1 GEWRKGDRYZIFNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CVOFKRWYWCSDMA-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-(2,6-diethylphenyl)-n-(methoxymethyl)acetamide;2,6-dinitro-n,n-dipropyl-4-(trifluoromethyl)aniline Chemical compound CCC1=CC=CC(CC)=C1N(COC)C(=O)CCl.CCCN(CCC)C1=C([N+]([O-])=O)C=C(C(F)(F)F)C=C1[N+]([O-])=O CVOFKRWYWCSDMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NMUSYJAQQFHJEW-UHFFFAOYSA-N 5-Azacytidine Natural products O=C1N=C(N)N=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 NMUSYJAQQFHJEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NMUSYJAQQFHJEW-KVTDHHQDSA-N 5-azacytidine Chemical compound O=C1N=C(N)N=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 NMUSYJAQQFHJEW-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016467 AlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N D-ribofuranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H]1O HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N 0.000 description 1
- ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N D-ribulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N 0.000 description 1
- ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N D-threo-2-Pentulose Natural products OCC(O)C(O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAQJHHRNXZUBTE-WUJLRWPWSA-N D-xylulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-WUJLRWPWSA-N 0.000 description 1
- 238000004057 DFT-B3LYP calculation Methods 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- 229910002099 LiNi0.5Mn1.5O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014422 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N Purine Natural products N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N Ribose Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-LMVFSUKVSA-N 0.000 description 1
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- GRQJZSJOACLQOV-UHFFFAOYSA-N [Li].[N] Chemical compound [Li].[N] GRQJZSJOACLQOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000004442 acylamino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000004183 alkoxy alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N alpha-D-Furanose-Ribose Natural products OCC1OC(O)C(O)C1O HMFHBZSHGGEWLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PQMKYFCFSA-N alpha-D-mannose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PQMKYFCFSA-N 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-LECHCGJUSA-N alpha-D-xylose Chemical compound O[C@@H]1CO[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-LECHCGJUSA-N 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-QMKXCQHVSA-N alpha-L-arabinopyranose Chemical compound O[C@H]1CO[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-QMKXCQHVSA-N 0.000 description 1
- 125000002490 anilino group Chemical group [H]N(*)C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004500 asepsis Methods 0.000 description 1
- 229960002756 azacitidine Drugs 0.000 description 1
- 125000004618 benzofuryl group Chemical group O1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000003236 benzoyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C(*)=O 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910021386 carbon form Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- OGEBRHQLRGFBNV-RZDIXWSQSA-N chembl2036808 Chemical compound C12=NC(NCCCC)=NC=C2C(C=2C=CC(F)=CC=2)=NN1C[C@H]1CC[C@H](N)CC1 OGEBRHQLRGFBNV-RZDIXWSQSA-N 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 125000000259 cinnolinyl group Chemical class N1=NC(=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002768 hydroxyalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004491 isohexyl group Chemical group C(CCC(C)C)* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000005956 isoquinolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000842 isoxazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000000250 methylamino group Chemical group [H]N(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000002971 oxazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000951 phenoxy group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(O*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000004592 phthalazinyl group Chemical group C1(=NN=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 125000001501 propionyl group Chemical group O=C([*])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003217 pyrazoles Chemical class 0.000 description 1
