RU2019120395A - ORGAN SULFUR BATTERY BATTERY - Google Patents

ORGAN SULFUR BATTERY BATTERY Download PDF

Info

Publication number
RU2019120395A
RU2019120395A RU2019120395A RU2019120395A RU2019120395A RU 2019120395 A RU2019120395 A RU 2019120395A RU 2019120395 A RU2019120395 A RU 2019120395A RU 2019120395 A RU2019120395 A RU 2019120395A RU 2019120395 A RU2019120395 A RU 2019120395A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
organosulfur compound
organic
formula
battery according
cathode
Prior art date
Application number
RU2019120395A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2755479C2 (en
RU2019120395A3 (en
Inventor
Гэри С. СМИТ
Лицзюань ВАН
Джордж К. ФОРТМАН
Original Assignee
Аркема Инк.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/367,379 external-priority patent/US10243237B2/en
Application filed by Аркема Инк. filed Critical Аркема Инк.
Publication of RU2019120395A publication Critical patent/RU2019120395A/en
Publication of RU2019120395A3 publication Critical patent/RU2019120395A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2755479C2 publication Critical patent/RU2755479C2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C321/00—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
    • C07C321/12—Sulfides, hydropolysulfides, or polysulfides having thio groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C321/14—Sulfides, hydropolysulfides, or polysulfides having thio groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C323/00—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups
    • C07C323/10—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and singly-bound oxygen atoms bound to the same carbon skeleton
    • C07C323/11—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and singly-bound oxygen atoms bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton
    • C07C323/12—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and singly-bound oxygen atoms bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
    • 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
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • 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
    • 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
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • 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
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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
    • H01M2300/0085—Immobilising or gelification of electrolyte
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Claims (40)

