CN107636871A - 用于锂电池的取代异恶唑 - Google Patents

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Abstract

一种含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，其中R1、R2和R3相互独立地选自H、C1‑C12烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C12烯基、C2‑C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5‑C12(杂)芳基和C6‑C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；R’和R”相互独立地选自H和C1‑C6烷基；其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1‑C12烷基。

Description

用于锂电池的取代异恶唑
技术领域
本发明涉及含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，式(I)的化合物作为添加剂在电化学电池中的应用，以及含有这些电解质组分的电化学电池，其中，R1、R2和R3定义如下。
背景技术
电能储存依然是一项关注度越来越高的主题。电能的有效储存能够允许在其方便时产生电能，当需要时可以使用。二次电化学电池由于具备化学能和电能可逆转换(可充电(rechargeability))的能力，其非常符合这个目的。二次锂电池由于锂离子的原子量小、可获得高电池电压(通常3-4V)，其与其它电池系统相比，能提供高能量密度和比能，因此，二次锂电池在电能储存上获得了特别的关注。由于这个原因，这些系统作为能源广泛地用于许多诸如手机、笔记本电脑、迷你照相机等便携式电子设备中。
在二次锂电池中，诸如锂离子电池，有机碳、醚、酯和离子液体被用作足够极性的溶剂。最先进的锂离子电池基本都含有不同有机非质子溶剂组成的溶剂混合物而不是单独的溶剂。
锂离子电池充放电过程中，在不同电池电位会发生各种反应。众所周知，在锂离子电池第一次充电过程中(也被称作“形成(formation)”)，通常在负电极表面会形成电绝缘膜。这个膜一般被称作固体电解质界面膜(SEI)，由诸如溶剂(如碳、醚和酯)和阳极表面导电盐(尤其是当阳极活性材料是一种如石墨碳质材料时)的电解液配方成分还原分解形成的。SEI能渗透锂离子，通过避免与阳极直接接触防止电解质进一步还原，反之亦然。为了形成SEI，来自阴极的一定量的可用锂被不可逆的消耗了，并且其不能再循环应用。某些在阳极表面容易减少的合适的化合物的加入可能会对SEI的结构和性能产生重大影响，导致形成与基础配方产生的膜性质不同的膜。使用这些合适的化合物也有可能减少不可逆消耗锂的量，如此提高电池容量。SEI对电化学或光电器件的循环稳定性、储存寿命(calendarageing)和耐用性(耐高电流)影响很大。不同的SEI形成添加剂是公知的，如异恶唑。
US6,846,594B2公开了一种锂二次电池，其包括：含有能够可逆嵌/脱锂离子(intercalation/deintercalationoflithiumions)的材料作为正极活性材料的正极、含有能够可逆嵌/脱(intercalation/deintercalation)锂离子的材料作为负极活性材料的阴极、含有锂盐的电解质、含有至少有一种碳酸酯的有机溶剂，至少一种芳香烃溶剂的溶剂，以及异恶唑，其中，异恶唑比电解质有机溶剂更早分解形成有机SEI膜。
US4,489,144公开了一种含有有机电解质的非水电池，有机电解质含有5-甲基异恶唑或3,5-二甲基异恶唑，其中加入异恶唑是为了减少不需要的活性物质或杂质，其会导致电池初始开路电压值高。
尽管已经知道了用于提高电化学电池性能的添加剂，仍然需要其他的添加剂用于提高电化学电池的性质和性能(propertiesand performance)，如电化学电池的长寿命周期(longcyclelifetime)、循环稳定性(cyclestability)、倍率容量(ratecapability)和储存稳定性(storage stability)，如获得储存后高容量保持率(capacityretention)。本发明的目的在于提供电化学电池的其他添加剂，其能提高电化学电池的性质和性能，还在于提供电解质组分和表现出长寿命周期、高循环稳定性、强倍率容量和高温储存后容量保持率高的电化学电池。
发明内容
上述目的通过使用式(I)化合物完成，
其中，R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C12烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；
R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基；
其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基；
作为用于电化学电池的电解质组分的添加剂，尤其是作为电解质组分中或为了制造电化学电池的SEI形成添加剂，及通过含有式(I)中至少一种化合物的电解质组分和通过含有该电解质组分的电化学电池。
含有电解质组分的电化学电池在充电状态高温下储存后表现出很好的容量保持率(capacityretention)和放电能力(ratecapability)，电解质组分包括通式(I)的化合物。
具体实施方式
以下对本发明进行详细介绍。
本发明的一个方面涉及含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，
其中，R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C12烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；