- 125000002294 quinazolinyl group Chemical group N1=C(N=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000005493 quinolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001567 quinoxalinyl group Chemical group N1=C(C=NC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001846 repelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N sodium ethoxide Chemical compound [Na+].CC[O-] QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012312 sodium hydride Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000335 thiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005829 trimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000003774 valeryl group Chemical group O=C([*])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003021 water soluble solvent Substances 0.000 description 1
- 229940075420 xanthine Drugs 0.000 description 1
- 229960003487 xylose Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
- C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/6581—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/65812—Cyclic phosphazenes [P=N-]n, n>=3
- C07F9/65815—Cyclic phosphazenes [P=N-]n, n>=3 n = 3
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0045—Room temperature molten salts comprising at least one organic ion
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
离子液体,所述离子液体包括磷腈化合物,该磷腈化合物包括多个磷氮单元和连接至所述多个磷氮单元各磷原子的至少一种侧基。所述至少一种侧基的一种侧基包括带正电荷的侧基。公开了离子液体的其它实施方式,是包括所述离子液体实施方式的电解质溶液和储能装置。
Description
优先权
本申请要求于2011年10月5日提交的美国专利No.13/253,707的优先权,其题目为“Ionic Liquids,Electrolyte Solutions Including the IonicLiquids,and Energy Storage Devices Including the Ionic Liquids(离子液体、包括该离子液体的电解质溶液和包括该离子液体的储能装置)”。
关于联邦资助研究或开发的声明
研究或开发
本发明是在美国能源部第DE-AC07-05ID14517号合同经费的资助下进行的。政府对本发明拥有某些权利。
技术领域
在各种实施方式中,本发明总体涉及离子液体。具体来说,在各种实施方式中,本发明涉及基于磷腈的离子液体、包括所述离子液体的电解质溶液和包括所述离子液体的储能装置。
背景
离子液体是液体状态的盐。通常离子液体也称为液体电解质、离子熔体、离子流体、熔融盐、液体盐或者离子玻璃。因为离子液体的所需性质例如无蒸汽压、高耐热性和宽液体温度范围、不可燃性、化学稳定性、高离子电导率、高分解和可在空气中加工,把它们用作溶解或电解质。
如在文献“Phosphazene-Based Ionic Liquids:Synthesis,Temperature-Dependent Viscosity,and Effect as Additives in WaterLubrication of Silicon Nitride Ceramics(基于磷腈的离子液体:合成、温度依赖的粘度和在氮化硅陶瓷的水润滑中作为添加剂的影响)”奥莫托瓦(Omotowa)等,Inorg.Chem.(无机化学)43:5466-5471(2004)所述,已经研究了将基于磷腈的离子液体用作航空燃气涡轮发动机的润滑剂,和用作氮化硅陶瓷水润滑中的添加剂。
还提出了将基于磷腈的离子液体用于电解质溶液。美国专利No.7,718,826和7,951,495描述了基于磷腈的离子液体,其中一或更多季铵氮原子直接与磷腈化合物的磷原子连接。因此,离子液体包括在季铵氮原子处定域的电荷。基于磷腈的离子液体的具体示例包括直接的磷-氟键,在电池电压条件下它是易分解和不稳定的。释放的游离氟是活泼的反应物,并对电池性能有害。
锂离子电池中使用的电解质溶液在高温和高电压下通常是不稳定的。随着时间的推移,电解质溶液在高温下变成焦油状材料,这阻碍了锂离子电池在在汽车应用如混合电动车(HEV)和插拔式混合电动车(PHEV)中的快速部署。需要改善的电解质溶液来推进锂离子电池的实用性。
发明内容
本发明的一种实施方式包括离子液体,所述离子液体包括磷腈化合物,该磷腈化合物包括多个磷氮单元和连接至所述多个磷氮单元各磷原子的至少一种侧基。所述至少一种侧基的一种侧基包括带正电荷的侧基。
本发明的另一种实施方式包括离子液体,所述离子液体包括磷腈化合物,该磷腈化合物包括多个磷氮单元和连接至所述多个磷氮单元各磷原子的至少一种侧基。所述磷氮单元之一的氮原子是带正电荷的。
本发明的又一种实施方式包括离子液体,所述离子液体包括磷腈化合物,该磷腈化合物包括多个磷氮单元和连接至所述多个磷氮单元各磷原子的至少一种侧基。所述磷氮单元之一的磷原子是带正电荷的。
本发明的另一实施方式包括电解质溶液,所述电解质溶液包括溶剂和离子磷腈化合物。所述离子磷腈化合物包括多个磷氮单元,且所述磷腈化合物包括连接至所述多个磷氮单元的至少一个磷原子的带正电荷的侧基、所述多个磷氮单元之一的带正电荷的氮原子、或者所述多个磷氮单元之一的带正电荷的磷原子。
本发明的另一实施方式包括储能装置,所述储能装置包括正极电极、负极电极、在该正极电极和负极电极之间的隔膜和电解质溶液。电解质溶液如上所述。
附图简述
图1是根据本发明的一种实施方式的磷腈离子液体的一般化学结构;
图2A-2D是根据本发明的实施方式的磷腈离子液体的一般化学结构;
图3示意性地显示了根据本发明的实施方式的包括磷腈离子液体的储能装置的横截面视图;
图4显示了合成根据本发明的一种实施方式的磷腈离子液体的非离子化前体化合物;
图5显示了合成根据本发明的一种实施方式的磷腈离子液体的另一种非离子化前体化合物;
图6显示了合成根据本发明的实施方式的磷腈离子液体;
图7显示了合成根据本发明的一种实施方式的又一种非离子化前体化合物和磷腈离子液体;
图8是图表,显示了氮锂结合能和根据本发明的一种实施方式的磷腈离子液体的烃接头基团中碳原子数目的关系;
图9是图表,显示了根据本发明的一种实施方式的磷腈离子液体的容量结果;
图10是图表,显示了根据本发明的一种实施方式的磷腈离子液体的容量结果;以及
图11A-11D是图表,显示了根据本发明的一种实施方式的磷腈离子液体的界面阻抗结果。
发明实施方式
公开了磷腈离子液体、包括所述磷腈离子液体的电解质溶液和储能装置。如本文所使用,术语“磷腈离子液体”是指和包括磷腈化合物,所述磷腈化合物在该磷腈离子液体的使用温度范围中是液体,且包括缔合或连接至阴离子部分的阳离子部分。磷腈化合物总体呈电中性,是包括阳离子部分和阴离子部分的离子化合物。磷腈离子液体的阳离子部分包括多个磷氮单元,其具有连接至所述磷氮单元的各个磷原子的至少有一侧基;阴离子部分包括阴离子基团。还可有至少一种侧基连接至所述磷氮单元的氮原子。磷腈离子液体可用于电解质溶液中,该电解质溶液又依次可用于储能装置中。储能装置可以是化学地、物理地或物理化学地储存电的装置。
如本文所使用,术语“包括”、“包含”、“含”、“特征在于”及其语法等同形式是包括性或开放式术语,它们不排除额外的、未引用的元素或方法步骤,但还包括更加限制性的术语“由……组成”和“主要由……组成”及其语法等同形式。如本文所使用,术语“可”涉及材料、结构、特征或方法操作指已考虑了将这些用于实施本发明的实施方式,且这种术语使用时优于更加限制性的术语“是”,从而避免下述的任何暗示:应该或必须排除其它相容材料、结构、特征和可与它们结合使用方法。
磷腈离子液体包括多个磷氮单元,其具有连接至所述磷氮单元的各个磷原子的至少有一侧基。磷腈离子液体具有图1所示的一般化学结构,其中n是3-8,R是侧基,“X-”是磷腈离子液体的阴离子部分。在图1中,通过“+”符号来表示磷腈离子液体的阳离子部分。各个磷原子上的各个侧基相互之间可以是相同的或不同的。侧基如下所述。虽然没有在图1中表示,侧基还可连接至磷氮单元的氮原子。虽然本文的各种实施方式描述或显示磷腈离子液体是六元环化合物,即n=3,但磷腈离子液体可包括从六元到十六元环化合物,或者可以是非环状(即,线型)化合物。各个磷氮单元包括在磷原子和氮原子之间的双键,且各个磷氮单元通过单键连接至相邻的磷氮单元。磷腈离子液体可以是环状的或非环状的(即线型的)。
可基于磷腈离子液体的所需性质来选择磷腈离子液体上的侧基。除了在室温和使用温度是液体以外,磷腈离子液体可具有低粘度、高锂盐溶解、高电压(大于约4.5V)下的稳定性、低可燃烧性和低挥发性。磷腈离子液体的熔点可在约-30℃到约10℃的范围,从而磷腈离子液体在使用温度下是液体。但是,可在储能装置,如在约-25℃-约150℃下工作的电池中使用磷腈离子液体。磷腈离子液体在20℃下的粘度可与水的粘度类似(20℃下为1.002N s/m2(Pa s)),例如在20℃下小于或等于约1000厘泊(cP)at20℃,例如在20℃下为约50cP至在20℃下的约500cP。在一种实施方式中,磷腈离子液体的粘度是从在20℃下的约100cP到在20℃下的约200cP。通过适当地选择侧基,可调节磷腈离子液体的粘度和稳定性。磷腈离子液体的粘度可与磷腈离子液体的分子量成正比,这依次受到侧基的分子量的影响。通过最小化侧基的分子量,并因此最小化磷腈离子液体的分子量,磷腈离子液体可具有在所需范围的粘度。此外,可选择侧基,从而磷腈离子液体在室温(从约20℃到约27℃)下的有效锂盐溶解为至少1.0摩尔浓度。但是,如果磷腈离子液体将用作电解质溶液的添加剂,磷腈离子液体的锂盐溶解和粘度的可分别比导致电解质溶液中混合物效果的上述范围更小和更大。
