CN116710435A - 基于双(氟磺酰)亚胺的离子液体 - Google Patents

基于双(氟磺酰)亚胺的离子液体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种离子液体，该离子液体包含式(I)的阴离子：以及至少一种鎓阳离子，所述离子液体的颜色在APHA标度上小于115个Hazen单位。本发明还涉及一种用于纯化离子液体的方法，该离子液体包含式(I)的阴离子和至少一种鎓阳离子。

Description

基于双(氟磺酰)亚胺的离子液体
技术领域
本发明涉及适合用作电池组中的电解质的包含双(氟磺酰)亚胺(FSI)阴离子的离子液体，以及用于纯化离子液体的方法。
背景技术
锂(Li)电池组(如锂离子电池组)通常用于电动车辆以及移动和便携式设备中。
锂离子电池组或锂硫电池组至少包含负极(阳极)、正极(阴极)、电解质以及优选地隔膜。电解质通常由溶解于溶剂(通常为有机溶剂的混合物)中的锂盐组成，以便在电解质的粘度和介电常数之间具有良好的折衷。
可以加入添加剂以改善电解质盐或钝化层的稳定性。实际上，在电池组的初次充电/放电循环期间形成的钝化层对于电池组的寿命至关重要。可提及的钝化层特别地包括铝的钝化，其通常是在阴极处使用的集流体；以及固体电解质界面(SEI)，其是在阳极/电解质和阴极/电解质界面处形成的无机和聚合物层。这些界面的稳定性是用于改善电池组寿命的一项重大挑战。
另一主要挑战是改善总体电池组安全性，尤其是用于电动车辆应用。实际上，电解质中使用的溶剂的易燃性是一个问题。存在多种解决方案来避免电解质的易燃性，如使用氟化溶剂或离子液体。
使用氟化溶剂的缺点是降低了电解质的离子电导率。离子液体没有该缺点；然而，必须使用显著量的离子液体来使电解质不易燃。在这些条件下，使用表现出良好电化学稳定性的离子液体以获得足够寿命的电池组尤为重要。
除锂电池组之外，离子液体还可用于其它应用。
文献WO 2016/049391描述了尤其是用于处理和清洁表面的离子液体。
文献WO 99/40025涉及低熔点离子化合物，其中阳离子是鎓阳离子且阴离子包括酰亚胺离子。
因此，确实需要提供具有改善的电化学稳定性的离子液体，从而使得可以获得寿命增强的电池组。
发明内容
本发明首先涉及一种离子液体，该离子液体包含式(I)的阴离子：
[化学式1]
以及至少一种鎓阳离子，
所述离子液体的颜色在APHA标度上小于115个Hazen单位。
在一些实施方案中，鎓阳离子是季铵离子、吡啶鎓离子、咪唑鎓离子、噁唑烷鎓离子、哌啶鎓离子、和/或鏻鎓离子。
在一些实施方案中，离子液体的颜色在APHA标度上小于或等于100个Hazen单位，优选地小于或等于75个Hazen单位，更优选地小于或等于50个Hazen单位，还更优选地小于或等于25个Hazen单位并甚至更优选地小于或等于20个Hazen单位。
在一些实施方案中，离子液体基本上由式(I)的阴离子和鎓阳离子组成。
在一些实施方案中，离子液体还包含0至20ppm的F-离子、0至20ppm的Cl-离子、0至50ppm的SO4 2-离子、0至20ppm的Na+离子以及0至20ppm的K+离子。
本发明还涉及一种用于纯化离子液体的方法，该方法包括以下步骤：
–供应初始离子液体，该初始离子液体包含式(I)的阴离子：
[化学式2]
以及鎓阳离子；
–使所述初始离子液体与活性炭接触，以收集脱色离子液体；
–对脱色离子液体水洗至少一次；
–收集纯化离子液体。
在一些实施方案中，初始离子液体的颜色在APHA标度上大于或等于115个Hazen单位。
在一些实施方案中，纯化离子液体的颜色在APHA标度上小于115个Hazen单位。
在一些实施方案中，初始离子液体处于极性有机溶剂中的溶液中(为在极性有机溶剂中的溶液中的形式)，该极性有机溶剂优选地选自酯、醚、腈、碳酸酯以及它们的混合物。
在一些实施方案中，活性炭具有大于或等于300m2/g的比表面积。
在一些实施方案中，活性炭相对于初始离子液体的质量比为0.05至0.5。
在一些实施方案中，水洗包括使溶解于水不溶性极性有机溶剂中的脱色离子液体与大量的软化水进行接触。
本发明还涉及一种可通过如上所述的方法获得的离子液体。
本发明还涉及一种电化学电池，该电化学电池包含负极、正极和电解质，其中电解质包含如上所述的离子液体。
本发明还涉及一种电池组，该电池组包含至少一个如上所述的电化学电池。
本发明使得可以满足以上表达的需求。更特别地，其提供了表现出改善的电化学稳定性的离子液体，该离子液体可用于生产具有更显著寿命的电化学电池，如存在于电池组中的那些。
这借助于颜色在APHA标度上小于115个Hazen单位的离子液体来实现。已令人惊奇地发现，基于FSI阴离子和鎓阳离子且具有严格小于115个Hazen单位的色值的离子液体能够具有其在Li离子电池组中使用所需的电化学性能。不受任何理论的束缚，认为当离子液体的颜色大于115个Hazen单位时，当离子液体用于电解质中时，存在于离子液体中且造成离子液体的颜色的有色杂质引发了次级反应。这些次级反应的特征为Li离子电池组中的高氧化电流，因此导致其容量随着时间推移下降。移除有色杂质的至少一部分可以减少次级反应，由此改善电池组的寿命。
本发明还提供了一种能够获得展现出以上所提及的优点的离子液体的方法。
这借助于活性炭脱色和离子液体的至少一次水洗的组合来实现。原因在于使用活性炭处理离子液体能够降低有色杂质的水平，但却将杂质引入到离子液体中。这些杂质然后借助于对离子液体水洗而移除或减少。
附图说明
[图1]表示实施例1中描述的组合物的闪点(在y轴上，以℃计)作为组合物中离子液体EMIM:FSI的质量比例(在x轴上，以质量％计)的函数。