R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基；
其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基。
此处使用的术语“C1-C12烷基”是指有1到12个碳原子、一个自由价的直链或支链的饱和烃类，包括诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、2,2-二甲基丙基、正己基、异己基、2-乙基己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、正癸基等。优选为C1-C10烷基，更优选为C1-C6烷基，更优选为C1-C4烷基，最优选为甲基、乙基、正丙基和异丙基。
此处使用的术语“C3-C6(杂)环烷基”是指饱和的3-6元有一个自由价的碳氢环，其中饱和环的一个或多个C原子可以相互独立地被选自N、S、O和P的杂原子取代。C3-C6(杂)环烷基的例子为环丙基、环氧乙烷基、环戊基、吡咯烷基、环己基、哌啶基和吗啉基。
此处使用的术语“C2-C12烯基”是指有2到12个碳原子、一个自由价的不饱和直链或支链碳氢化合物。不饱和是指烯基含有至少一个C-C双键。C2-C12烯基包括例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-正丁烯基、2-正丁烯基、异丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、1-庚烯基、1-辛烯基、1-壬烯基、1-正癸烯基等。优选C2-C10烯基，更优选C2-C6烯基，更优选C2-C4烯基，特别地乙烯基和1-丙烯-3-基(烯丙基)。
此处使用的术语“C2-C12炔基”是指有2到12个碳原子、一个自由价的不饱和的直链或支链碳氢化合物，其中碳氢基团含有至少一个C-C三键。C2-C12炔基包括例如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-正丁炔基、2-正丁炔基、异丁炔基、1-戊炔基、1-己炔基、-庚炔基、1-辛炔基、1-壬炔基、1-正癸炔基等。优选C2-C10炔基，更优选C2-C6炔基，更优选C2-C4炔基，特别地优选乙炔基和1-丙炔-3-基(炔丙基)。
此处使用的术语“C5-C12(杂)芳基”是指有一个自由价的芳香族5-12元碳氢环或稠环，其中芳香环的一个或多个C原子可相互独立地被选自N、S、O和P的杂原子替换。C5-C12(杂)芳基的例子为呋喃基、吡啶基、苯基和萘基。优选苯基。
此处使用的术语“C6-C24(杂)芳烷基”是指由一个或多个C1-C6烷基取代的芳香族5-12元芳香族碳氢环或稠芳香环，其中芳香环的一个或多个C原子可以相互独立地被选自N、S、O和P的杂原子替换。C6-C24(杂)芳烷基总共包括6-24个C原子及一个自由价。自由价可位于(杂)芳香环或C1-C6烷基上，如C6-C24(杂)芳烷基可通过(杂)芳烷基的芳香部分或烷基部分结合。C6-C24(杂)芳烷基的例子为甲基苯基、2-甲基呋喃基、3-乙基吡啶基、1,2-二甲基苯基、1,3-二甲基苯基、1,4-二甲基苯基、2-乙基苯基等。
短语“其中R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基”是指R1、R2和R3中的至少一个与H和C1-C12烷基不同，例如式(I)化合物至少一次被不同于C1-C12烷基的取代基替换，而选自上述取代基。
优选地，R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C6烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代，其中R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C6烷基。更优选地，R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C6烷基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基，其中烷基和(杂)芳基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代，其中R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C6烷基。
R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基，优选地R’和R”相互独立地选自H和C1-C4烷基，更优选地R’和R”是H。
根据本发明的另一实施例，R1、R2和R3中的至少一个是CN。
根据本发明的另一实施例，R1、R2和R3中的至少一个是CHO。
根据本发明的另一实施例，R1、R2和R3中的至少一个是C5-C12(杂)芳基或C6-C24(杂)芳烷基，其可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代，其中优选地R’和R”是H。更优选地R1、R2和R3中的至少一个是C5-C12(杂)芳基。
根据本发明的另一实施例，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基，剩余R1、R2和R3中的至少一个不是H。这是指式(I)被取代了至少两次，其中一个取代基不是C1-C12烷基。式(I)化合物的例子是5-氨基-3-苯基异恶唑和3-氨基-5-甲基异恶唑，其中R1、R2和R3中的一个不是H或C1-C12烷基，剩余R1、R2和R3中的一个不是H。优选地R1、R2和R3中的至少一个是NR’R”，剩余R1、R2和R3中的至少一个不是H。
根据本发明的另一实施例，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基，R1、R2和R3的剩余两个不是H。这是指式(I)被取代了三次，其中取代基中的一个不是C1-C12烷基。式(I)化合物的一个例子是5-氨基-3-甲基-4-异恶唑腈，其中R1、R2和R3中的一个不是H或C1-C12烷基，R1、R2和R3的剩余两个不是H。