磷腈离子液体的正电荷的位置可以是连接至该磷腈离子液体的磷原子上的一个或多个阳离子侧基,或者正电荷可位于该磷腈离子液体的一个或多个磷原子或者一个或多个氮原子上。正电荷的位置可影响磷腈离子液体的稳定性、粘度和其它性质。磷腈离子液体可具有图2A-2D所示中的一种化学结构,其中正电荷位于磷腈环的一氮原子上(图2A)、位于磷腈环的一磷原子上(图2B或2C)、或者位于连接至磷腈环的磷原子的侧基的端部(图2D)。尽管如图2B所示的磷腈离子液体不包括3个在磷腈环中磷原子和氮原子之间的双键,本文将该磷腈离子液体称为具有3个磷氮单元。在图2A-2D中,通过“X”来表示磷腈离子液体的阴离子部分,通过“+”来表示正电荷的位置。在一种实施方式中,磷腈离子液体的正电荷位于侧基的端部,见图2D。虽然图2A-2D显示了环状磷腈化合物,磷腈离子液体可以是非环状的(例如,线型的)磷腈化合物,该磷腈化合物在磷氮单元的磷原子或氮原子上、或者至少一种侧基的端部具有正电荷。此外,虽然图2A-2D显示了磷腈离子液体上的正电荷的单一位置,但只要取得了所需的磷腈离子液体粘度和稳定性,可有多个带电区域。在一种实施方式中,磷腈离子液体包括3个磷氮单元(n=3),见图2A-2D。在另一种实施方式中,磷腈离子液体是环状的,见图2A-2D。磷腈离子液体可具有图2A-2D中所示的一种化学结构,其中R1-R7和X-如下所述。
侧基可独立地选自:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基(alkarylthio)、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基(carbonamido)、羧基、氰基、甲酰基、乙二醇(glycol)基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基(thioalkaryl)、硫芳烷基(thioaralkyl)、三氟烷基和脲基。还可用至少一种取代基如用卤素、磺酰基或磷酸酯部分取代上述的任意基团。但是,为了改善磷腈离子液体在高温和高电池电压下的稳定性,该磷腈离子液体可不包括直接连接至磷氮单元的磷原子上的卤素原子。因此,磷腈离子液体可不包括直接的磷-卤素键,与常规的磷腈离子液体相比,改善了磷腈离子液体在高温和高电池电压下的稳定性。
术语“酰基”是指和包括通过从羧酸除去一或更多羟基衍生的基团。酰基可包括,但不限于:甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、苯甲酰基、异丁酰基、或戊酰基。
术语“烷基”是指和包括含1碳原子-6碳原子的饱和、直链、支链或环状烃。实施例包括,但不限于:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、环戊基、异戊基、新戊基、己基、异己基、环己基、3甲基戊基、2,2二甲基丁基和2,3二甲基丁基。
术语“烯基”和“炔基”分别是指和包括具有至少一种双键或至少一种三键的含2碳原子-6碳原子的直链、支链或环状烃。
术语“烷氧基”是指和包括连接至氧原子的烷基。烷氧基可包括,但不限于:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基,或烷氧基取代的烷氧基,如甲氧基乙氧基或甲氧基乙氧基乙氧基。
术语“烷基氨基”或“二烷基氨基”分别是指和包括具有一或两个烷基取代基的氨基。
术语“烷基芳基氨基”是指和包括具有芳基取代基和氨基取代基的烷基。
术语“烷硫基”是指和包括具有硫取代基的烷基。
术语“烷芳基硫基”是指和包括连接至硫原子的烷基和芳基。
术语“芳基”是指和包括苯基、甲苯基、或萘基,或取代的苯基、取代的甲苯基、或取代的萘基,其中取代基为卤素、烷基、烷氧基、烷硫基、酰胺基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、卤代烷基、羟基烷基、烷氧基烷基、亚甲二氧基、氰基、C(O)(低级烷基)、--CO2H、--SO3H或--CO2,以及其中芳基可具有最多达4种取代基。
术语“芳基氨基”或“二芳基氨基”分别是指和包括具有一或两个芳基取代基的氨基。
术语“芳氧基”是指和包括连接至氧原子的芳基。芳氧基包括,但不限于:苯氧基、甲基苯氧基或者甲氧基苯氧基。
术语“芳烷基”是指和包括具有烷基取代基的芳基。
术语“烷芳基”是指和包括具有芳基取代基的烷基。示例包括,但不限于:苯甲基、取代的苯甲基、苯乙基、取代的苯乙基,其中取代基如上文用于芳基的定义。
术语“烷芳氧基”是指和包括连接至氧原子的烷基和芳基。
术语“芳烷氧基”是指和包括连接至氧原子的芳基和烷基。
术语“芳硫基酰基”是指和包括具有硫取代基和酰基取代基的芳基。
术语“酰基氨基”是指和包括具有氨基取代基的酰基。
术语“酰氧基”是指和包括连接至氧原子的酰基。
术语“二醇基”是指和包括含两羟基的烃。
术语“卤素”指氟、氯、溴或碘。
术语“杂烷基”是指和包括烷基,该烷基在碳链中包括如氧、硫或氮(通过氢或氧完成价带)的杂原子,或者该杂原子封端碳链。
术语“杂芳烷基”是指和包括芳香部分,该芳香部分的芳香环中包括至少一个硫原子、氧原子或氮原子。
术语“杂芳基”是指和包括芳香部分,该芳香部分的芳香环中包括至少一个硫原子、至少一个氧原子或至少一个氮原子,且任选的可如上文关于芳基所述的取代该芳香部分。示例包括,但不限于:呋喃基、吡啶基、嘧啶基、噻吩基、异噻唑基、咪唑基、四唑基、吡嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、苯并噻吩基、异苯并呋喃基、吡唑基、吲哚基、异吲哚基、苯并咪唑基、嘌呤基、咔唑基、噁唑基、噻唑基、异噻唑基、1,2,4-噻二唑基、异噁唑基、吡咯基、吡唑基、喹唑啉基、哒嗪基、吡嗪基、噌啉基、酞嗪基、喹喔啉基、黄嘌呤、次黄嘌呤基(hypoxanthinyl)、蝶啶基、5-氮杂胞苷、5-氮杂尿嘧啶基(azauracilyl)、叠氮吡啶基(triazolopyridinyl)、咪唑吡啶基(imidazolopyridinyl)、吡咯并嘧啶基和吡唑并嘧啶。
术语“氧基(脂肪族)”是指和包括连接至脂肪基的氧原子。术语“脂肪族”是指和包括氢和碳形成的非芳香族化合物,并统称为烷基、烯基或炔基。
术语“氧基(脂肪族)羟基”是指和包括连接至脂肪基和羟基的氧原子。
术语“氧基(烷基)羟基”是指和包括连接至烷基和羟基的氧原子。
术语“氧基羰基”是指和包括连接至羰基的氧原子。
术语“氧基磺酰基”是指和包括连接至磺酰基的氧原子。
术语“全氟烷基”是指和包括烷基,其中用氟取代全部氢原子。
糖是单糖或二糖。术语“单糖”是指和包括糖,如葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、核糖、阿拉伯糖、来苏糖(lyxose)、核酮糖、木酮糖、或甘露糖。术语“二糖”是指和包括含两单糖的糖。例如,二糖可以是蔗糖、乳糖、或麦芽糖。
术语“氨磺酰氨基(sulfonamido)”是指和包括连接至酰氨基的磺酰基。
术语“磺酰氨基”是指和包括连接至氨基的磺酰基。
术语“亚砜基”是指和包括化合物,其中硫和氧原子相互连接,且有2碳原子连接至硫原子。
术语“硫芳烷基”是指和包括连接至硫原子的烷基和芳基。
术语“三氟烷基”是指和包括具有三氟取代基的烷基。
还可用至少一种取代基如用卤素、磺酰基或磷酸酯部分取代上述的任意基团。
在离子电荷存在于磷氮单元的氮原子(见图2A)或磷原子)见图2B或2C)上的本发明的实施方式中,可通过碳原子、氧原子、氮原子或硫原子把侧基连接至该氮原子或磷原子。侧基通过氧或硫原子连接至氮原子或磷原子,可通过改善溶剂极性和介电常数来提高锂溶解度。各个侧基可以是:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基(alkarylthio)、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基、羧基、氰基、甲酰基、二醇基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基(thioalkaryl)、硫芳烷基(thioaralkyl)、三氟烷基和脲基。还可用至少一种取代基如用卤素、磺酰基或磷酸酯部分取代上述的任意基团。但是,为了改善磷腈离子液体在高温和高电池电压下的稳定性,该磷腈离子液体可不包括直接连接至磷氮单元的磷原子上的卤素原子。
在离子电荷存在于侧基端部的本发明的实施方式中,侧基(图2D中的R4)可包括通过杂原子连接至磷原子的带正电荷的基团或部分。杂原子可以是氧原子、硫原子或磷原子。为了方便,本文中把侧基称为“带电荷的侧基”或者“带正电荷的侧基”。至少一种侧基可在远离磷氮单元的部分包括正电荷,从而该正电荷与磷氮单元如与环状磷腈化合物中的磷腈环是疏远的或隔开的。虽然图2D显示的磷腈离子液体具有一带电侧基,但磷腈离子液体可包括多个带电侧基。此外,图2D显示了R4作为带电侧基,R1-R3、R5或R6可以是带电侧基。用来为侧基提供正电荷的原子,除了位于该侧基的端部以外,还可通过至少一原子与磷腈环的磷原子疏远或隔开。剩余的侧基(图2D中的R1-R3、R5和R6)独立地选自上述基团中的一种。带电侧基的带电部分可通过接头基团如烃接头基团连接至杂原子。例如,接头基团可包括从1碳原子到5碳原子。通过利用短的接头基团(例如,具有低分子量的接头基团),带电侧基的分子量可以较低,制备的磷腈离子液体具有低的总分子量和低粘度。
在侧基端部上的带电基团可以是芳香族胺、芳基胺,或者前置基础的脂肪族胺如含氮芳基、伯胺、仲胺或叔胺的离子形式。芳香族胺可以是苯胺基团。含氮芳基包括,但不限于:吡咯基、咪唑、吡唑、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基或哒嗪基。在一种实施方式中,带电基团是吡啶鎓基团。例如,胺基可以是甲基氨基或二甲基氨基。在一种实施方式中,带电基团是二甲基氨基。在一种实施方式中,带电侧基是二甲基氨基丙氧基。在另一种实施方式中,带电侧基是4-吡啶丙氧基。