[图2]表示对于包含(100-x)％的按体积计3/7的EC/EMC混合物和浓度为0.7mol/L的LiFSI的电解质(曲线A)，对于包含(100-x)％的按体积计3/7的EC/EMC混合物和浓度为0.8mol/L的LiFSI的电解质(曲线B)，对于包含(100-x)％的按体积计3/7的EC/EMC混合物和浓度为0.9mol/L的LiFSI的电解质(曲线C)以及对于包含(100-x)％的按体积计3/7的EC/EMC混合物和浓度为1mol/L的LiFSI的电解质(曲线D)而言，实施例1中描述的电解质的离子电导率(在y轴上，以mS/cm计)作为组合物中离子液体EMIM:FSI的质量比例x(在x轴上，以质量％计)的函数。
具体实施方式
现在，在接下来的描述中以非限制性方式更详细地描述本发明。
除非另外指明，所有的百分比和比例均为质量百分比和比例，并且两个量之间的所有比率均为质量比。
离子液体
本发明首先涉及一种离子液体，该离子液体包含式(I)的阴离子：
[化学式3]
以及一种或多种鎓阳离子。
离子液体是具有小于100℃并优选地小于室温(即，小于15至35℃范围内的温度)的熔融温度的盐。相应地，“离子液体”是指盐，即包含至少阴离子和阳离子的离子化合物，它在100℃的温度下以液体形式存在。除了可能存在的非离子杂质之外，离子液体仅包含离子物类(阳离子和阴离子)。相应地，在本发明的含义上，离子液体包含至少90重量％，优选地至少95重量％，更优选地至少98重量％，更优选地至少99重量％，还更优选地至少99.5重量％，甚至更优选地大于或等于99.9重量％的离子物类。
式(I)的阴离子为双(氟磺酰)亚胺阴离子，也称为FSI阴离子。
根据本发明的离子液体包含至少一种鎓离子作为阳离子。鎓离子优选地选自季铵离子、吡啶鎓离子、咪唑鎓离子、噁唑烷鎓离子、哌啶鎓离子、鏻鎓离子，以及它们的混合物。
季铵离子有利地为式NR4 +的离子，其中R表示包含任选地一个或多个杂原子(如杂原子N、O、S和/或Si)的1至14个碳原子的烷基链。
“吡啶鎓离子”意指式C5H5NH+的离子及其衍生物，也就是说，其中一个或多个氢原子被基团，优选地包含任选地一个或多个杂原子(如杂原子N、O、S和/或Si)，更优选地包含1至14个碳原子的烷基链所取代的式C5H5NH+的离子。
“咪唑鎓离子”意指式C3H5N2 +的离子及其衍生物，也就是说，其中一个或多个氢原子被基团，优选地包含任选地一个或多个杂原子(如杂原子N、O、S和/或Si)，更优选地包含1至14个碳原子的烷基链所取代的式C3H5N2 +的离子。
“噁唑烷鎓离子”意指式C3H8NO+的离子及其衍生物，也就是说，其中一个或多个氢原子被基团，优选地包含任选地一个或多个杂原子(如杂原子N、O、S和/或Si)，更优选地包含1至14个碳原子的烷基链所取代的式C3H8NO+的离子。
“哌啶鎓离子”意指式C5H12N+的离子及其衍生物，也就是说，其中一个或多个氢原子被基团，优选地包含任选地一个或多个杂原子(如杂原子N、O、S和/或Si)，更优选地包含1至14个碳原子的烷基链所取代的式C5H12N+的离子。
“鏻鎓离子”意指式PR’4 +的离子，其中R’表示包含任选地一个或多个杂原子(如杂原子N、O、S和/或Si)的优选地1至14个碳原子的烷基链。
离子液体可基本上由式(I)的阴离子和一种(或多种)鎓阳离子组成，这意味着式(I)的阴离子和一种(或多种)鎓阳离子能够以相对于离子液体的总重量计大于或等于90重量％，优选地大于或等于95重量％，更优选地大于或等于98重量％，更优选地大于或等于99重量％，还更优选地大于或等于99.5重量％，甚至更优选地大于或等于99.9重量％的量存在。
在一些实施方案中，离子液体可包含一种或多种其它阴离子和/或一种或多种其它阳离子。
除了式(I)的阴离子之外，本发明的离子液体还可包含至少一种选自以下的其它阴离子：Cl-、Br-、I-、NO3 -、M(R1)4 -、A(R1)6 -、R2O2 -、[R2ONZ1]-、[R2YOCZ2Z3]-、4,5-二氰基-1,2,3-三唑、3,5-双(RF)-1,2,4-三唑、三氰基甲烷、五氰基环戊二烯、五(三氟甲基)环戊二烯、巴比妥酸和米氏酸(Meldrum’s acid)的衍生物，以及它们的取代产物；
其中
–M为B、Al、Ga或Bi；
–A为P、As或Sb；
–R1为卤素；
–R2表示H、F、烷基、烯基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳基烯基、烯基芳基、二烷基氨基、烷氧基或硫代烷氧基，它们各自具有1至18个碳原子并且是未取代的或者被一个或多个氧杂、硫杂或氮杂取代基所取代，并且其中一个或多个氢原子任选地被卤素以0至100％的比例替代，并且其可任选地形成聚合物链的一部分；
–Y表示C、SO、S＝NCN、S＝C(CN)2、POR2、P(NCN)R2、P(C(CN)2)R2、烷基、烯基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳基烯基或烯基芳基，它们具有1至18个碳原子且任选被一个或多个氧杂、硫杂或氮杂取代基所取代；或二烷基氨基N(R1)2；
–Z1至Z3独立地表示R2、R2YO或CN，该基团可以任选地形成聚合物链的一部分。
有利地，离子液体包含0至20ppm的量的F-离子、和/或0至20ppm的量的Cl-离子、和/或0至50ppm的量的SO4 2-离子、和/或0至20ppm的量的Na+离子、和/或0至20ppm的量的K+离子。