式(I)的例子为3-氨基-5-甲基异恶唑、5-氨基-3-苯基异恶唑和5-氨基-3-甲基-4-异恶唑腈。
基于电解质组分的总重，式(I)中的至少一种化合物在电解质组分中通常在0.01至5质量％的浓度范围；优选地基于电解质组分的总重，在0.025至2.5质量％的范围，更优选地在0.05至1质量％范围。
根据本发明的一个方面，如上所述、或被描述为优选，式(I)化合物作为添加剂用于电化学电池的电解质组分，特别优选地式(I)化合物被用作SEI形成添加剂用于电化学电池的电解质组分。
SEI形成添加剂对于本领域技术人员是公知的。根据本发明，SEI形成添加剂是一种化合物，其在电极上分解以在电极上形成保护层，可防止电解液和/或电极分解。用这种方式，电池的寿命会极大地被延长。优选地SEI形成添加剂在阳极形成保护层。本发明文中的阳极被定义为电池的负极。优选地，相对于Li+/Li氧化还原电对，阳极的还原电位为1V或更少，如石墨阳极。为了确认一种化合物是否适合作为阳极膜形成添加剂，准备的电化学电池可包括石墨电极和含锂阴极，例如钴酸锂，及含有少量所述化合物的电解液，化合物的量通常是电解质组分的0.01至10质量％，优选电解质组分的0.05至5质量％。
在阳极和阴极之间应用小电流，阳极电位能从开路电位(OCP)变至接近Li/Li+氧化还原电位(如0.005VLi)。电解质溶液组分的还原过程将在电池微分容量图(differentialcapacityplot)中显示为峰(电位相比于电位的容量导数)。起始电位、峰值强度以及这些峰值的面积可以被用来确定添加剂是否可以被认为是SEI形成添加剂。当将基本电解质配方的微分容量图与加了添加剂的配方的微分容量图进行比较时，理想的SEI形成添加剂在第一个循环中具有与基本电解质配方的相似强度和面积的还原峰(通常是在更高的电压下)。进一步地，基本电解质配方的峰值强度应被大幅降低或在本质上地大幅修改。如果这些条件都满足，这种化合物可被认为是SEI形成添加剂。一些效率较低的SEI形成添加剂可能有更高的峰强度和更大的峰面积，但标准溶液峰强度的降低/修改应该总是存在。
因此，当式(I)中一种化合物被用作电解质组分，基于电解质组分的总重，式(I)化合物在电解质组分中的浓度通常是0.01至5质量％，优选0.025至2.5质量％，最优选0.05至1质量％。通常式(I)化合物在电解质组分制备时或制好后以理想用量加入电解质组分中。
以化学的角度看，电解质组分是任一种包括自由离子的组分，因此是可导电的。最典型的电解质组分是离子溶液，尽管熔化电解质成分和固体电解质成分同样可以。因此本发明的电解质组分是可导电的介质，主要是由于至少一种物质以溶解或熔化状态存在，即：离子种类的移动所致的导电性。
本发明的电解质组分在工作状态优选液体，更优选1bar、25℃的液体，更优选电解质组分是1bar、-15℃的液体，特别地电解质组分是1bar、-30℃的液体，最优选电解质组分是1bar、-50℃的液体。
电解质组分优选含有至少一种非质子有机溶剂，更优选含有至少两者非质子有机溶剂。根据本发明的一个实施例，电解质组分含有最多十种非质子有机溶剂。
至少一种非质子有机溶剂优选自环状和脂肪的有机碳酸酯、双-C1-C10-烷基醚、双-C1-C4-烷基-C2-C6-亚烷基醚和聚醚、环醚、环状和脂肪的缩醛和缩酮、原甲酸酯(orthocarboxylicacidsesters)、环状和脂肪的羧酸酯、环状和脂肪的砜类、环状和脂肪的腈和二腈。
更优选地至少一种非质子有机溶剂选自环状和脂肪的有机碳酸酯、双-C1-C10-烷基醚、双-C1-C4-烷基-C2-C6-亚烷基醚和聚醚、环状和脂肪的缩醛和缩酮、环状和脂肪的羧酸酯，更优选地电解质组分含有至少一种选自环状和脂肪的有机碳酸酯的非质子有机溶液，更优选地电解质组分含有至少两种选自环状和脂肪的有机碳酸酯的非质子有机溶液，特别优选地电解质组分含有至少一种选自环状碳酸酯的非质子有机溶液和至少一种选自脂肪的碳酸酯的非质子有机溶液。
非质子有机溶液可以是部分卤代的，例如部分被氟化、氯化或溴化，优选部分被氟化。“部分卤代”指各自分子的一个或多个H被卤原子(如F、Cl或Br)取代。优选被F取代。至少一种溶液可选自部分卤代和非卤代非质子有机溶剂，即：电解质组分可含有部分卤代和非卤代非质子有机溶剂的混合物。
环状碳酸酯的例子为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和丁烯碳酸酯(BC)，其中亚烷基链的一个或多个H可被F和/或C1-C4烷基取代，如4-甲基碳酸亚乙酯、乙烯基氟碳酸酯(FEC)和顺式及反式二氟乙烯碳酸酯。优选环状碳酸酯为碳酸亚乙酯、乙烯基氟碳酸酯和碳酸丙烯酯，特别地为碳酸亚乙酯。
脂肪的碳酸酯的例子为双-C1-C10-碳酸烷基酯，其中每个烷基相互独立地优选自双-C1-C4-碳酸烷基酯。例子有如碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和甲基丙基碳酸酯。优选脂肪的碳酸酯为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)何碳酸二甲酯(DMC)。
本发明的一个实施例中，电解质组分含有质量比从1:10至10:1的脂肪的有机碳酸酯和环状有机碳酸酯的混合物，优选质量比为3:1至1:1。
根据本发明双-C1-C10-碳酸烷基酯的每个烷基都相互独立地进行选择。双-C1-C10-碳酸烷基酯的例子为二甲基乙醚、乙基甲基醚、乙醚、甲丙醚、二异丙基醚、二正丁基醚。
双-C1-C4-烷基-C2-C6-亚烷基醚的例子为1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、二甘醇二甲醚(缩二乙二醇二甲醚)、三甘醇二甲醚(三乙二醇二甲醚)、四甘醇二甲醚(四乙二醇二甲醚)和二乙基乙二醇二乙醚。
合适的聚醚的例子为聚二醇，优选聚-C1-C4-二元醇，更优选聚乙二醇。聚乙二醇可包括摩尔百分量(mol％)高达20％的一个或多个共聚形式的C1-C4-二元醇。聚二醇优选为二甲基的或二乙基的封端聚二醇。合适的聚二醇和更合适的聚乙二醇的摩尔质量Mw可至少为400g/mol。合适的聚二醇和更合适的聚乙二醇的摩尔质量Mw可高达5000000g/mol，优选高达2000000g/mol。