磷腈离子液体的阴离子部分可以是构建成与该磷腈离子液体的阳离子部分形成盐的有机或无机阴离子。磷腈离子液体的阴离子部分可以是锂离子类型的阴离子包括,但不限于:四氟硼酸根(BF4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)、二(草酸)硼酸根(BOB-)、六氟砷酸根(AsF6 -)、六氟锑酸根(SbF6 -)、四氯铝酸根(AlCl4 -)、硫酸氢根(HSO4 -)、高氯酸根(ClO4 -)、甲磺酸(CH3SO3 -)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、烷基卤化物、VA族元素的全卤化烷基卤化物。还可使用其它阴离子物质,如三氟甲磺酰基酰亚胺(N(SO2CF3)2 -)、三氟甲磺酸根(CF3SO3 -),或三氟乙酸根(CF3CO2 -)。选定阴离子,从而磷腈离子液体在在目标使用温度(如,工作温度)下是液体。阴离子还可向磷腈离子液体提供用于储能装置的足够电化学稳定性。如果磷腈离子液体将用作电解质溶液的添加剂,可使用常规阴离子如氯与磷腈离子液体的阳离子部分配对。
可通过把非离子化前体化合物转化成离子化合物来合成正电荷位于磷氮单元的磷或氮原子上的磷腈离子液体。非离子化前体化合物可需要所需的侧基,该侧基连接至磷腈离子液体的磷或氮原子。可通过常规技术把非离子化前体化合物转化成磷腈离子液体,本文没有详细描述常规技术。
可通过合成具有所需侧基的非离子化前体化合物,包括最终变成离子化的、连接至磷或氮原子的侧基,来形成具有带电荷侧基的磷腈离子液体。可通过常规技术来形成非离子化前体化合物,本文没有详细描述常规技术。例如,如果磷腈离子液体是六元环化合物,可通过至少一种有机亲核体与聚(双-氯化磷腈)的亲核取代反应来合成非离子化前体化合物。可通过六氯化环三磷腈(也称为氯化磷腈三聚体)的开环聚合来合成聚(双-氯化磷腈),前者可从市场购买,例如从密苏里州圣路易斯市的西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司。通过常规技术来进行从六氯化环三磷腈制备线型聚合物的开环聚合,因此本文没有详细描述。可通过聚(双-氯化磷腈)与至少两种含所需侧基的亲核体之间的亲核取代反应,来将用于非离子化前体化合物的所需侧基连接至聚(双-氯化磷腈)的磷原子。有机亲核体之一可以是待连接至磷原子的一或更多侧基的前体,而其它的有机亲核体可以是待连接至磷原子的剩余侧基的前体。有机亲核体可与聚(双-氯化磷腈)的磷原子反应,且各个有机亲核体包括非离子化前体化合物的所需侧基中的一种。通过调节不同有机亲核体的量和反应条件,如温度和压力,可将所需的侧基连接至磷腈化合物的磷原子。可将所需量的包括第一侧基的第一有机亲核体与聚(双-氯化磷腈)的磷原子反应,并加热以确保所有的第一有机亲核体反应。然后,可把过量的包括第二侧基的第二有机亲核体添加到聚(双-氯化磷腈)和第一有机亲核体的反应混合物中,并加热直到聚(双-氯化磷腈)的所有氯原子都被所需的亲核侧基置换。
可通过暴露于含阴离子基团的反应物来离子化非离子化前体化合物。例如,非离子化前体化合物可暴露于酸,如矿物酸(即无机酸),该酸离子化侧基的端部氮原子并形成包括阳离子部分和阴离子部分的磷腈离子液体。取决于所需的磷腈离子液体阴离子部分,所述矿物酸可以是盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)、氢溴酸(HBr)、硝酸(HNO3),或其组合。或者,非离子化前体化合物可暴露于碘甲烷(MeI),碘甲烷离子化侧基的端部氮原子并形成包括阳离子部分和阴离子部分的磷腈离子液体。这样,非离子化前体化合物被转化成具有至少一种带电侧基的磷腈离子液体。不限于理论,因为阳离子-阳离子的相斥,把非离子化前体化合物转化成磷腈离子液体可降低磷腈化合物与锂缔合的趋势。溶剂-离子缔合的减少,可改善锂的迁移率和减少总的电解质粘度。不限于理论,在非离子化前体化合物中的氮原子对锂具有亲和性。通过利用带电的磷腈化合物(如本发明的实施方式的磷腈离子液体),在磷腈离子液体和锂离子的正电荷之间发生互斥,这降低了在电化学电池工作条件下锂去溶剂化的能量成本。
磷腈离子液体可用作电解质溶液中的添加剂,或作为电解质溶液的主溶剂。如果磷腈离子液体用作添加剂,磷腈离子液体可以下述量存在于电解质溶液:约1%以重量计(重量%)-约40重量%,如约1重量%-约10重量%。如果磷腈离子液体用作主溶剂,磷腈离子液体可以下述量存在于电解质溶液:大于约40%以体积计,如大于约40重量%-约100重量%。包括磷腈离子液体的电解质溶液可用作下述储能装置的电池溶剂:如锂电池、电容器、超级电容或超级电容器。术语“锂电池”是指和包括锂离子电池或锂金属电池,它们全部是本领域普通技术人员所知的,因此在本文中没有详细描述。作为非限制性例子,储能装置可用于交通共具,如汽车(私家车、商用车、车队、或军事),飞机或船舶。该储能装置可以是常规的镍金属氢化物电池、铅酸电池或镍铬电池的替代物。电解质溶液还可包括根据本发明的实施方式的磷腈离子液体混合物。
含磷腈离子液体的电解质溶液可用于储能装置10(如,电池),该储能装置10包括正极电极12(如阴极)、负极电极14(如,阳极),和在电极12、14之间的隔膜16,见图3。可把电解质溶液放置于隔膜16中,但与正极电极12和负极电极14中的至少一种接触。如果磷腈离子液体的粘度足够低,磷腈离子液体可作为基本上全部的电解质溶液,如约90%的电解质溶液。磷腈离子液体还可用作电解质溶液的添加剂。如果用作添加剂,磷腈离子液体可占电解质溶液总体积的约1%-约10%。例如,储能装置10可以是饱和电解质溶液的锂电池。包括本发明的磷腈离子液体的电解质溶液可具有比常规电解质溶液更高的稳定性和更长的循环寿命。
可通过把磷腈离子液体溶于在储能装置10工作温度和工作电压下稳定的溶剂中,来制备电解质溶液。当磷腈离子液体溶解时,电解质溶液构建成用作在储能装置中携带电流的液体。溶剂可以是水溶性溶剂,如碳酸亚乙酯(EC)、或碳酸乙基甲基酯(EMC),低分子量有机溶剂如有机碳酸酯、酯、醚、硅氧烷或其组合。溶剂的分子量可小于150。溶剂可占电解质溶液的约1重量%-约90重量%,如占电解质溶液的约10重量%-约70重量%。磷腈离子液体可占电解质溶液的约1重量%-约90重量%。
下述实施例用于更加详细的解释本发明的实施方式。至于本发明的范围,这些实施例没有限制成穷尽或排他性的。
实施例
实施例1
合成PhIL1,PhIL2和PhIL3
钠、4-吡啶丙醇、二氯甲烷、碘甲烷、二乙醚和氢化钠(NaH)购自西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司。氯化磷腈三聚体购自SAFC全球公司(西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)的分公司),且使用前通过升华纯化。乙醇和1,4-二噁烷以无水级别购自西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司,未经处理直接使用。采用了舒伦克(Schlenk)技术,且通过把干燥氮气鼓入油起泡器来连续的覆盖反应。使用导管把溶剂引入干燥的玻璃器皿,且用无菌注射器来添加反应性反应物。使用31P核磁共振(NMR)来监控反应进程,且用31P,13C和1H NMR技术来确认分子结构。
形成中间体2的两种方法见图4和5。酸化中间体2或用使它与碘甲烷反应,以形成磷腈离子液体PhIL1和PhIL2,见图6。
形成中间体2的一种方法见图4。把4-吡啶丙醇(10克)添加到预先干燥的三颈烧瓶中,并鼓入干燥的氮气。烧瓶安装了干燥的回流冷凝器,并通向油起泡器的出口。用封口膜终止塞(stopper)塞住其余的颈,以促进反应物和溶剂的添加。通过导管添加无水1,4–二噁烷(200毫升)。添加干燥的NaH(1.75克,95%),且将溶液温和的加热3小时。室温下把氯化磷腈三聚体(25克)溶于100毫升二噁烷中,并添加到吡啶丙醇溶液。45分钟的温和加热以后,使溶液过夜冷却,以制备中间体1。把该溶液添加到在如上所装配的三颈烧瓶中的二噁烷中的过量乙醇钠(预先从10.3克Na和过量的乙醇制备)中,并温和的加热溶液。用31P NMR跟踪反应进程,直至氯化磷腈中的取代完成。加工开始前,使含中间体2的完成的反应在室温下冷却。用200毫升水淬灭反应中的过量乙醇钠,并转移到2升的分离漏斗中。把二氯甲烷(1升)添加到漏斗,并搅拌漏斗。形成了一个相。溶液的体积减少了三分之二,并形成了两相。从剩余的有机相中获得中间体2,通过后续地用纳米纯水洗涤提纯,并用旋转蒸发干燥。
形成中间体2的第二种方法见图5。把乙醇(19.0毫升)添加到预先干燥的三颈烧瓶中,并鼓入干燥氮气。烧瓶安装了干燥的回流冷凝器,和通向油起泡器的出口。用封口膜终止塞(stopper)塞住其余的颈,以促进反应物和溶剂的添加。通过导管添加无水1,4–二噁烷(200毫升)。添加金属钠(7.64克),并温和加热该溶液直至钠消耗,制备乙醇钠溶液。室温下把氯化磷腈三聚体(23.1克)溶于100毫升二噁烷中,并添加到乙醇钠溶液以制备中间体1。温和加热5小时后,使溶液过夜冷却。把4-吡啶丙醇(11.88克)添加到独立地预先干燥的三颈烧瓶中,并鼓入干燥氮气。烧瓶安装了干燥的回流冷凝器,和通向油起泡器的出口。用封口膜终止塞(stopper)塞住其余的颈,以促进反应物和溶剂的添加。通过导管添加无水1,4–二噁烷(300毫升)。添加干燥的NaH(2.07克,95%),且将溶液温和的加热过夜。将4-吡啶丙醇溶液添加到冷却的乙醇钠溶液中,并温和加热5小时。从该反应除去热量,使反应过夜搅拌。通过添加350毫升水淬灭过量的烷氧化物,并随后用2.0MHCl中和。通过旋转蒸发除去溶剂(约三分之二体积),从而制备两相溶液。顶部相是含中间体2的富二噁烷溶液。分离顶部相,并通过旋转蒸发除去溶剂,以制备黑色的水溶性油,后续用部分纳米纯水洗涤以除去残留的盐和过量的吡啶丙醇,制备中间体2。
如图6所示,通过缓慢添加过量HCl(2.0M HCl)从中间体2获得PhIL1,形成第三相。除去该相,并通过旋转蒸发减少成一种油。通过把油加入新鲜等份的二氯甲烷来提纯该油,并后续地用水洗涤。如图6所示,通过把等份的中间体2与乙醇和过量的碘甲烷混合获得PhIL2。将溶液回流5小时,并用二乙醚沉淀产物。
合成PhIL3的方法见图7。把无水1,4–二噁烷添加到3-二甲基氨基-1-丙醇,以形成3-二甲基氨基-1-丙醇溶液。添加金属钠,并温和加热该溶液直至钠消耗。室温下把氯化磷腈三聚体溶液二噁烷中,并添加到3-二甲基氨基-1-丙醇溶液中,以制备中间体1。温和加热5小时后,使溶液过夜冷却。把乙醇、金属钠和无水1,4–二噁烷(300毫升)转化成乙醇钠反应物,并随后添加到该溶液并反应,从而形成中间体2。通过在二氯甲烷中依次的重碳酸盐/水提取来纯化中间体2。然后,中间体与碘甲烷反应,从而制备PhIL3。