根据本发明的离子液体的颜色在APHA标度(也称为Hazen标度、铂-钴标度或Pt-Co标度)上小于115个Hazen单位。离子液体的颜色可以根据标准ISO 6271:2015通过分光光度测量进行确定。
更优选地，离子液体的颜色在APHA标度上小于或等于100个Hazen单位，更优选地小于或等于75个Hazen单位，更优选地小于或等于50个Hazen单位，更优选地小于或等于25个Hazen单位并甚至更优选地小于或等于20个Hazen单位。在一些实施方案中，离子液体的颜色可在APHA标度上达到1至5个Hazen单位、或5至10个Hazen单位、或10至15个Hazen单位、或15至20个Hazen单位、或20至25个Hazen单位、或25至30个Hazen单位、或30至35个Hazen单位、或35至40个Hazen单位、或40至45个Hazen单位、或45至50个Hazen单位、或50至60个Hazen单位、或60至70个Hazen单位、或70至80个Hazen单位、或80至90个Hazen单位、或90至100个Hazen单位、或100至110个Hazen单位、或110至小于115个Hazen单位的量值。
用于制备离子液体的方法
包含式(I)的阴离子和至少一种鎓阳离子的离子液体可以通过包括以下步骤的方法进行制备：
–供应FSI阴离子的盐；
–供应鎓阳离子的盐；
–使FSI阴离子的盐与鎓阳离子的盐组合，以给出包含FSI阴离子和鎓阳离子的离子液体。
因此，离子液体可以根据以下方案通过交换反应来合成：
[化学式4]
其中是鎓阳离子，/>是阳离子且/>是阴离子。
可特别地表示氢阳离子或碱金属或碱土金属阳离子或季铵阳离子。其可为例如氢、锂、钠、钾或铵(NH4 +)阳离子。
可为例如Cl-、Br-、BF4 -、F-、CH3COO-、OH-、NO3 -或I-阴离子或磺酸根阴离子。
该反应可以例如在水中、极性有机溶剂中或极性有机溶剂的混合物中进行。
因此，优选地，FSI阴离子的盐以FSI阴离子的盐在水中、有机溶剂(例如硝基甲烷)中、或极性有机溶剂的混合物中的溶液的形式供应。
优选地，鎓阳离子的盐以鎓阳离子的盐在水中、极性有机溶剂(例如硝基甲烷)中、或极性有机溶剂的混合物中的溶液的形式供应。
可以纯化包含FSI阴离子和鎓阳离子的离子液体，以移除阴离子和阳离子/>杂质。
例如，该方法可以包括将FSI阴离子的盐和鎓阳离子的盐的组合溶解于有机溶剂(如乙酸丁酯)中的步骤，以及使用水溶液(优选地水)洗涤的一个或多个步骤，离子液体存在于有机相中，并且阴离子和阳离子/>杂质存在于水相中。然后可优选地在减压下蒸发有机相，以回收离子液体。
在将FSI阴离子的盐和鎓阳离子的盐的组合溶解于有机溶剂中之前，可以使所述组合经受优选地在减压下的蒸发步骤，以移除反应溶剂。
在将FSI阴离子的盐和鎓阳离子的盐的组合溶解于有机溶剂中之前或之后，所述组合可例如在PTFE(聚四氟乙烯)膜上经历过滤。
用于纯化离子液体的方法
本发明还涉及一种用于纯化离子液体的方法。该方法包括以下步骤：
–供应初始离子液体，该初始离子液体包含式(I)的阴离子：
[化学式5]
以及鎓阳离子；
–使所述初始离子液体与活性炭接触，以收集脱色离子液体；
–对脱色离子液体水洗至少一次；
–收集纯化离子液体。
通过这样的方法，可以减少离子液体中有色杂质的量。
“脱色离子液体”意指如在APHA标度上所测量的颜色低于在离子液体与活性炭接触步骤之前离子液体在APHA标度上所测量的颜色的离子液体。
“纯化离子液体”意指摩尔浓度的比率[式(I)的阴离子和鎓阳离子的液体盐]/[总杂质]大于洗涤前脱色离子液体的该比率的离子液体。
鎓阳离子可如前面部分中所述。
初始离子液体可基本上由式(I)的阴离子和鎓阳离子组成，并且/或者可包含一种或多种其它阴离子和/或一种或多种其它阳离子，如前面部分中所述。
纯化离子液体的颜色在APHA标度上优选地小于115个Hazen单位。离子液体的颜色可如上所述测定。更优选地，纯化离子液体的颜色在APHA标度上小于或等于100个Hazen单位，更优选地小于或等于75个Hazen单位，更优选地小于或等于50个Hazen单位，更优选地小于或等于25个Hazen单位并甚至更优选地小于或等于20个Hazen单位。特别地，纯化离子液体的颜色可在APHA标度上达到1至5个Hazen单位、或5至10个Hazen单位、或10至15个Hazen单位、或15至20个Hazen单位、或20至25个Hazen单位、或25至30个Hazen单位、或30至35个Hazen单位、或35至40个Hazen单位、或40至45个Hazen单位、或45至50个Hazen单位、或50至60个Hazen单位、或60至70个Hazen单位、或70至80个Hazen单位、或80至90个Hazen单位、或90至100个Hazen单位、或100至110个Hazen单位、或110至小于115个Hazen单位的量值。
脱色离子液体的颜色优选地如上所述。
初始离子液体可如前面部分中所述获得。
初始离子液体的颜色在APHA标度上优选地大于或等于115个Hazen单位。其可在APHA标度上具有大于或等于120个Hazen单位、或140个Hazen单位、或160个Hazen单位、或180个Hazen单位、或200个Hazen单位、或220个Hazen单位、或240个Hazen单位、或260个Hazen单位、或280个Hazen单位、或300个Hazen单位、或320个Hazen单位、或340个Hazen单位、或360个Hazen单位、或380个Hazen单位、或400个Hazen单位的颜色。