环醚的例子为1,4-二氧六环、四氢呋喃及其衍生物，如2-甲基四氢呋喃。
脂肪的缩醛的例子为1,1-二甲氧甲烷和1,1-二乙氧基甲烷。环状缩醛的例子为1,3-二氧六环、1,3-二氧戊环及其衍生物，如甲基二氧戊环。
脂肪的原甲酸酯的例子为三-C1-C4-烷氧基甲烷，尤其是三甲氧基甲烷和三乙氧基甲烷。合适的环状原甲酸酯的例子为1,4-二甲基-3,5,8-三氧杂双环[2.2.2]辛烷和4-乙基1-甲基-3,5,8-三氧杂双环[2.2.2]辛烷。
脂肪的羧酸酯的例子为甲酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸甲酯和二羧酸酯，如丙二酸二甲酯。环状羧酸酯(内酯)的例子为γ-丁内酯。
环状和脂肪的砜类的例子为乙基甲基砜、二甲基砜和四氢噻吩-S-S-二氧化物(环丁砜)。
环状和脂肪的腈和二腈的例子为己二腈、乙腈、丙腈和丁腈。
本发明的电解质组分通常含有至少一种导电盐。电解质组分作为一种介质，该介质可以转移参与电化学电池中发生的电化学反应的离子。在电解质中的导电盐通常溶于非质子有机溶剂。优选的导电盐为锂盐。导电盐优选自如下基团，含有：
Li[F6-xP(CyF2y+1)x]，其中，x是范围从0到6的整数，y是范围从1到20的整数；
Li[B(RI)4]、Li[B(RI)2(ORIIO)]和Li[B(ORIIO)2]，其中每个RI相互独立地选自F、Cl、Br、I、C1-C4烷基、C2-C4烯基、C2-C4炔基、OC1-C4烷基、OC2-C4烯基和OC2-C4炔基，其中烷基、烯基和炔基可被一个或多个ORIII取代，其中RIII选自C1-C6烷基、C2-C6烯基和C2-C6炔基；和
(ORIIO)是衍生自1,2-或1,3-二醇、1,2-或1,3-二羧酸或1,2-或1,3-羟基羧酸的二价基团，其中二价基团通过两个氧原子与中心B原子形成5元或6元环；
LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、Li2SiF6、LiSbF6、LiAlCl4、Li(N(SO2F)2)、四氟(草酸)磷酸锂、草酸锂；和
通式为Li[Z(CnF2n+1SO2)m]的盐，其中m和n定义如下：
当Z选自氧和硫时m＝1，
当Z选自氮和磷时m＝2，
当Z选自碳和硅时m＝3，和
n是范围从1到20的整数。
合适的1,2-或1,3-二醇，其衍生物为二价基团(ORIIO)，可以为脂肪族的或芳香族的，可以选自，如1,2-苯二酚、丙烷-1,2-二醇、丁烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、丁烷-1,3-二醇、环己基-反式-1,2-二醇和萘-2,3-二醇，其可有选择地被一个或多个F和/或至少一个直链或支链的非氟化、部分氟化或完全氟化的C1-C4烷基取代。这样的1,2-或1,3-二醇的一个例子为1,1,2,2-四(三氟甲基)-1,2-乙二醇。
“完全氟化的C1-C4烷基”是指烷基所有的H原子都被F取代了。
合适的1,2-或1,3-二羧酸，其衍生物为二价基团(ORIIO)，可以为脂肪族的或芳香族的，例如草酸、丙二酸(丙烷-1,3-二羧酸)、邻苯二甲酸或间苯二甲酸，优选草酸。1,2-或1,3-二羧酸可选择地被一个或多个F和/或至少一个直链或支链的非氟化、部分氟化或完全氟化的C1-C4烷基取代。
合适的1,2-或1,3-羟基羧酸，其衍生物为二价基团(ORIIO)，可以为脂肪族的或芳香族的，例如水杨酸、四氢化水杨酸、羟基丁二酸和2-羟基乙酸，其可有选择地被一个或多个F和/或至少一个直链或支链的非氟化、部分氟化或完全氟化的C1-C4烷基取代。这样的1,2-或1,3-羟基羧酸的一个例子为2,2-双(三氟甲基)-2-羟基-乙酸。
Li[B(RI)4]、Li[B(RI)2(ORIIO)]和Li[B(ORIIO)2]例子为LiBF4、二氟草酸硼酸锂和二草酸硼酸锂。
优选地，至少一种导电盐选自LiPF6、LiBF4和LiPF3(CF2CF3)3，更优选地导电盐选自LiPF6和LiBF4，最优选地导电盐为LiPF6。
至少一种导电盐以最低浓度至少为0.1m/l存在，优选地至少一种导电盐的浓度为0.5m/l至2m/l，基于总电解质组分。
根据本发明，电解质组分可以含有至少一种不同于式(I)的额外添加剂。该额外添加剂可选自聚合物、SEI形成添加剂、阻燃剂、过充保护添加剂(overchargeprotectionadditive)、润湿剂、HF和/或H2O清除剂、LiPF6盐稳定剂、离子增强剂(ionicsalvationenhancer)、缓蚀剂、胶凝剂等。
用于电解质组分的聚合物的例子有聚偏二氟乙烯、聚乙二烯-六氟丙烯共聚物、聚乙二烯-六氟丙烯-三氟氯乙烯共聚物、全氟磺酸、聚氧乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯胺、聚吡咯和/或聚噻吩。这些聚合物可能被加入包括溶剂或溶剂混合物的电解质组分中，目的是为了将液态电解质转化为准固态或固态电解质，从而提高溶剂滞留能力，特别是在老化过程中。
阻燃剂的例子为有机磷化物，如环磷腈、磷酰胺、烷基和/或芳基三-取代磷酸盐、烷基和/或芳基二-或三-取代亚磷酸盐、烷基和/或芳基二-取代磷酸盐、烷基和/或芳基三-取代磷化氢及其氟化衍生物。
HF和/或H2O清除剂的例子为可选择地卤代的环状或脂肪的硅胺。
过充保护添加剂的例子为苯基环己烷、邻三联苯、对三联苯和联苯及其类似物，优选苯基环己烷和联苯。
SEI形成添加剂的例子为碳酸亚乙烯酯及其衍生物(例如碳酸亚乙烯酯和甲基碳酸亚乙烯酯)；氟化碳酸乙烯酯及其衍生物(例如单氟化碳酸乙烯酯、顺式和反式双氟碳酸盐)；丙磺酸内酯及其衍生物；亚硫酸乙烯酯及其衍生物；含有如草酸锂的草酸盐、包括草酸二甲基、双(草酸)硼酸锂、二氟(草酸)硼酸锂、双(草酸)硼酸铵的草酸硼酸盐、包括四氟(草酸)磷酸锂的草酸磷酸盐；和包括式(II)阳离子的离子化合物，
其中，
X是CH2或NRa，
R4选自C1-C6烷基，