实施例2
表征PhIL1和饱和的PhIL1(PhIL1A)
测定了PhIL1的电导率、粘度、闪点和锂盐装载水平。所有溶剂都在真空/氩气烘箱中于60℃和75托(Torr)氩气下干燥1星期,并在使用前保持在氩气干燥箱中。用TOA CM-30R电导率仪测量电导率,且所有的测试都是在氩气干燥箱中在干燥的溶剂上进行的。进行了一系列10个顺序实验,并平均得到报道值。粘度测试是在剑桥仪器(Cambridge Instruments)落锤粘度计上进行的。同样,所有的测试都是在干燥溶剂上进行的,并在氩气干燥箱中进行。进行了一系列8个顺序实验,并平均得到报道值。使用斯塔福斯()系列8封闭杯闪点分析仪测量闪点。在台上进行测试,起始温度大于100℃时使用单一的升温方法。使用干燥的PhIL1在氩气干燥箱中制备室温饱和LiPF6溶液。用LiPF6饱和PhIL1以制备PhIL1A。把过量的电池级LiPF6(购自西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司,未经处理直接使用,只在氩气干燥箱中打开和存放)添加到等份的PhIL1。通过磁力搅拌将该混合物在室温下搅拌3天。沉降溶液,并将含盐溶剂小心地排入独立的容器中。含盐溶液也存放在氩气干燥箱中,直至用于所述的表征实验。用KOH饱和的乙醇消解PhIL1(2.0克)(也称为PhIL1A)一周。然后稀释在KOH/乙醇中的消解样品,以通过ICP-OES分析。LiPF6在PhIL1A中的所测浓度是0.196M。用于PhIL1和PhIL1A的表征数据如下:
在可充电锂离子纽扣电池如2032纽扣电池中测试PhIL1。PhIL1在电解质溶液用作添加剂水平,且就电池容量和阻抗而言测试了它的性能。总的结果表明PhIL1提供以下益处:为减缓测试电池的老化过程,以及得到的电池阻抗一般低于用非离子化磷腈化合物获得的阻抗。
实施例3
密度泛函理论(DFT)模拟
进行密度泛函理论(DFT)计算来研究PhIL1和类似PhIL1化合物的溶剂-到-锂结合能(磷腈环的氮原子和锂阳离子之间的结合能)。吡啶鎓基团的烃接头中的碳原子数目在0碳原子和3碳原子之间变化,以测定对磷腈环的氮原子和锂阳离子之间的相互作用的影响。用高斯(Gaussian)03,B3LYP/6-311G(d,p)基础设定来进行DFT计算。所有的结构都是最小的(没有想象的频率)。氮到锂结合能随烃接头基团中碳原子数目的关系见图8。在50千卡/摩尔处的虚线表示用于碳酸亚乙酯(EC):Li+单一配体结合的氮到锂结合能。
DFT计算表明相互作用的能量降低到小于EC的能量的水平。降低的结合能使用于锂去溶剂化的能量障碍更低,并促进了更低的电荷转移阻抗。
实施例4
PhIL1在可充电锂离子电池中的应用
在包括两种阳极/阴极配对之一的2032-型纽扣电池中测试PhIL1,该PhIL1作为如下文所述的基线电解质中的3%添加剂。阳极/阴极配对之一是LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12(LNMO/LTO),电压范围是2.0V-3.35V,且额定功率估计为1.536mAh/cm2(C/1),以及另一阳极/阴极配对是LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2/石墨(NMC/碳),电压范围是3.0V-4.2V且额定容量是2.4mAh/cm2(C/25)。组装的电池进行常规的形成循环,以制备保护性钝化膜,然后完成循环速率矩阵以研究电池极化和老化。这里把“C”定义为在电池在1小时中(C/1参比)完全放电所取得的额定能量容量,通常是放电容量。因此C/10将代表C/1参比电流的十分之一电流下放电10小时,而3C表示在3倍于C/1参比电流的电流下放电20分钟。循环规程之前或之后,所有的电池都进行电化学阻抗光谱(EIS)。测试协议包括形成循环(3处的C/10),EIS,随后的矩阵C/10,C/3,C/1和3C,全部在30℃下进行。随后进行了在55℃下循环的3C测试,以测定添加剂怎样影响电解质溶液的高温容忍度。
电解质溶液包括基线电解质(BL)作为对照,且电解质溶液包括磷腈离子液体或其它磷腈化合物。基线电解质(BL)包括碳酸亚乙酯(EC)和碳酸乙基甲基酯(EMC)(2:8体积比)和1.2M LiPF6。其它电解质溶液包括在基线电解质(BL)中的标示部分的添加剂(磷腈离子液体或其它磷腈化合物)。SM4,SM6和FM2电解质溶液包括非离子化磷腈化合物作为添加剂,并作为对比。具有LNMO/LTO阳极/阴极配对的2032型纽扣电池的容量结果见图9。与其它磷腈添加剂相比,具有3%PhIL1的纽扣电池在循环套结束时,显示了最高的容量。就容量保留和界面阻抗而言,在锂离子电池中使用PhIL1作为添加剂显示了良好的性能。
具有NMC/碳阳极/阴极配对的2032型纽扣电池的容量结果见图10。对于这种阳极/阴极配对,与其它磷腈添加剂和基线系统相比,具有3%PhIL1的纽扣电池在循环套结束时,显示了最高的容量。
LNMO/LTO阳极/阴极配对的界面阻抗结果见图11A和11B,且NMC/碳阳极/阴极配对的界面阻抗结果见图11C和11D。与其它磷腈添加剂相比,具有3%PhIL1的电池在循环套结束时,通常显示更低的界面阻抗,这与上述容量结果一致。因此,PhIL1是有望用作储能装置中的电解质溶液的化合物。
尽管本发明可以进行大量的改变,采用替代形式,在附图和在本文详述中以示例的方式显示了本发明的特定实施方式。但是,本发明并不限于公开的具体形式。相反,本发明包括落在通过所附权利要求和它们的法律等同体所定义的本发明的范围的所有修改、组合、等效和变体。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.离子液体,其包括:
磷腈化合物,该磷腈化合物包括多个磷氮单元和连接至所述多个磷氮单元各磷原子的至少一种侧基,其中:
该至少一种侧基中的一种侧基包括带正电荷的侧基;
所述多个磷氮单元之一的氮原子是带正电荷的;或者
所述多个磷氮单元之一的磷原子是带正电荷的,
其中所述磷腈离子液体不包括直接连接至磷氮单元的磷原子上的卤素原子。
2.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述带正电荷的侧基包括连接至烃基团的带正电荷的基团,该烃基团连接至选自下组的杂原子:氧原子、硫原子和磷原子,以及该杂原子连接至所述磷氮单元的磷原子。
3.如权利要求2所述的离子液体,其特征在于,所述带正电荷的基团包括芳基胺、脂肪族胺、伯胺、仲胺或叔胺。
4.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述带正电荷的侧基包括二甲基氨基丙氧基或4-吡啶丙氧基。
5.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述磷腈化合物包括以下化学结构
其中各个R1-R3、R5和R6是独立地选自下组的侧基:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基、羧基、氰基、甲酰基、二醇基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基、硫芳烷基、三氟烷基和脲基,R4是伯脂肪族胺、仲脂肪族胺、叔脂肪族胺或芳基胺,X是选自下组的阴离子:四氟硼酸根、六氟磷酸根、二(草酸)硼酸根、六氟砷酸根、六氟锑酸根、四氯铝酸根、硫酸氢根、高氯酸根、甲磺酸、氯离子、溴离子、碘离子,烷基卤化物、VA族元素的全卤化烷基卤化物、三氟甲磺酰基酰亚胺、三氟甲磺酸根和三氟乙酸根。
6.如权利要求5所述的离子液体,其特征在于,R1-R3、R5和R6中的至少一种不包括卤素基团。
7.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述磷腈化合物包括:
,或其组合。
8.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述至少一种侧基独立地选自下组:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基、羧基、氰基、甲酰基、二醇基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基、硫芳烷基、三氟烷基和脲基。
9.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述磷腈化合物包括以下化学结构
其中各个R1-R7是独立地选自下组的侧基:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基、羧基、氰基、甲酰基、二醇基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基、硫芳烷基、三氟烷基和脲基,X是选自下组的阴离子:四氟硼酸根、六氟磷酸根、二(草酸)硼酸根、六氟砷酸根、六氟锑酸根、四氯铝酸根、硫酸氢根、高氯酸根、甲磺酸、氯离子、溴离子、碘离子、烷基卤化物、VA族元素的全卤化烷基卤化物、三氟甲磺酰基酰亚胺、三氟甲磺酸根和三氟乙酸根。
10.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述至少一种侧基包括连接至所述磷氮单元的磷原子的单一侧基。
11.一种电解质溶液,其包括:
至少一种溶剂;以及
如权利要求1-10任一项所述的离子液体。
12.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液包括从约1重量%-约40重量%的所述离子液体。
13.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液包括从约1重量%-约10重量%的所述离子液体。
14.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液包括从大于约40重量%-约99重量%的所述离子液体。
15.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述至少一种溶剂包括碳酸亚乙酯和碳酸乙基甲基酯中的至少一种。
16.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述至少一种溶剂包括有机碳酸酯、酯、醚和硅氧烷中的至少一种。
17.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述离子液体在20℃下的粘度小于或等于约200cP。