初始离子液体可以极性有机溶剂(或极性有机溶剂的混合物)中的溶液供应。极性有机溶剂可以来自酯、醚、腈、碳酸酯、酮或它们的组合的类别。适用于根据本发明的方法的极性有机溶剂的实例是乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸叔丁酯、乙腈、丁腈、异丁腈、戊二腈、二乙醚、环戊基甲醚、四氢呋喃、甲基异丁基酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯。离子液体与极性有机溶剂的质量比可有利地达到0.001至100，优选地0.01至10，例如0.001至0.01、或0.01至0.1、或0.1至1、或1至10、或10至100的量值。
初始离子液体可替代地单独与活性炭接触，即，预先不与任何溶剂组合。
初始离子液体与活性炭的接触可例如通过使活性炭在离子液体中混合来进行。活性炭与离子液体的质量比有利地为0.05至0.5，优选地0.1至0.5。特别地，该比率可达到0.05至0.1、或0.1至0.2、或0.2至0.3、或0.3至0.4、或0.4至0.5的量值。
活性炭优选地具有大于300m2/g，如大于350m2/g、或大于400m2/g、或大于500m2/g、或大于600m2/g、或大于800m2/g、或大于1000m2/g的比表面积。活性炭的比表面积可以通过BET方法进行测量。粉末的比表面积根据在液氮沸点和标准大气压下相对于其压力吸附的氮气量来估计。数据根据布鲁诺-埃梅特-特勒模型(BET法)进行解释。
离子液体与活性炭的接触时间可达到1至72小时，优选地5至48小时的量值。在一些实施方案中，离子液体与活性炭的接触时间达到1至5小时、或5至12小时、或12至24小时、或24至36小时、或36至48小时、或48至72小时的量值。
当初始离子液体例如在室温(即15至35℃)下处于极性有机溶剂中的溶液中时，初始离子液体与活性炭接触的步骤可以在10℃至小于极性有机溶剂的沸点的温度下进行。
当初始离子液体单独与活性炭接触时，初始离子液体与活性炭接触的步骤有利地在高于离子液体的熔融温度的温度下进行。
在活性炭处理步骤结束时，有利地通过过滤使活性炭与脱色离子液体分离，例如使用PTFE膜、或者通过聚(偏二氟乙烯)(PVDF)膜、或者通过纤维素膜、或者通过过滤介质(二氧化硅、氧化铝、硅藻土)。
当已经与活性炭接触的离子液体处于极性有机溶剂中的溶液中时，该溶剂可在活性炭接触步骤之后，或者优选地在将活性炭与脱色离子液体分离之后移除。移除可以例如通过优选地在减压下蒸发溶剂来进行。
或者，不移除极性有机溶剂(例如，如果该溶剂不溶于水)。
“水不溶性溶剂”意指25℃下在水中的溶解度小于10重量％的溶剂。溶剂的溶解度可通过将所述溶剂逐步添加至大量水中直至观察到分离来测定。
使脱色离子液体经受一次或多次水洗。“水洗(Aqueous wash)”或“水洗(aqueouswashing)”意指离子液体与水溶液，优选地水，更优先地软化水接触。
特别优选地，经历一次或多次水洗的离子液体处于水不溶性极性有机溶剂中的溶液中。特别地，当离子液体已经与活性炭接触而不处于溶剂中的溶液中时，或者当在活性炭接触步骤之后移除溶剂时，离子液体溶解于水不溶性极性有机溶剂中。或者，要经历水洗的其中溶解有离子液体水不溶性极性有机溶剂可以是用于活性炭接触步骤的其中溶解离子液体的极性有机溶剂。水不溶性极性有机溶剂选自乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸叔丁酯、丁腈、异丁腈、戊二腈、二乙醚、环戊基甲醚、四氢呋喃、甲基异丁基酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯。
一次或多次水洗使得可以减少和移除脱色离子液体中存在的杂质，并且特别是通过用活性炭处理离子液体的步骤所生成的杂质，如氯离子、氟离子、钠离子和/或钾离子。
在每次水洗期间，洗涤水溶液(优选地软化水)与离子液体的质量比达到优选地0.01至1，例如0.01至0.05、或0.05至0.1、或0.1至0.5、或0.5至1的量值。
离子液体与洗涤水溶液之间的接触时间可从10分钟到5小时变化。特别地，该时间可为10至30分钟、或30分钟至1小时、或1小时至2小时、或2小时至3小时、或3小时至4小时、或4小时至5小时。
然后有利地通过滗析使水相与有机相分离。有机相富含离子液体并贫含杂质(例如贫含氯、氟、钠和/或钾离子)，这意味着在有机相中，离子液体/杂质(更特别地氯、氟、钠和/或钾离子)的摩尔浓度比率大于脱色离子液体的该比率。水相富含杂质(例如富含氯、氟、钠和/或钾离子)，这意味着在水相中，离子液体/杂质(更特别地氯、氟、钠和/或钾离子)的摩尔浓度比率低于脱色离子液体的该比率。
然后可移除水相。
可以执行多次水洗，特别是2至11次水洗(例如，两次、或三次、或四次、或五次、或十次洗涤)。当执行多次洗涤时，每次可独立地如上所述。后续洗涤优选地对先前洗涤结束时滗析后获得的有机相进行。
有机相的溶剂可以例如通过优选地在减压下蒸发溶剂而移除。获得了纯化离子液体。
本发明还涉及一种通过或可通过如上所述的方法获得的离子液体。
电化学电池和电池组
本发明还涉及一种电解质，该电解质包含如上所述的离子液体以及至少一种选自金属盐、极性聚合物和/或非质子溶剂的其它组分。
金属盐优选地包含氢阳离子、碱金属、碱土金属、过渡金属或稀土的阳离子作为阳离子，其中锂是尤其优选的。
作为非限制性实例，锂盐(或多种锂盐)可以选自LiPF6(六氟磷酸锂)、LiFSI(双(氟磺酰)亚胺锂)、LiTDI(2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂)、LiPOF2、LiB(C2O4)2、LiF2B(C2O4)2、LiBF4、LiNO3或LiClO4。