R5选自-(CH2)u-SO3-(CH2)v-Rb，
-SO3-是-O-S(O)2-或-S(O)2-O-，优选-SO3-是-O-S(O)2-，
u是从1至8的整数，优选2、3或4，其中，与N原子和/或SO3基团不直接相连的，一个或多个-(CH2)u-烯烃基链的CH2基团，可以被O取代，其中-(CH2)u-烯烃基链的相邻两个CH2基团可以被C-C双键取代，优选地-(CH2)u-烯烃基链没有被取代和u是1至8的整数，优选2、3或4，
v是1至4的整数，优选地v为0，
Ra选自C1-C6烷基，
Rb选自C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C6-C12芳基和C6-C24芳烷基，其可含有一个或多个F，其中，与SO3基团不直接相连的，烷基、烯基、炔基和芳烷基的一个或多个CH2基团，可被O取代，优选地Rb选自C1-C6烷基、C2-C4烯基、C2-C4炔基，其可含有一个或多个F，其中与SO3基团不直接相连烷基、烯基、炔基和芳烷基的一个或多个CH2基团，可被O取代，优选的Rb的例子包括甲基、乙基、三氟甲基、五氟代乙酯、正丙基、正丁基、正己基、乙烯基、乙炔基、烯丙基或丙-1-炔基，
该离子化合物的阴离子选自双草酸硼酸盐、二氟(草酸)硼酸盐、[FzB(CmF2m+1)4-z]-、[FyP(CmF2m+1)6-y]-,(CmF2m+1)2P(O)O]-、[CmF2m+1P(O)O2]2-、[O-C(O)-CmF2m+1]-、[O-S(O)2-CmF2m+1]-、[N(C(O)-CmF2m+1)2]-、[N(S(O)2-CmF2m+1)2]-、[N(C(O)-CmF2m+1)(S(O)2-CmF2m+1)]-、[N(C(O)-CmF2m+1)(C(O)F)]-、[N(S(O)2-CmF2m+1)(S(O)2F)]-、[N(S(O)2F)2]-、[C(C(O)-CmF2m+1)3]-、[C(S(O)2-CmF2m+1)3]-，其中m为1至8的整数，z为1至4的整数，y为1至6的整数。
优选地阴离子为草酸硼酸盐、二氟(草酸)硼酸盐、[F3B(CF3)]-、[F3B(C2F5)]-、[PF6]-、[F3P(C2F5)3]-、[F3P(C3F7)3]-、[F3P(C4F9)3]-、[F4P(C2F5)2]-、[F4P(C3F7)2]-、[F4P(C4F9)2]-、[F5P(C2F5)]-、[F5P(C3F7)]-或[F5P(C4F9)]-、[(C2F5)2P(O)O]-、[(C3F7)2P(O)O]-或[(C4F9)2P(O)O]-、[C2F5P(O)O2]2-、[C3F7P(O)O2]2-、[C4F9P(O)O2]2-、[O-C(O)CF3]-、[O-C(O)C2F5]-、[O-C(O)C4F9]-、[O-S(O)2CF3]-、[O-S(O)2C2F5]-、[N(C(O)C2F5)2]-、[N(C(O)(CF3)2]-、[N(S(O)2CF3)2]-、[N(S(O)2C2F5)2]-、[N(S(O)2C3F7)2]-、[N(S(O)2CF3)(S(O)2C2F5)]-、[N(S(O)2C4F9)2]-、[N(C(O)CF3)(S(O)2CF3)]-、[N(C(O)C2F5)(S(O)2CF3)]-或[N(C(O)CF3)(S(O)2-C4F9)]-、[N(C(O)CF3)(C(O)F)]-、[N(C(O)C2F5)(C(O)F)]-、[N(C(O)C3F7)(C(O)F)]-、[N(S(O)2CF3)(S(O)2F)]-、[N(S(O)2C2F5)(S(O)2F)]-、[N(S(O)2C4F9)(S(O)2F)]-、[C(C(O)CF3)3]-、[C(C(O)C2F5)3]-或[C(C(O)C3F7)3]-、[C(S(O)2CF3)3]-、[C(S(O)2C2F5)3]-和[C(S(O)2C4F9)3]-。
更优选的阴离子选自草酸硼酸盐、二氟(草酸)硼酸盐、CF3SO3-和[PF3(C2F5)3]-。
优选的SEI形成添加剂为草酸硼酸盐、氟化乙烯碳酸盐及其衍生物、碳酸亚乙烯酯及其衍生物和式(II)化合物。更优选的为双(草酸)硼酸锂(LiBOB)、碳酸亚乙烯酯、单氟碳酸乙烯酯和式(II)化合物，特别地为单氟碳酸乙烯酯和式(II)化合物。
作为添加剂的化合物可以在电解质组分及含有该电解质组分的设备中起到不止一个作用。如草酸硼酸锂可作为有助于SEI形成的添加剂添加，但也可以作为导电盐添加。
根据本发明的一个实施例，电解质组分含有式(I)的至少一种化合物和至少一种SEI形成添加剂，均如上所述、或被描述为优选的。
在本发明的一个实施例中，该电解质组分含有：
(i)式(I)的至少一种化合物，
(ii)至少一种有机非质子溶剂，
(iii)至少一种导电盐，和
(iv)可选地至少一种额外添加剂。
该额外添加剂不同于式(I)化合物。
该电解质组分优选含有，基于电解质组分的总重的，
(i)总量为0.015至5质量％的式(I)化合物，优选0.025至2.5质量％，更优选0.05至1质量％，
(ii)总量为60至99.89质量％的有机非质子溶剂，
(iii)总量为0.1至25质量％的导电盐，优选10至20质量％，和
(iv)0至总量为30质量％的额外添加剂，优选1至10质量％。
本发明电解质组分的水含量，基于电解质组分重量优选低于100ppm，更优选低于50ppm，最优选低于30ppm。水含量可根据卡尔费休法通过滴定测得，如DIN51777或ISO760:1978所述。
本发明电解质组分的HF含量，基于电解质组分的重量优选低于60ppm，更优选低于40ppm，最优选低于20ppm。HF的含量可根据电势量或电势图滴定法(potentiometricorpotentiographictitrationmethod)通过滴定测得。
本发明的电解质组分可通过本领域(电解质制备领域)技术人员公知的方法制备，总体来说是通过将导电盐溶解于相应的溶剂混合物中，并加入本发明式(I)化合物，及可选地其他添加剂，如上所述。
该电解质组分用于如锂电池、双层电容器、锂离子电容器的电化学电池中，优选地本发明电解质组分用于锂电池，更优选地用于锂离子电池。