18.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液还包括至少一种锂盐。
19.一种储能装置,其包括:
正极电极、负极电极和电解质溶液,所述电解质溶液包括:
至少一种溶剂;
至少一种锂盐;以及
包括多个磷氮单元的离子磷腈化合物,所述磷腈化合物包括:
连接至所述多个磷氮单元的至少一个磷原子的带正电荷的侧基;
所述多个磷氮单元之一上的带正电荷的氮原子;或者
所述多个磷氮单元之一上的带正电荷的磷原子,
其中所述磷腈离子液体不包括直接连接至磷氮单元的磷原子上的卤素原子。
20.如权利要求19所述的储能装置,其特征在于,所述储能装置还包括在所述正极电极和负极电极之间的隔膜。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
根据PCT19条进行修改的说明
申请人提交了根据PCT19修改的一套权利要求,其中修改了待审的权利要求1和19。还在这一并提交19条附信中,更加全面的描述了这些修改。这些修改对说明书和附图没有影响。
Claims (20)
1.离子液体,其包括:
磷腈化合物,该磷腈化合物包括多个磷氮单元和连接至所述多个磷氮单元各磷原子的至少一种侧基,其中:
该至少一种侧基中的一种侧基包括带正电荷的侧基;
所述多个磷氮单元之一的氮原子是带正电荷的;或者
所述多个磷氮单元之一的磷原子是带正电荷的。
2.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述带正电荷的侧基包括连接至烃基团的带正电荷的基团,该烃基团连接至选自下组的杂原子:氧原子、硫原子和磷原子,以及该杂原子连接至所述磷氮单元的磷原子。
3.如权利要求2所述的离子液体,其特征在于,所述带正电荷的基团包括芳基胺、脂肪族胺、伯胺、仲胺或叔胺。
4.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述带正电荷的侧基包括二甲基氨基丙氧基或4-吡啶丙氧基。
5.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述磷腈化合物包括以下化学结构
其中各个R1-R3、R5和R6是独立地选自下组的侧基:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基、羧基、氰基、甲酰基、二醇基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基、硫芳烷基、三氟烷基、和脲基,R4是伯脂肪族胺、仲脂肪族胺、叔脂肪族胺或芳基胺,X是选自下组的阴离子:四氟硼酸根、六氟磷酸根、二(草酸)硼酸根、六氟砷酸根、六氟锑酸根、四氯铝酸根、硫酸氢根、高氯酸根、甲磺酸、氯离子、溴离子、碘离子、烷基卤化物VA族元素的全卤化烷基卤化物、三氟甲磺酰基酰亚胺、三氟甲磺酸根和三氟乙酸根。
6.如权利要求5所述的离子液体,其特征在于,R1-R3、R5和R6中的至少一种不包括卤素基团。
8.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述至少一种侧基独立地选自下组:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基、羧基、氰基、甲酰基、二醇基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基、硫芳烷基、三氟烷基和脲基。
9.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述磷腈化合物包括以下化学结构
其中各个R1-R7是独立地选自下组的侧基:氢、酰基、酰氨基、酰氧基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烷基芳基氨基、二烷基氨基、烷硫基、烷芳基硫基、芳基、芳基氨基、二芳基氨基、芳氧基、芳烷基、烷芳基、芳烷氧基、烷芳氧基、芳硫基、芳硫基酰基、氨基酸基团、氨基甲酰基、碳酰氨基、羧基、氰基、甲酰基、二醇基、杂烷基、杂芳烷基、杂芳基、羟基、硝基、氧基(脂肪族)、氧基(脂肪族)羟基、氧基(烷基)羟基、氧羰基、氧基磺酰基、全氟烷基、磷酸基、糖基、氨磺酰基、氨磺酰氨基、磺酰基氨基、磺酰基、亚砜基、硫基、硫烷芳基、硫芳烷基、三氟烷基和脲基,X是选自下组的阴离子:四氟硼酸根、六氟磷酸根、二(草酸)硼酸根、六氟砷酸根、六氟锑酸根、四氯铝酸根、硫酸氢根、高氯酸根、甲磺酸、氯离子、溴离子、碘离子、烷基卤化物、VA族元素的全卤化烷基卤化物、三氟甲磺酰基酰亚胺、三氟甲磺酸根和三氟乙酸根。
10.如权利要求1所述的离子液体,其特征在于,所述至少一种侧基包括连接至所述磷氮单元的磷原子的单一侧基。
11.一种电解质溶液,其包括:
至少一种溶剂;以及
如权利要求1-10任一项所述的离子液体。
12.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液包括从约1重量%-约40重量%的所述离子液体。
13.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液包括从约1重量%-约10重量%的所述离子液体。
14.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液包括从大于约40重量%-约99重量%的所述离子液体。
15.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述至少一种溶剂包括碳酸亚乙酯和碳酸乙基甲基酯中的至少一种。
16.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述至少一种溶剂包括有机碳酸酯、酯、醚和硅氧烷中的至少一种。
17.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述离子液体在20℃下的粘度小于或等于约200cP。
18.如权利要求11所述的电解质溶液,其特征在于,所述电解质溶液还包括至少一种锂盐。
19.一种储能装置,其包括:
正极电极、负极电极和电解质溶液,所述电解质溶液包括:
至少一种溶剂;
至少一种锂盐;以及
包括多个磷氮单元的离子磷腈化合物,所述磷腈化合物包括:
连接至所述多个磷氮单元的至少一个磷原子的带正电荷的侧基;
所述多个磷氮单元之一上的带正电荷的氮原子;或者
所述多个磷氮单元之一上的带正电荷的磷原子。
20.如权利要求19所述的储能装置,其特征在于,所述储能装置还包括在所述正极电极和负极电极之间的隔膜。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/253,707 | 2011-10-05 | ||
US13/253,707 US9206210B2 (en) | 2011-10-05 | 2011-10-05 | Ionic liquids, electrolyte solutions including the ionic liquids, and energy storage devices including the ionic liquids |
PCT/US2012/056838 WO2013052294A1 (en) | 2011-10-05 | 2012-09-24 | Ionic liquids, electrolyte solutions including the ionic liquids, and energy storage devices including the ionic liquids |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103842367A true CN103842367A (zh) | 2014-06-04 |
Family
ID=48042294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201280048753.9A Pending CN103842367A (zh) | 2011-10-05 | 2012-09-24 | 离子液体、包括该离子液体的电解质溶液和包括该离子液体的储能装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US9206210B2 (zh) |
EP (1) | EP2764003B1 (zh) |
JP (1) | JP2014531731A (zh) |
KR (1) | KR20140072880A (zh) |
CN (1) | CN103842367A (zh) |
WO (1) | WO2013052294A1 (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104485454A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 天能电池集团有限公司 | 铅酸蓄电池正极铅膏 |
CN107615556A (zh) * | 2015-03-26 | 2018-01-19 | 巴斯夫公司 | 电解质和金属氢化物电池 |
CN109776613A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-21 | 顺德职业技术学院 | 具有β晶诱导成核作用的环三磷腈阻燃剂及其合成方法 |
CN115160371A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-11 | 华润化学材料科技股份有限公司 | 一种氮磷协同的离子型阻燃剂及其制备方法与应用 |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8153435B1 (en) | 2005-03-30 | 2012-04-10 | Tracer Detection Technology Corp. | Methods and articles for identifying objects using encapsulated perfluorocarbon tracers |
US9206210B2 (en) * | 2011-10-05 | 2015-12-08 | Battelle Energy Alliance, Llc | Ionic liquids, electrolyte solutions including the ionic liquids, and energy storage devices including the ionic liquids |