极性聚合物优选地包含衍生自环氧乙烷、环氧丙烷、表氯醇、环氧氟丙烷(epifluorohydrin)、三氟环氧丙烷、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸和甲基丙烯酸的酯和酰胺、偏二氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮和/或多阳离子或多阴离子聚电解质的单体单元。当本发明电解质组合物包含多于一种聚合物时，它们中的至少一种可以是交联的。
一种或多种非质子溶剂可以选自以下非穷举性列表：醚、酯、酮、醇、腈、碳酸酯、酰胺、硫酰胺和磺酰胺以及它们的混合物。
在醚中可以提及例如直链或环状醚，如二甲氧基乙烷(DME)、2至5个氧乙烯单元的低聚乙二醇的甲醚、二氧戊环、二噁烷、二丁基醚、四氢呋喃以及它们的混合物。
在酯中可以提及磷酸酯或亚硫酸酯。可以提及例如甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁内酯或它们的混合物。
在酮中可以特别提及环己酮。
在醇中可以提及例如乙醇或异丙醇。
在腈中可以提及例如乙腈、丙酮腈、丙腈、甲氧基丙腈、二甲基氨基丙腈、丁腈、异丁腈、戊腈、新戊腈、异戊腈、戊二腈、甲氧基戊二腈、2-甲基戊二腈、3-甲基戊二腈、己二腈、丙二腈、1,2,6-三氰基己烷以及它们的混合物。
在碳酸酯中可以提及例如环状碳酸酯，例如碳酸亚乙酯(EC)(CAS:96-49-1)、碳酸亚丙酯(PC)(CAS:108-32-7)、碳酸亚丁酯(BC)(CAS:4437-85-8)、碳酸二甲酯(DMC)(CAS:616-38-6)、碳酸二乙酯(DEC)(CAS:105-58-8)、碳酸甲乙酯(EMC)(CAS:623-53-0)、碳酸二苯酯(CAS:102-09-0)、碳酸甲苯酯(CAS:13509-27-8)、碳酸二丙酯(DPC)(CAS:623-96-1)、碳酸甲丙酯(MPC)(CAS:1333-41-1)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸亚乙烯酯(VC)(CAS:872-36-6)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)(CAS:114435-02-8)、碳酸三氟亚丙酯(CAS:167951-80-6)或它们的混合物。
酰胺中可以提及二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮。
非质子溶剂更优选地选自EC，EMC，EC与EMC的混合物，EC与DMC的混合物，EC与DEC的混合物，PC，EC、DMC与EMC的混合物。
电解质优选地包含或由如上所述的离子液体、溶解于溶剂或溶剂混合物(例如，如上所叙述)中的一种或多种锂盐(例如，如上所叙述)以及任选地一种或多种添加剂组成。
一种或多种添加剂可选自碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯、4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、哒嗪、乙烯基哒嗪、喹啉、乙烯基喹啉、丁二烯、癸二腈、烷基二硫化物、氟代甲苯、1,4-二甲氧基四氟甲苯、叔丁基苯酚、二(叔丁基)苯酚、三(五氟苯基)硼烷、肟、脂族环氧化物、卤代联苯、甲基丙烯酸、碳酸烯丙基乙酯、乙酸乙烯酯、己二酸二乙烯酯、丙磺酸内酯、丙烯腈、2-乙烯基吡啶、马来酸酐、肉桂酸甲酯、膦酸酯/盐、含有乙烯基的硅烷化合物、和/或2-氰基呋喃。
有利地，离子液体以相对于电解质的总重量计10重量％至90重量％，优选地20重量％至80重量％，更优先地40重量％至80重量％的量存在于电解质中。在一些实施方案中，电解质可包含10重量％至20重量％、或20重量％至30重量％、或30重量％至40重量％、或40重量％至50重量％、或50重量％至60重量％、或60重量％至70重量％、或70重量％至80重量％、或80重量％至90重量％的离子液体(相对于电解质的总重量计)。
本发明还涉及一种电化学电池，该电化学电池包含含有如上所述的离子液体的电解质。电化学电池还包含负极(或阳极)和正极(或阴极)。
电化学电池还可包含其中浸渍有电解质的隔膜。
电解质如上所述。
“负极”意指当电池输送电流时(也就是说，当其处于放电过程时)充当阳极并且当电池处于充电过程时充当阴极的电极。
负极典型地包含电化学活性材料，任选地导电材料以及任选地粘结剂。
“正极”意指当电池输送电流时(也就是说，当其处于放电过程时)充当阴极并且当电池处于充电过程时充当阳极的电极。
正极典型地包含电化学活性材料，任选地导电材料以及任选地粘结剂。
术语“电化学活性材料”应理解为意指能够可逆地嵌入离子的材料。
术语“导电材料”应理解为意指能够传导电子的材料。
电化学电池的负极可特别地包含石墨、锂、锂合金、Li4Ti5O12型钛酸锂或氧化钛TiO2、硅或锂-硅合金、氧化锡、锂金属间化合物、或它们的混合物作为电化学活性材料。
当负极包含锂时，后者可为金属锂或含锂合金的膜的形式。在能够被使用的锂基合金中，可以提及例如锂-铝合金、锂-二氧化硅合金、锂-锡合金、Li-Zn、Li3Bi、Li3Cd和Li3SB。负极的实例可以包含通过在辊之间轧制锂条而制备的活性锂膜。