本发明进一步提供含有如上所述或被描述为优选的电解质组分的电化学电池。该电化学电池可以为锂电池、双层电容器或锂离子电容器。
该电化学设备的总结构已知或本领域(如电池领域)技术人员熟知，例如记载在电池的林登手册上(Linden'sHandbookofBatteries)(ISBN978-0-07-162421-3)。
优选地电化学电池为锂电池。此处的术语“锂电池”是指电化学电池，其中阳极包括锂金属或锂离子(有时在充/放电时)。阳极可包括锂金属或锂金属合金、封闭和释放(occludingandreleasing)锂离子的材料或其他含有化合物的锂，如该锂电池可以为锂离子电池、锂/硫电池或锂/硒硫电池。
特别地优选的电化学设备为锂离子电池，即：二次锂离子电化学电池，其含有阴极活性材料的阴极和含有阳极活性材料的阳极，该阴极活性材料和该阳极活性材料可可逆的封闭和释放锂离子。术语“二次锂离子电化学电池”和“(二次)锂离子电池”在本发明中可相互替换。
至少一种阴极活性材料包括可以封闭和释放锂离子的材料，选自锂化过渡金属磷酸盐和锂离子嵌入金属氧化物(lithiumionintercalating metaloxides)。
锂化过渡金属磷酸盐的例子为LiFePO4和LiCoPO4，锂离子嵌入金属氧化物的例子为LiCoO2、LiNiO2、通式为Li(1+z)[NiaCobMnc](1-z)O2+e的混合层状过渡金属氧化物(其中z为0至0.3，a、b和c可以相等或不相等，其相互独立地为0至8，其中a+b+c＝1及-0.1≤e≤0.1)、如LiMnO4的含锰尖晶石和通式为Li1+tM2-tO4-d(其中d为0至0.4，t为0至0.4，M是Mn，至少一个额外金属选自含有Co和Ni的基团)和Li(1+g)[NihCoiAlj](1-g)O2+k(g、h、i、j和k的经验值为g＝0、h＝0.8-0.85、i＝0.15-0.20、j＝0.02-0.03、k＝0)的尖晶石。
阴极可进一步包括导电材料，如导电碳和常用组分如粘结剂。适于作为导电材料和粘结剂的化合物对本领域技术人员来说是公知的。例如阴极可含有导电多晶相的碳，例如选自石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯或至少两种上述物质的混合物。此外，阴极可包括一种或多种粘结剂，例如一种或多种有机聚合物，如聚乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚异戊二烯和至少两种共聚单体的共聚物，共聚单体选自乙烯、丙烯、苯乙烯、(甲基)丙烯腈、1,3-丁二烯，特别地，丁苯聚合物和卤代(共)聚物(如聚氯化乙二烯、聚氯化乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯和偏二氟乙烯的共聚物、聚丙烯腈)。
本发明锂电池的阳极包括可以封闭和释放锂离子或可以与锂形成合金的阳极活性材料。特别地能可逆的封闭和释放锂离子的碳质材料可用作阳极活性材料。合适的碳质材料为结晶碳(如石墨材料，更特别地，天然石墨、石墨化焦、石墨化中间相碳微球(graphitizedMCMB)和石墨化中间相沥青基碳纤维(graphitizedMPCF))、无定形碳(如焦炭、在低于1500℃燃烧的中间相碳微球(MCMB)、中间相沥青基碳纤维(MPCF))、硬碳和碳酸阳极活性材料(热分解碳、焦炭、石墨，如碳复合材料、可燃有机聚合物和碳纤维)。
其他的阳极活性材料为锂金属或含有可与锂形成合金的元素的材料。含有可与锂形成合金的元素的材料的非限制性例子包括金属、半金属或其合金。应该理解的是此处使用的术语“合金”是指含有两种或以上金属的合金及一种或多种金属与一种或多种半金属一起的合金。如果一种合金作为整体具有金属性，该合金可能含有非金属元素。在合金的结构中，固体溶液、共晶(共晶混合物)、金属间化合物或其两种或更多共存。这种金属或半金属元素的例子包括但不限制于，钛(Ti)、锡(Sn)、铅(Pb)、铝、铟(In)、锌(Zn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、银(Ag)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)和硅(Si)。在周期表中第4或14族的金属和半金属元素更优选，特别优选的为钛、硅和锡，特别地为硅。锡合金的例子包括一种含有，作为除了锡的第二种组成元素，一种或多种选自含有硅、镁(Mg)、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛(Ti)、锗、铋、锑和铬(Cr)组分的元素。硅合金的例子包括一种含有，作为除了硅的第二种组成元素，一种或多种选自含有锡、镁、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬组分的元素。
其他可能的阳极活性材料为硅，其可以嵌入锂离子。硅可以使用不同的形式，如纳米线、纳米管、纳米粒子、薄膜、纳米多孔硅或硅纳米管形式。硅可以沉积在集电器上。集电器可以是金属丝、金属网、金属网、金属板、金属箔或金属板。优选的集电器为金属箔，如铜箔。硅薄膜可通过被本领域技术人员所熟知的任何技术沉积在金属箔上，例如通过溅射技术。制备硅薄膜电极的一种可能方法请见R.Elazarietal.；Electrochem.Comm.2012,14,21-24。根据本发明，也可用硅/碳复合材料作为阳极活性材料。
其他可能的阳极活性材料为Ti的锂离子嵌入氧化物。
优选的阳极活性材料选自可可逆的封闭和释放锂离子的碳质材料，特别优选的能可逆的封闭和释放锂离子的碳质材料选自结晶碳、硬碳和无定型碳，特别优选的为石墨。在另一优选实施例中，阳极活性材料选自能可逆的封闭和释放锂离子的硅，优选的阳极包括硅薄膜或硅/碳复合材料。在另一优选实施例中，阳极活性材料选自Ti的锂离子嵌入氧化物。阳极和阴极可以通过制备电极浆液组分和将该浆液组分涂覆在集电器上制得，其中电极浆液组分通过将电极活性材料、粘结剂、可选择的导电材料和增稠剂(若需要)分散在溶液中制得。集电器可以是金属丝、金属网、金属网、金属板、金属箔或金属板。优选的集电器为金属箔，如铜箔或铝箔。