CN105247725A (zh) * | 2013-05-14 | 2016-01-13 | 梅森·库尔特·哈路普 | 氟化磷腈在锂离子电池中用作电解质添加剂和助溶剂 |
US9761910B2 (en) | 2014-05-23 | 2017-09-12 | Battelle Energy Alliance, Llc | Electrolyte solutions including a phosphoranimine compound, and energy storage devices including same |
US20160141727A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Basf Corporation | Electrolytes and Metal Hydride Batteries |
US10243240B2 (en) | 2014-11-13 | 2019-03-26 | Basf Corporation | Electrolytes and metal hydride batteries |
JP6437392B2 (ja) * | 2015-02-06 | 2018-12-12 | デクセリアルズ株式会社 | 磁気記録媒体用潤滑剤、及び磁気記録媒体 |
WO2016160703A1 (en) | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Harrup Mason K | All-inorganic solvents for electrolytes |
US10367229B2 (en) | 2015-08-04 | 2019-07-30 | Battelle Energy Alliance, Llc | Phosphoranimine compounds, electrolyte solutions including a phosphoranimine compound, and energy storage devices including same |
CN105161764B (zh) * | 2015-09-25 | 2018-07-27 | 江苏华东锂电技术研究院有限公司 | 锂硫电池电解液及其制备方法,以及锂硫电池 |
KR102477372B1 (ko) | 2016-04-01 | 2022-12-13 | 놈스 테크놀로지스, 인크. | 인을 함유하는 개질된 이온성 액체 |
US10707531B1 (en) | 2016-09-27 | 2020-07-07 | New Dominion Enterprises Inc. | All-inorganic solvents for electrolytes |
EP3656010A4 (en) | 2017-07-17 | 2021-08-11 | Nohms Technologies, Inc. | ELECTROLYTES CONTAINING PHOSPHORUS |
GB2571910A (en) * | 2017-12-21 | 2019-09-18 | Continental automotive systems inc | Laser ablation for wire bonding on organic solderability preservative surface |
CN110204731B (zh) * | 2019-05-27 | 2021-06-29 | 台州学院 | 一种含离子液体的纳米磷腈微球及其制备方法和应用 |
CN113121602B (zh) * | 2019-12-30 | 2023-03-24 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种磷腈基磷酸酯添加剂和制备方法及锂电池电解液 |
US20240049483A1 (en) * | 2020-09-03 | 2024-02-08 | The Regents Of The University Of California | Pressure sensor device with organic electrochemical transistors |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1380880A (zh) * | 2000-04-20 | 2002-11-20 | 三井化学株式会社 | 取代芳香化合物的制备方法 |
CN1572754A (zh) * | 2003-06-12 | 2005-02-02 | 三井化学株式会社 | 用取代基取代卤素原子的有机化合物的制造方法 |
JP2006036709A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Mitsui Chemicals Inc | イオン液体 |
CN101336495A (zh) * | 2005-12-26 | 2008-12-31 | 株式会社普利司通 | 电波用非水电解液和包含其的非水电解液电池以及双电层电容器用电解液和包含其的双电层电容器 |
KR20080113968A (ko) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 고체 고분자 전해질 및 이를 이용한 리튬 이차전지 |
JP2010270077A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Bridgestone Corp | イオン液体及びその製造方法 |
US20110177428A1 (en) * | 2010-01-20 | 2011-07-21 | Ut-Battelle, Llc | Superbase-Derived Protic Ionic Liquids |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4314503B2 (ja) | 1999-08-04 | 2009-08-19 | 株式会社豊田中央研究所 | リチウム二次電池 |
JP4512233B2 (ja) | 2000-05-26 | 2010-07-28 | ソニー株式会社 | 非水電解液電池 |
US7297289B2 (en) | 2001-03-26 | 2007-11-20 | Nisshinbo Industries, Inc. | Ionic liquids, electrolyte salts for storage device, electrolytic solution for storage device, electric double layer capacitor, and secondary battery |
DE60314433T2 (de) | 2002-09-20 | 2008-02-14 | Nisshinbo Industries, Inc. | Zusammensetzung für polyelektrolyte,polyelektrolyte,elektrische doppelschichtkondensatoren und sekundärzellen mit wasserfreiem elektrolyt |
AU2003901144A0 (en) | 2003-03-13 | 2003-03-27 | Monash University School Of Chemistry | Room temperature ionic liquid electrolytes for lithium secondary batteries |
US7582380B1 (en) | 2004-04-08 | 2009-09-01 | Electrochemical Systems, Inc. | Lithium-ion cell with a wide operating temperature range |
US7824800B1 (en) | 2004-04-08 | 2010-11-02 | Electrochemical Systems, Inc. | Lithium-ion cell with a wide operating temperature range |
US7285362B2 (en) | 2004-05-17 | 2007-10-23 | Battelle Energy Alliance, Llc | Safe battery solvents |
JP4939836B2 (ja) | 2005-11-08 | 2012-05-30 | 株式会社ブリヂストン | イオン性化合物 |
JP5134783B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2013-01-30 | 株式会社ブリヂストン | 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液電池 |
JP4435113B2 (ja) | 2006-05-30 | 2010-03-17 | 株式会社東芝 | 非水電解質電池 |
FR2917537B1 (fr) | 2007-06-15 | 2009-09-25 | Saft Groupe Sa | Accumulateur lithium-ion contenant un electrolyte comprenant un liquide ionique |
JP2010027007A (ja) | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Canon Inc | 処理装置、要求装置、及びそれらの処理方法 |
US20110236765A1 (en) | 2009-09-02 | 2011-09-29 | Toru Matsui | Nonaqueous solvent, and nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous secondary battery that use nonaqueous solvent |