正极包含氧化物类型的电化学活性材料。其优选地为磷酸铁锂(LixFePO4，其中0<x<1)、或镍含量高的锂/镍/锰/钴复合氧化物(LiNixMnyCozO2，其中x+y+z＝1，缩写为NMC，且x>y和x>z)、或镍含量高的锂/镍/钴/铝复合氧化物(LiNix'Coy'Alz，其中x'+y'+z'＝1，缩写为NCA，且x'>y'和x'>z')。
这些氧化物的具体实例为NMC532(LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2)、NMC622(LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2)和NMC811(LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)。
可以使用这些氧化物的混合物。如果合适，上述氧化物材料可以与例如另一种氧化物组合，如：二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂/锰复合氧化物(例如LixMn2O4或LixMnO2)、锂/镍氧化物组合物(例如LixNiO2)、锂/钴氧化物组合物(例如LixCoO2)、锂/镍/钴复合氧化物(例如LiNi1-yCoyO2)、锂和过渡金属复合氧化物、尖晶石结构的锂/锰/镍复合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4)、钒氧化物、不具有高镍含量的NMC和NCA氧化物，以及它们的混合物。
优选地，镍含量高的NMC或NCA氧化物占作为电化学活性材料的存在于正极中的氧化物材料的至少50重量％，优选地至少75重量％，更优选地至少90重量％并且更优选地基本上全部。
替代地或另外，正极可包含硫、Li2S、O2、和/或LiO2作为电化学活性材料。
除了电化学活性材料之外，各电极的材料还可包含导电材料，如碳源，包括例如炭黑、碳、Shawinigan碳、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维(例如，气相生长碳纤维或VGCF)、通过有机前体碳化获得的非粉状碳、或这些的两种或更多种的组合。正极的材料中还可存在其它添加剂，如锂盐或陶瓷或玻璃类型的无机颗粒，或者还有其它可相容活性材料(例如硫)。
各电极的材料还可包含粘结剂。粘结剂的非限制性实例包括直链、支链和/或交联聚醚聚合物粘结剂(例如，基于聚(环氧乙烷)(PEO)、或聚(环氧丙烷)(PPO)或两者的混合物(或EO/PO共聚物)，并任选地包含可交联单元的聚合物)、水溶性粘结剂(如SBR(苯乙烯/丁二烯橡胶)、NBR(丙烯腈/丁二烯橡胶)、HNBR(氢化NBR)、CHR(表氯醇橡胶)、ACM(丙烯酸酯橡胶))、或含氟聚合物类型的粘结剂(如PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯))，以及它们的组合。一些粘结剂(如可溶于水的那些)还可包含添加剂，如CMC(羧甲基纤维素)。
隔膜可为多孔聚合物膜。作为非限制性实例，隔膜可由聚烯烃的多孔膜组成，如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物或以上聚合物的多层结构体。或者，隔膜可由玻璃纤维制成。
本发明还涉及一种电池组，该电池组包含至少一个，并优选地两个或更多个如上所述的电化学电池。电化学电池可以串联和/或并联组装在电池组中。
其它应用
根据本发明的离子液体还可用于包含至少一种电致变色材料的电致变色光调变系统中的电解质。在这样的系统中，电致变色材料有利地沉积到玻璃或聚合物基材上的可见光范围内透明的半导体(优选地氧化锡或氧化铟衍生物)的层上。优先的电致变色材料的实例包括钼、钨、钛、钒、铌、铈和锡氧化物，以及它们的混合物。电致变色材料可任选地溶解于电解质中。
根据本发明的离子液体还可以在组合物中用作化学或电化学反应的反应介质，优选地狄尔斯-阿尔德、付列德尔-克拉夫茨(Friedel-Craft)、混合醛缩、缩合和聚合反应，以及亲核和亲电取代反应。当离子液体包含手性鎓阳离子时，离子液体可在组合物中用作对映选择性反应的反应介质。
根据本发明的离子液体还可用于处理表面，例如用于清洁该表面。
实施例
以下实施例举例说明本发明而非对其进行限制。
实施例1——离子液体在电解质中的存在的效果
闪点
如实施例2中所述，制备出颜色为20个Hazen单位的1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰)亚胺(EMIM:FSI)的离子液体。
将EMIM:FSI以不同的质量比例添加到Li离子电池组电解质中常规使用的碳酸酯的混合物(EC/EMC 3/7v/v)中。
对于各比例的EMIM:FSI，根据标准ISO 3679测量组合物的闪点。
结果显示于图1中。
据观察，向组合物中添加离子液体EMIM:FSI提高了闪点，因此可以抑制电池组电解质的易燃性。此外，对于大于或等于70％的EMIM:FSI水平，组合物实现足够的闪点，从而允许它们在运输规定的情形下改变类别(根据运输规定，易燃产品的闪点上限设定为60℃)。因此，对于这样的量，重要的是离子液体具有良好的电化学稳定性。
离子电导率
制备不同的电解质，这些电解质在碳酸酯的混合物(EC/EMC 3/7v/v)中包含不同质量比例的离子液体EMIM:FSI，还包含不同浓度的LiFSI(0.7mol/L；0.8mol/L；0.9mol/L；1mol/L)。