1. Аккумуляторная батарея, включающая в себя1. A rechargeable battery, including a) анод, содержащий активный материал анода, включающий натрий, литий или сплав или композит, по меньшей мере, одного из натрия или лития, по меньшей мере, с одним другим металлом, для обеспечения ионами;a) an anode containing an anode active material comprising sodium, lithium, or an alloy or composite of at least one of sodium or lithium with at least one other metal to provide ions; b) катод, содержащий активный материал катода, включающий элементарную серу, элементарный селен или смесь элементарных халькогенов; иb) a cathode containing a cathode active material comprising elemental sulfur, elemental selenium or a mixture of elemental chalcogenes; and c) промежуточный разделительный элемент, размещенный между анодом и катодом, предназначенный для разделения жидких или гелеобразных растворов электролита, находящихся в контакте с анодом и катодом, через который ионы металла и их противоионы движутся между анодом и катодом во время циклов зарядки и разрядки аккумуляторной батареи;c) an intermediate separating element located between the anode and cathode, designed to separate liquid or gel electrolyte solutions in contact with the anode and cathode, through which metal ions and their counterions move between the anode and cathode during the charging and discharging cycles of the battery; где упомянутые жидкие или гелеобразные растворы электролита включают неводный полярный апротонный растворитель или полимер и электропроводящую соль и выполняется, по меньшей мере, одно из условий (i), (ii), (iii) или (iv):wherein said liquid or gel electrolyte solutions comprise a non-aqueous polar aprotic solvent or polymer and an electrically conductive salt, and at least one of conditions (i), (ii), (iii) or (iv) is satisfied: (i) по меньшей мере, один из жидких или гелеобразных растворов электролита дополнительно включает, по меньшей мере, одно сероорганическое соединение;(i) at least one of the liquid or gel electrolyte solutions further comprises at least one organosulfur compound; (ii) катод дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одно сероорганическое соединение;(ii) the cathode further includes at least one organosulfur compound; (iii) промежуточный разделительный элемент включает в себя функционализированный пористый полимер, содержащий, по меньшей мере, одно сероорганическое соединение;(iii) the intermediate spacer element includes a functionalized porous polymer containing at least one organosulfur compound; (iv) анод дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одно сероорганическое соединение, или он предварительно обработан с помощью, по меньшей мере, одного сероорганического соединения;(iv) the anode further includes at least one organosulfur compound or has been pretreated with at least one organosulfur compound; при этом сероорганическое соединение включает, по меньшей мере, один органический фрагмент и, по меньшей мере, одну -S-Sn- связь, где n представляет собой 0 или целое число, равное или больше 1.wherein the organosulfur compound includes at least one organic fragment and at least one -SS n - bond, where n is 0 or an integer equal to or greater than 1. 2. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение выбирают из группы, состоящей из органических полисульфидов, органических тиолатов и органических политиолатов и их смесей.2. The storage battery according to claim 1, where the organosulfur compound is selected from the group consisting of organic polysulfides, organic thiolates and organic polythiolates and mixtures thereof. 3. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение содержит одну или более серосодержащих функциональных групп, выбранных из группы, состоящей из дитиоацеталя, дитиокеталя, тритиоортокарбоната, тиосульфоната [-S(O)2-S-], тиосульфината [-S(O)-S-], тиокарбоксилата [-C(O)-S-], дитиокарбоксилата [-C(S)-S-], тиофосфата, тиофосфоната, монотиокарбоната, дитиокарбоната и тритиокарбоната.3. The battery according to claim 1, wherein the organosulfur compound contains one or more sulfur-containing functional groups selected from the group consisting of dithioacetal, dithioketal, trithioorthocarbonate, thiosulfonate [-S (O) 2 -S-], thiosulfinate [-S ( O) -S-], thiocarboxylate [-C (O) -S-], dithiocarboxylate [-C (S) -S-], thiophosphate, thiophosphonate, monothiocarbonate, dithiocarbonate and tritiocarbonate. 4. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение выбирают из группы, состоящей из ароматических полисульфидов, полиэфирполисульфидов, солей полисульфидных кислот и их смесей.4. The battery according to claim 1, where the organosulfur compound is selected from the group consisting of aromatic polysulfides, polyether polysulfides, salts of polysulfide acids, and mixtures thereof. 5. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение представляет собой органический полисульфид формулы R1-S-Sn-R2, где R1 и R2 независимо представляют C1-C20 органический фрагмент, который может быть линейным, разветвленным или циклическим алифатическим или ароматическим и который может необязательно включать одну или более функциональных групп, содержащих N, O, P, S, Se, Si, Sn, галоген и/или металл, и n представляет собой целое число, равное или больше 1.5. The battery according to claim 1, where the organosulfur compound is an organic polysulfide of the formula R 1 -SS n -R 2 , where R 1 and R 2 independently represent a C 1 -C 20 organic fragment, which can be linear, branched or cyclic aliphatic or aromatic, and which may optionally include one or more functional groups containing N, O, P, S, Se, Si, Sn, halogen and / or metal, and n is an integer equal to or greater than 1. 6. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение представляет собой органический тиолат формулы R1-S-M или органический политиолат формулы R1-S-Sn-M, где R1 представляет собой C1-C20 органический фрагмент, который может быть линейным, разветвленным или циклическим алифатическим или ароматическим и который может необязательно включать одну или более функциональных групп, содержащих N, O, P, S, Se, Si, Sn, галоген и/или металл, M представляет собой литий, натрий, калий, магний, четвертичный аммоний или четвертичный фосфоний и n представляет собой целое число, равное или больше 1.6. The battery according to claim 1, where the organosulfur compound is an organic thiolate of the formula R 1 -SM or an organic polythiolate of the formula R 1 -SS n -M, where R 1 is a C 1 -C 20 organic fragment, which may be linear , branched or cyclic aliphatic or aromatic, and which may optionally include one or more functional groups containing N, O, P, S, Se, Si, Sn, halogen and / or metal, M is lithium, sodium, potassium, magnesium, quaternary ammonium or quaternary phosphonium; and n is an integer equal to or greater than 1. 7. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение представляет собой дитиоацеталь или дитиокеталь формул (I) или (II) или тритиоортокарбоксилат формулы (III):7. A storage battery according to claim 1, wherein the organosulfur compound is a dithioacetal or dithioketal of the formula (I) or (II) or a trithioorthocarboxylate of the formula (III):
Figure 00000001
Figure 00000001
 где каждый R3 представляет собой независимо H или C1-C20 органический фрагмент, который может быть линейным, разветвленным или циклическим алифатическим или ароматическим и который необязательно может включать одну или более функциональных групп, содержащих N, O, P, S, Se, Si, Sn, галоген и/или металл, o, p и q каждый представляет собой независимо целое число, равное или больше 1, и каждый Z независимо представляет собой: C1-C20 органический фрагмент, который может быть линейным, разветвленным или циклическим алифатическим или ароматическим и который может необязательно включать одну или более функциональных групп, содержащих N, O, P, S, Se, Si, Sn, галоген и/или металл; Li; Na; K; Mg; четвертичный аммоний или четвертичный фосфоний.where each R 3 is independently H or C 1 -C 20 organic moiety, which can be linear, branched or cyclic aliphatic or aromatic, and which optionally can include one or more functional groups containing N, O, P, S, Se, Si, Sn, halogen and / or metal, o, p and q are each independently an integer equal to or greater than 1, and each Z is independently: C 1 -C 20 organic moiety, which can be linear, branched or cyclic aliphatic or aromatic, and which may optionally include one or more functional groups containing N, O, P, S, Se, Si, Sn, halogen and / or metal; Li; Na; K; Mg; quaternary ammonium or quaternary phosphonium. 8. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение представляет собой ароматический полисульфид формулы (IV), полиэфирполисульфид формулы (V), соль полисульфидной кислоты формулы (VI) или соль полисульфидной кислоты формулы (VII):8. The battery according to claim 1, wherein the organosulfur compound is an aromatic polysulfide of the formula (IV), a polyether polysulfide of the formula (V), a polysulfide salt of the formula (VI) or a polysulfide salt of the formula (VII):
Figure 00000002
Figure 00000002