本发明的锂电池可包括其他常用配件，如隔膜、外壳、连接线缆等。外壳可以是任何形状的，如立方体或圆柱形，棱柱形或使用的外壳为作为袋状加工的金属塑料复合膜。合适的隔膜为例如玻璃纤维隔膜和如聚烯烃隔膜的聚合物隔膜。
若干个本发明的锂电池可以与另外一个相连，如串联或并联。优选串联。本发明进一步提供了将如上所述的本发明的锂离子电池用于设备中，尤其是用于移动设备中。移动设备的例子为车辆，例如汽车、自行车、飞机或如船或舰的水上交通工具。移动设备的其他例子为那些便携式设备，如电脑，尤其是手提式电脑、电话或电力工具，如来自建筑业，尤其是钻头、电动螺丝起子或电动敲平头钉器。但本发明的锂离子电池也可用于固定的能量储存。
即使不进一步说明，可假定本领域技术人员可以在最大程度上应用上述说明。因此，优选的实施例和例子仅用于描述，不会有任何限制的影响。
本发明由如下例子进行解释，但其不对本发明构成限制。
1、电解质组分
含有1MLiPF6的电解质组分在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸乙酯(EMC)的混合物中制备，其中，EC和EMC的质量比为3:7，0.1质量％的不同的对比化合物和本发明化合物如表1所示。
表1
2、电化学测试
还原电位峰值从2032扣式电池的微分容量图获得，2032扣式电池含有在Cu集电器上的连接CMC的石墨工作电极和连接PVDF的磷酸铁锂(LFP，巴斯夫(BASF))对电极(考虑到平均对电极电位为3.45VLi，相对于Li+/Li，电池电压被转换为工作电极电位)。从开路电压到3.6VLi时，电池以C/100的倍率向内充电。在某些情况下，两个还原峰值被检测到。结果如表1所示。
使用上述电解质的锂离子电池的高温储存稳定性在具有与上述用于测定还原电位的相同阳极的扣式电池(2032)的全电池结构中进行研究。使用的阴极是在Al集电器上的连接PVdF(聚偏二氟乙烯)的Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2(也称为NCM523)(巴斯夫)。对于3.0至4.5V或3.0至4.3V(在两种结构中使用相同的阳极)的操作电压来说，阴极容量是平衡的。
使用玻璃纤维隔膜(WhatmanGF/D)作为隔膜，用95μl电解质浸泡。所有电池都在氧气和水含量低于0.1ppm的氩气手套箱(Unilab，MBraun)中组装。之后，将测试电池转移到电池测试台，所述电池测试台包括Maccor电池测试系统和在25℃下回火的气候室。
扣式电池的高温储存稳定性试验始于25℃下的形成和条件化方案(约20个循环)，包括在C/10(形成)进行的一个充电放电循环，接着在C/5进行的一个循环、在C/2进行的四个循环，然后在C/5、C/2、1C、2C、3C、4C、5C和6C进行倍率测试。电池在C/2循环4次，在60℃充电状态下储存7天。储存后在25℃下再次检测电池的性能。储存后的测试方案包括C/5放电，C/5循环4次和C/5、C/2、1C、2C、3C、4C、5C和6C(25℃)测试倍率容量。在一组实验中，在3至4.3V之间进行循环，并且以充电状态(4.3V)储存电池，在另一组实验中，使电池在3至4.5V之间循环，并以充电状态(4.5V)储存电池。
以下术语用于描述电池的性能：
容量保持率：储存后第5次循环的电池的能力(25℃、0.2C倍率)，表示为储存前数值的百分数(25℃、0.2C倍率)。
报告的能力是放电能力。
在60℃、4.5和4.3V储存7天后的倍率容量，分别地：储存后在25℃下测得的容量基于在储存前在25℃下在相同的C倍率下测得的容量的百分比。
结果如表所示。
表2
表3
表4
表5
本发明例3总是表现出更好的容量保持率和倍率容量，除了在60℃、充电状态4.5V储存7天后的倍率容量(表2)外，本发明例2比对比例1和2显示出更好的值。本发明例1并不总是比对比例1和2显示出更好的值，而是显示在任何情况下接近或等于两个对比例中较好的值。相比之下，不管是在4.3V或4.5V的充电状态储存后的实验中，两个对比例1和2中的每一个在仅有一组实验中显示出明显好于另一个对比例的值，但并不是两个都好于本发明例1，因此本发明例1的总体性能明显优于两个对比例的总体性能。

Claims (15)

1.一种含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，
其特征在于，
R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C12烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；
R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基；
其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基。
2.根据权利要求1所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个是NR’R”。
3.根据权利要求2所述的电解质组分，其特征在于，R’和R”是H。
4.根据权利要求1-3中任一所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个是CN。
5.根据权利要求1-4中任一所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个是C5-C12(杂)芳基或C6-C24(杂)芳烷基，其可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代。
6.根据权利要求1-5中任一所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基，剩余R1、R2和R3中的至少一个不是H。
7.根据权利要求1-6中任一所述的电解质组分，其特征在于，式(I)的至少一种化合物选自3-氨基-5-甲基异恶唑、5-氨基-3-苯基异恶唑和5-氨基-3-甲基-4-异恶唑腈。