对于由此制备的每种电解质，通过阻抗频谱测量来测定电解质的离子电导率。为此，将电导电池浸入每种溶液中并进行三次阻抗频谱测定。这些频谱测定在500mHz至100kHz之间进行，幅值为10mV。所用电池常数为1.12，且离子电导率σ根据下式计算：
[数学式1]
其中R表示通过曲线Im(Z)＝f(Re(Z))的线性回归获得的电阻。在Im(Z)＝0的特定情况下，R等于原点处纵坐标的相反数除以线性回归方程的斜率。
结果显示于图2中。
据观察，向电解质中添加EMIM:FSI可以显著增大电解质的离子电导率。此外，对于显著比例的离子液体，获得了最佳电导率。因此，使用良好的电化学稳定性并因此高纯度的离子液体至关重要。
本实施例展示了具有高纯度的可用离子液体的重要性，因为电解质必须含有极大量的离子液体才能具有更好的导电性和更低的易燃性。
实施例2——离子液体EMIM:FSI的制备
在250mL反应器中，将30g的氯化1-乙基-3-甲基咪唑鎓溶解于60g的硝基甲烷中。当反应混合物变得均匀时，添加双(氟磺酰)亚胺钾(42.73g)在120g硝基甲烷中的溶液。搅拌反应混合物12小时。
使反应混合物在0.45μm PTFE膜上过滤。然后在减压下蒸发滤液以移除残余溶剂。
然后，将所获得的残余物用50g乙酸丁酯稀释。该溶液然后与25g的水接触。滗析后，收取含有离子液体的有机相并弃去水相。该洗涤用相同量的水进行三次。然后在减压下蒸发有机相，以收取离子液体，收率为71％(39.29g)。所获得离子液体的颜色为115个Hazen单位。根据标准ISO 6271:2015，使用Lico光谱测色仪来测量所获得的离子液体的颜色。
将之前获得的离子液体溶解于80g乙酸丁酯中。添加活性炭(6g)并让溶液搅拌4小时。然后通过在0.45μm PTFE膜上过滤来移除碳，并用20g乙酸丁酯冲洗三次。然后在减压下蒸发滤液，以回收离子液体，收率为96.65％。纯化后离子液体的颜色为20个Hazen单位。然而，离子液体含有阳离子和阴离子杂质，如氯化物、氟化物、钠和钾。
然后进行进一步纯化。使离子液体溶解于40g的乙酸丁酯中。将该溶液用20g水洗涤四次。移除水相，并在减压下蒸发有机相，以给出29.7g的离子液体，颜色为20个Hazen单位。
实施例3——离子液体PYR14:FSI(1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺的制 备
在1L反应器中，将120g的氯化1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓溶解于250g的硝基甲烷中。当反应混合物变得均匀时，添加双(氟磺酰)亚胺钾(140.7g)在120g硝基甲烷中的溶液。搅拌反应混合物24小时。
使反应混合物在0.45μm PTFE膜上过滤。然后在减压下蒸发滤液以移除残余溶剂。
然后，将所获得的残余物用200g乙酸丁酯稀释。该溶液然后与100g的水接触。滗析后，收取含有离子液体的有机相并弃去水相。该洗涤用相同量的水进行三次。然后在减压下蒸发有机相，以收取离子液体，收率为82％(169.9g)。所获得离子液体的颜色为135个Hazen单位。
将之前获得的离子液体溶解于250g乙酸丁酯中。添加活性炭(30g)并让溶液搅拌20小时。然后通过在0.45μm PTFE膜上过滤来移除碳，并用100g乙酸丁酯冲洗三次。然后在减压下蒸发滤液，以收取离子液体，收率为94.3％。纯化后离子液体的颜色为20个Hazen单位。然而，离子液体含有阳离子和阴离子杂质，如氯化物、氟化物、钠和钾。
然后进行进一步纯化。使离子液体溶解于250g的乙酸丁酯中。将该溶液用50g水洗涤四次。移除水相，并在减压下蒸发有机相，以给出152.2g的离子液体，颜色为20个Hazen单位。
实施例4——颜色效果
如实施例2中所述，制备出颜色为115个Hazen单位和20个Hazen单位的离子液体EMIM:FSI。另外，以与115个Hazen单位颜色的离子液体相同的方式制备第三离子液体EMIM:FSI，但在合成前不纯化起始材料(原料已通过与活性炭接触并通过水洗而纯化，以给出115和20个Hazen单位颜色的离子液体)。该第三离子液体具有360个Hazen单位的颜色。
每种离子液体的电化学稳定性通过循环伏安法测量来确定。为此，制造了CR2032纽扣电池。这些纽扣电池配备有20mm直径铝箔作为工作电极、8mm直径锂金属颗粒作为参比电极，以及浸有12滴(0.6mL)由离子液体EMIM:FSI组成的电解质的18mm直径玻璃纤维隔膜。然后在纽扣电池的端子处进行电压扫描，并测量和记录所生成的电流。电压扫描在2至5V之间进行。在第三循环期间测量氧化电流。先前的两次扫描允许形成钝化层如SEI(固体电解质界面)和铝的钝化。
此外，还测量了各自包含含有以上三种离子液体之一的电解质的4mAh电池组的大致寿命。寿命被确定为实现初始容量的80％之前进行的循环次数。在每个循环中，每个电池组损失的容量等同于离子液体在4.3V下的氧化电流。当损失达到0.8mAh时，电池组被视为已达到其寿命终点。
结果呈现于下表中(下表中的氧化电流是在4.3V下测量的，这是Li离子电池组的常规工作电压)。
[表1]
离子液体的颜色(Hazen单位) 20 115 360
氧化电流(μA)，在4.3V下 1.51 54.4 106
达到初始容量的80％的循环次数 530 15 8
发现了离子液体的颜色对电池组的寿命的影响。事实上，与颜色为115个Hazen单位的离子液体相比，颜色为20个Hazen单位的离子液体允许电池组的寿命增加35倍。
此外，氧化电流测量显示，颜色为20个Hazen单位的离子液体比颜色为115个Hazen单位的离子液体表现出更好的电化学稳定性。