 где R4 представляет собой независимо третбутил или третамил, R5 независимо представляет собой OH, OLi или ONa и r представляет собой 0 или большее число в формуле (IV), где ароматические кольца необязательно замещены в одном или более положениях с помощью заместителей, не являющихся водородом, R6 представляет собой двухвалентный органический фрагмент в формуле (VI), R5 представляет собой двухвалентный органический фрагмент в формуле (VII), каждый Z представляет собой независимо C1-C20 органический фрагмент, Li, Na или четвертичный аммоний, каждый M представляет собой независимо Li, Na, K, Mg, четвертичный аммоний или четвертичный фосфоний и o и p каждый независимо представляет собой целое число, равное или больше 1.where R 4 is independently tert-butyl or tertamyl, R 5 is independently OH, OLi, or ONa, and r is 0 or more in formula (IV), wherein aromatic rings are optionally substituted at one or more positions with substituents other than hydrogen, R 6 is a divalent organic moiety in formula (VI), R 5 is a bivalent organic moiety in formula (VII), each Z is independently a C 1 -C 20 organic moiety, Li, Na or quaternary ammonium, each M is independently Li, Na, K, Mg, quaternary ammonium or quaternary phosphonium; and o and p are each independently an integer equal to or greater than 1. 9. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение представляет собой органический или металлорганический полисульфид, содержащий тритиокарбонатную функциональность формулы (IX), органический или металлорганический полисульфид, содержащий дитиокарбонатную функциональность формулы (X) или органический или металлорганический полисульфид, содержащий монотиокарбонатную функциональность формулы (XI):9. The battery according to claim 1, wherein the organosulfur compound is an organic or organometallic polysulfide containing a tritiocarbonate functionality of the formula (IX), an organic or organometallic polysulfide containing a dithiocarbonate functionality of the formula (X), or an organic or organometallic polysulfide containing a monothiocarbonate functionality of the formula ( XI):
Figure 00000003
Figure 00000003
 где Z представляет собой C1-C20 органический фрагмент, Na, Li, четвертичный аммоний или четвертичный фосфоний и o и p каждый независимо представляет собой целое число, равное или больше 1.where Z is a C 1 -C 20 organic moiety, Na, Li, quaternary ammonium or quaternary phosphonium, and o and p are each independently an integer equal to or greater than 1. 10. Аккумуляторная батарея по п. 1, где жидкий или гелеобразный раствор электролита дополнительно включает в себя диметаллполитиолатное соединение формулы M-S-Sn-M, где каждый M независимо представляет собой Li, Na, K, Mg, четвертичный аммоний или четвертичный фосфоний и n представляет собой целое число, равное или больше 1.10. The battery of claim 1, wherein the liquid or gel electrolyte solution further comprises a dimetalpolythiolate compound of the formula MSS n -M, where each M is independently Li, Na, K, Mg, quaternary ammonium or quaternary phosphonium, and n is an integer equal to or greater than 1. 11. Аккумуляторная батарея по п. 1, где катод дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одну электропроводящую добавку и/или, по меньшей мере, одно связующее вещество.11. The battery according to claim 1, wherein the cathode further includes at least one electrically conductive additive and / or at least one binder. 12. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение присоединяют к главной цепи функционализированного пористого полимера.12. The storage battery according to claim 1, wherein the organosulfur compound is attached to the main chain of the functionalized porous polymer. 13. Аккумуляторная батарея по п. 1, где сероорганическое соединение подвергают реакции образования поперечных связей в функционализированном пористом полимере или оно образует часть главной цепи функционализированного пористого полимера.13. The battery of claim 1, wherein the organosulfur compound is cross-linked in the functionalized porous polymer or forms part of the functionalized porous polymer backbone. 14. Аккумуляторная батарея по п. 1, где органический фрагмент содержит, по меньшей мере, два углеродных атома.14. The battery according to claim 1, wherein the organic moiety contains at least two carbon atoms. 15. Аккумуляторная батарея по п. 1, где промежуточный пористый сепаратор разделяет аккумуляторную батарею на зону анолита, относящуюся к аноду, и зону католита, относящуюся к катоду, и где сероорганическое соединение присутствует, по меньшей мере, в одной из зоны анолита или зоны католита.15. The battery according to claim. 1, where the intermediate porous separator separates the battery into an anolyte zone related to the anode and a catholyte zone related to the cathode, and where the organosulfur compound is present in at least one of the anolyte zone or catholyte zone ... 16. Аккумуляторная батарея по п. 1, где неводный полярный апротонный растворитель или полимер содержит одну или более функциональных групп, выбранных из простого эфира, карбонила, сложного эфира, карбоната, амино, амидо, сульфидила [-S-], сульфинила [-S(O)-] или сульфонила [-SO2-].16. The battery according to claim 1, wherein the non-aqueous polar aprotic solvent or polymer contains one or more functional groups selected from ether, carbonyl, ester, carbonate, amino, amido, sulfidyl [-S-], sulfinyl [-S (O) -] or sulfonyl [-SO 2 -]. 