8.根据权利要求1-7中任一所述的电解质组分，其特征在于，式(I)的化合物以电解质组分总重的0.01％至5质量％存在。
9.根据权利要求1-8中任一所述的电解质组分，其特征在于，所述电解质组分含有至少一种非质子有机溶剂。
10.根据权利要求1-9中任一所述的电解质组分，其特征在于，所述电解质组分含有至少一种导电盐。
11.根据权利要求1-10中任一所述的电解质组分，其特征在于，所述电解质组分含有至少一种不同于式(I)化合物的添加剂。
12.式(I)化合物作为添加剂在电解质组分中的应用，
其特征在于，
R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C12烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；
R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基；
其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基。
13.一种含有权利要求1-11中任一所述电解质组分的电化学电池。
14.根据权利要求13所述的电化学电池，其特征在于，所述电化学电池为锂电池。
15.根据权利要求14所述的电化学电池，其特征在于，所述电化学电池包括含有至少一种阴极活性材料的阴极，所述阴极活性材料选自锂嵌入过渡金属氧化物和锂过渡金属磷酸盐。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111384445A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 财团法人工业技术研究院 电解质组成物及包含其的金属离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006294374A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Sony Corp 電解液および電池
WO2010053162A1 (ja) * 2008-11-07 2010-05-14 三井化学株式会社 ピリジル５員複素環誘導体を含有する非水電解液及びリチウム二次電池
US20110006738A1 (en) * 2007-09-21 2011-01-13 Sion Power Corporation Electrolyte additives for lithium batteries and related methods
CN104091967A (zh) * 2014-05-22 2014-10-08 厦门首能科技有限公司 一种高电压锂离子二次电池电解液

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4489144A (en) 1983-03-28 1984-12-18 Union Carbide Corporation Isoxazole derivative additive in organic electrolytes of nonaqueous cells employing solid cathodes
KR100898284B1 (ko) 2002-09-17 2009-05-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
US9012096B2 (en) 2004-05-28 2015-04-21 Uchicago Argonne, Llc Long life lithium batteries with stabilized electrodes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006294374A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Sony Corp 電解液および電池
US20110006738A1 (en) * 2007-09-21 2011-01-13 Sion Power Corporation Electrolyte additives for lithium batteries and related methods
WO2010053162A1 (ja) * 2008-11-07 2010-05-14 三井化学株式会社 ピリジル５員複素環誘導体を含有する非水電解液及びリチウム二次電池
CN104091967A (zh) * 2014-05-22 2014-10-08 厦门首能科技有限公司 一种高电压锂离子二次电池电解液

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. STUCKI等: "Electrochemical waste water treatment using high overvoltage anodes Part II: Anode performance and applications", 《JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111384445A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 财团法人工业技术研究院 电解质组成物及包含其的金属离子电池
US11283110B2 (en) 2018-12-27 2022-03-22 Industrial Technology Research Institute Electrolyte composition and metal-ion battery employing the same
CN111384445B (zh) * 2018-12-27 2022-04-15 财团法人工业技术研究院 电解质组成物及包含其的金属离子电池

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