Claims (14)

1.一种离子液体，其包含式(I)的阴离子：
[化学式6]
以及至少一种鎓阳离子，
所述离子液体的颜色在APHA标度上小于115个Hazen单位。
2.根据权利要求1所述的离子液体，其中所述鎓阳离子是季铵离子、吡啶鎓离子、咪唑鎓离子、噁唑烷鎓离子、哌啶鎓离子、和/或鏻鎓离子。
3.根据权利要求1或2所述的离子液体，其具有在APHA标度上小于或等于100个Hazen单位，优选地小于或等于75个Hazen单位，更优选地小于或等于50个Hazen单位，还更优选地小于或等于25个Hazen单位并甚至更优选地小于或等于20个Hazen单位的颜色。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的离子液体，其中所述式(I)的阴离子和所述鎓阳离子以按相对于所述离子液体的总重量计大于或等于90重量％的量存在。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的离子液体，其还包含0至20ppm的F-离子、0至20ppm的Cl-离子、0至50ppm的SO4 2-离子、0至20ppm的Na+离子以及0至20ppm的K+离子。
6.一种用于纯化离子液体的方法，其包括以下步骤：
–供应初始离子液体，所述初始离子液体包含式(I)的阴离子：
[化学式7]
以及鎓阳离子；
–使所述初始离子液体与活性炭接触，以收集脱色离子液体；
–对所述脱色离子液体水洗至少一次；
–收集纯化离子液体，所述纯化离子液体的颜色在APHA标度上小于115个Hazen单位。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述初始离子液体的颜色在APHA标度上大于或等于115个Hazen单位。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述初始离子液体处于极性有机溶剂中的溶液中，所述极性有机溶剂优选地选自酯、醚、腈、碳酸酯以及它们的混合物。
9.根据权利要求6至8中的一项所述的方法，其中所述活性炭具有大于或等于300m2/g的比表面积。
10.根据权利要求6至9中的一项所述的方法，其中所述活性炭相对于所述初始离子液体的质量比为0.05至0.5。
11.根据权利要求6至10中的一项所述的方法，其中所述水洗包括使溶解于水不溶性极性有机溶剂中的所述脱色离子液体与大量的软化水进行接触。
12.一种离子液体，其可通过根据权利要求6至11中的一项所述的方法获得。
13.一种电化学电池，其包含负极、正极和电解质，其中所述电解质包含根据权利要求1至5和12中的一项所述的离子液体。
14.一种电池组，其包含至少一个根据权利要求13所述的电化学电池。
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CN116102523A (zh) * 2023-02-20 2023-05-12 河北圣泰材料股份有限公司 一种二（氟磺酰）亚胺-1-甲基,丙基吡咯烷盐的合成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69934170T2 (de) 1998-02-03 2007-09-27 Acep Inc., Montreal Neue als elektrolytische solubilisate geeignete werkstoffe
WO2007055392A1 (en) * 2005-11-11 2007-05-18 Nippon Shokubai Co., Ltd. Ionic compound
CN105122536A (zh) * 2013-04-19 2015-12-02 住友电气工业株式会社 熔盐电解质和钠熔盐电池
US20150140449A1 (en) * 2013-11-15 2015-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Compound, nonaqueous electrolyte, and power storage device
WO2016049391A1 (en) 2014-09-25 2016-03-31 The Procter & Gamble Company Ionic liquids
EP3257844A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-20 Evonik Degussa GmbH Method of preparing a high purity imidazolium salt
FR3064265A1 (fr) * 2017-03-23 2018-09-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Nouveaux sels utilisables comme liquides ioniques ou sels intermediaires pour la preparation de liquides ioniques
CN109004278A (zh) * 2018-08-01 2018-12-14 广东工业大学 一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用

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