17. Аккумуляторная батарея по п. 1, где электропроводящая соль соответствует формуле MX, где M представляет собой Li, Na или четвертичный аммоний и X представляет собой (CF3SO2)2N, CF3SO3, CH3SO3, ClO4, PF6, NO3, AsF6 или галоген.17. The battery according to claim 1, where the electrically conductive salt corresponds to the formula MX, where M is Li, Na or quaternary ammonium and X is (CF 3 SO 2 ) 2 N, CF 3 SO 3 , CH 3 SO 3 , ClO 4 , PF 6 , NO 3 , AsF 6 or halogen. 18. Аккумуляторная батарея по п. 1, где органический фрагмент является олигомерным или полимерным и сероорганическое соединение включает, по меньшей мере, одну -S-S- связь, которая присоединена к главной цепи олигомерного или полимерного органического фрагмента.18. The battery according to claim 1, wherein the organic moiety is oligomeric or polymeric and the organosulfur compound comprises at least one —S — S— bond that is attached to the backbone of the oligomeric or polymeric organic moiety. 19. Аккумуляторная батарея по п. 1, где органический фрагмент является олигомерным или полимерным и сероорганическое соединение включает, по меньшей мере, одну -S-S- связь, которая введена в главную цепь олигомерного или полимерного органического фрагмента.19. A battery according to claim 1, wherein the organic moiety is oligomeric or polymeric and the organosulfur compound comprises at least one —S — S— bond that is introduced into the backbone of the oligomeric or polymeric organic moiety. 20. Электролит, включающий, по меньшей мере, один неводный полярный апротонный растворитель или полимер, по меньшей мере, одну электропроводящую соль и, по меньшей мере, одно сероорганическое соединение, состоящее, по меньшей мере, из одного органического фрагмента и, по меньшей мере, одной -S-Sn- связи, где n представляет собой 0 или целое число, равное 1, или большее целое число.20. An electrolyte comprising at least one non-aqueous polar aprotic solvent or polymer, at least one electrically conductive salt, and at least one organosulfur compound consisting of at least one organic fragment and at least , one -SS n - bond, where n is 0 or an integer equal to 1 or greater. 21. Катод, включающий a) элементарную серу, элементарный селен или смесь элементарных халькогенов, b) по меньшей мере, одну электропроводящую добавку, c) и, по меньшей мере, одно сероорганическое соединение, включающее, по меньшей мере, один органический фрагмент и, по меньшей мере, одну -S-Sn- связь, где n представляет собой 0 или целое число, равное или больше 1.21. A cathode comprising a) elemental sulfur, elemental selenium, or a mixture of elemental chalcogenes, b) at least one electrically conductive additive, c) and at least one organosulfur compound comprising at least one organic fragment and, at least one -SS n - bond, where n is 0 or an integer equal to or greater than 1. 22. Катод по п. 21 в комбинации с токосъемником.22. The cathode of claim 21 in combination with a current collector. 23. Катод по п. 21, где, по меньшей мере, одна электропроводящая добавка включает, по меньшей мере, один из таких материалов, как графит, углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна, графен, углеродная сажа или нагар.23. The cathode of claim 21, wherein the at least one electrically conductive additive comprises at least one of such materials as graphite, carbon nanotubes, carbon nanofibers, graphene, carbon black, or coke. 24. Катод по п. 21, дополнительно включающий, по меньшей мере, одно связующее вещество.24. The cathode of claim 21, further comprising at least one binder. 25. Анод, включающий в себя активный материал анода, содержащий натрий, литий, калий или магний или сплав или композит, по меньшей мере, одного из металлов натрия, лития, калий или магния, по меньшей мере, с одним другим металлом, для обеспечения ионами, где анод дополнительно включает, по меньшей мере, одно сероорганическое соединение или анод был предварительно обработан с помощью, по меньшей мере, одного сероорганического соединения, включающего, по меньшей мере, один органический фрагмент и, по меньшей мере, одну -S-Sn- связь, где n представляет собой 0 или целое число, равное или больше 1.25. An anode including an anode active material containing sodium, lithium, potassium or magnesium, or an alloy or composite of at least one of the metals sodium, lithium, potassium or magnesium with at least one other metal, to provide ions, where the anode further includes at least one organosulfur compound or the anode has been pretreated with at least one organosulfur compound comprising at least one organic fragment and at least one -SS n - bond, where n is 0 or an integer equal to or greater than 1.
RU2019120395A 2016-12-02 2017-12-01 Battery based on organosulfur compound RU2755479C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/367,379 US10243237B2 (en) 2012-04-13 2016-12-02 Battery based on organosulfur species
US15/367,379 2016-12-02
PCT/US2017/064185 WO2018102667A1 (en) 2016-12-02 2017-12-01 Battery based on organosulfur species