US9206210B2 (en) * | 2011-10-05 | 2015-12-08 | Battelle Energy Alliance, Llc | Ionic liquids, electrolyte solutions including the ionic liquids, and energy storage devices including the ionic liquids |
CN105247725A (zh) * | 2013-05-14 | 2016-01-13 | 梅森·库尔特·哈路普 | 氟化磷腈在锂离子电池中用作电解质添加剂和助溶剂 |
-
2011
- 2011-10-05 US US13/253,707 patent/US9206210B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-09-24 EP EP12838450.0A patent/EP2764003B1/en active Active
- 2012-09-24 WO PCT/US2012/056838 patent/WO2013052294A1/en active Application Filing
- 2012-09-24 JP JP2014534590A patent/JP2014531731A/ja active Pending
- 2012-09-24 CN CN201280048753.9A patent/CN103842367A/zh active Pending
- 2012-09-24 KR KR1020147008631A patent/KR20140072880A/ko not_active Application Discontinuation
-
2015
- 2015-11-02 US US14/930,248 patent/US20160056506A1/en not_active Abandoned
-
2017
- 2017-03-09 US US15/454,166 patent/US20170179530A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1380880A (zh) * | 2000-04-20 | 2002-11-20 | 三井化学株式会社 | 取代芳香化合物的制备方法 |
CN1572754A (zh) * | 2003-06-12 | 2005-02-02 | 三井化学株式会社 | 用取代基取代卤素原子的有机化合物的制造方法 |
JP2006036709A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Mitsui Chemicals Inc | イオン液体 |
CN101336495A (zh) * | 2005-12-26 | 2008-12-31 | 株式会社普利司通 | 电波用非水电解液和包含其的非水电解液电池以及双电层电容器用电解液和包含其的双电层电容器 |
KR20080113968A (ko) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 고체 고분자 전해질 및 이를 이용한 리튬 이차전지 |
JP2010270077A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Bridgestone Corp | イオン液体及びその製造方法 |
US20110177428A1 (en) * | 2010-01-20 | 2011-07-21 | Ut-Battelle, Llc | Superbase-Derived Protic Ionic Liquids |
Non-Patent Citations (11)
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104485454A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 天能电池集团有限公司 | 铅酸蓄电池正极铅膏 |
CN107615556A (zh) * | 2015-03-26 | 2018-01-19 | 巴斯夫公司 | 电解质和金属氢化物电池 |
CN109776613A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-21 | 顺德职业技术学院 | 具有β晶诱导成核作用的环三磷腈阻燃剂及其合成方法 |
CN115160371A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-11 | 华润化学材料科技股份有限公司 | 一种氮磷协同的离子型阻燃剂及其制备方法与应用 |
CN115160371B (zh) * | 2022-08-11 | 2024-05-17 | 华润化学材料科技股份有限公司 | 一种氮磷协同的离子型阻燃剂及其制备方法与应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2764003A4 (en) | 2015-05-13 |
US20170179530A1 (en) | 2017-06-22 |
US20130089793A1 (en) | 2013-04-11 |
EP2764003B1 (en) | 2017-01-04 |
JP2014531731A (ja) | 2014-11-27 |
KR20140072880A (ko) | 2014-06-13 |
WO2013052294A1 (en) | 2013-04-11 |
EP2764003A1 (en) | 2014-08-13 |
US20160056506A1 (en) | 2016-02-25 |
US9206210B2 (en) | 2015-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103842367A (zh) | 离子液体、包括该离子液体的电解质溶液和包括该离子液体的储能装置 | |
Rollins et al. | Fluorinated phosphazene co-solvents for improved thermal and safety performance in lithium-ion battery electrolytes | |
EP4106070A1 (en) | Phosphorus-containing electrolytes | |
EP2714698B1 (en) | Compounds containing hydrido-tricyano-borate anions | |
EP1956026B1 (en) | Ionic liquid containing phosphonium cation having p-n bond and method for producing same | |
US10367229B2 (en) | Phosphoranimine compounds, electrolyte solutions including a phosphoranimine compound, and energy storage devices including same | |
EP2834251B1 (en) | Ionic compounds having a silyloxy group | |
EP3201209A1 (en) | Functionalized silanes and electrolyte compositions and electrochemical devices containing them | |
CN109196707A (zh) | 杂环离子液体 | |
CN110892568A (zh) | 改性三嗪功能性化合物 | |
US20110070486A1 (en) | Ionic liquid | |
JP3728236B2 (ja) | テトラキスフルオロアルキルホウ酸塩およびそれらの導電性塩としての使用 | |
US20010033964A1 (en) | Alkylspiroborate salts for use in electrochemical cells | |
JP2016522970A (ja) | 電解質添加剤及び共溶媒としてリチウムイオンバッテリーに使用するためのフッ素化ホスファゼン | |
JP2005500432A (ja) | 高分子電解質及びそのガルヴァーニ電池における使用 | |
JP2015149234A (ja) | 電池用非水電解液、及びリチウム二次電池 | |
Harrup et al. | Unsaturated phosphazenes as co-solvents for lithium-ion battery electrolytes | |
WO2021086485A1 (en) | Liquid and solid electrolytes with lithium-fluorine solvation structure for lithium batteries | |
US9761910B2 (en) | Electrolyte solutions including a phosphoranimine compound, and energy storage devices including same | |
CN110892567A (zh) | 含有三嗪的改性离子液体 | |
JP2002260729A (ja) | 非水電解液用電解質 | |
JP5227524B2 (ja) | S−n結合を含むスルホニウムカチオンを有するイオン液体およびその製造方法 | |
CN114335733A (zh) | 一种磷酸硅烷胺类添加剂、锂离子电池用高安全电解液及锂离子电池 | |
Schulz | Novel conducting salts for rechargeable lithium-ion batteries based on the difluorophosphato ligand | |
CN106716703A (zh) | 电化学电池,适合填充电化学电池的电解质,电化学电池的制备方法和运行方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20180309 |