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019120395A true RU2019120395A (en) 2021-01-11
RU2019120395A3 RU2019120395A3 (en) 2021-07-22
RU2755479C2 RU2755479C2 (en) 2021-09-16

Family

ID=62242762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120395A RU2755479C2 (en) 2016-12-02 2017-12-01 Battery based on organosulfur compound

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP3548459A4 (en)
JP (1) JP2020501314A (en)
KR (1) KR102600942B1 (en)
CN (1) CN110023275B (en)
BR (1) BR112019011107B1 (en)
CA (1) CA3045463A1 (en)
RU (1) RU2755479C2 (en)
SG (1) SG10202006657SA (en)
WO (1) WO2018102667A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109704302B (en) * 2018-12-03 2020-12-04 江苏理工学院 Phosphorus-doped porous carbon material, preparation thereof and application thereof in coating diaphragm for lithium-sulfur battery
CN109698331B (en) * 2018-12-11 2021-04-23 温州大学 Preparation method of sulfite/carbon tube sulfur-carrying composite positive electrode material in lithium-sulfur battery
CN113054250B (en) * 2019-12-27 2023-03-10 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 Electrolyte and lithium ion battery
CN114597347A (en) * 2022-03-15 2022-06-07 清华大学深圳国际研究生院 Solid-state lithium-sulfur battery positive electrode and preparation method thereof, and solid-state lithium-sulfur battery and preparation method thereof

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4472489A (en) * 1983-11-30 1984-09-18 Allied Corporation Polymeric electrode coated with reaction product or organosulfur compound
US4833048A (en) * 1988-03-31 1989-05-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Metal-sulfur type cell having improved positive electrode
BR9007750A (en) * 1989-10-13 1992-09-01 Univ California METAL-SULFUR CELL
JPH0636797A (en) * 1992-07-15 1994-02-10 Fuji Photo Film Co Ltd Lithium secondary battery
US5516598A (en) * 1994-07-28 1996-05-14 Polyplus Battery Company, Inc. Secondary cell using organosulfur/metal charge transfer materials as positive electrode
JP4114259B2 (en) * 1999-01-26 2008-07-09 宇部興産株式会社 Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
WO2001036206A1 (en) * 1999-11-12 2001-05-25 Fargo Electronics, Inc. Thermal printhead compensation
JP4304570B2 (en) * 2002-06-28 2009-07-29 日本電気株式会社 Non-aqueous electrolyte and secondary battery using the same
KR100450208B1 (en) * 2002-09-23 2004-09-24 삼성에스디아이 주식회사 Negative electrode for lithium battery and lithium battery comprising same
KR100472513B1 (en) * 2002-11-16 2005-03-11 삼성에스디아이 주식회사 Organic electrolytic solution for Lithium sulfur battery and Lithium sulfur battery appling the same
KR100508923B1 (en) * 2003-06-27 2005-08-17 삼성에스디아이 주식회사 A non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same
KR100553776B1 (en) * 2003-09-05 2006-02-20 삼성에스디아이 주식회사 Organic electrolytic solution and lithium sulfur battery comprising the same
JP2005108724A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2005092847A1 (en) * 2004-03-29 2005-10-06 Fuji Photo Film Co., Ltd. Dendron and dendrimer, method of producing the same, and method of producing a thioacetal compound
CA2869969C (en) * 2012-04-13 2022-07-12 Arkema Inc. Battery based on organosulfur species

Also Published As

Publication number Publication date
CA3045463A1 (en) 2018-06-07
EP3548459A1 (en) 2019-10-09
BR112019011107A2 (en) 2019-10-08
WO2018102667A1 (en) 2018-06-07
RU2755479C2 (en) 2021-09-16
KR20190083672A (en) 2019-07-12
KR102600942B1 (en) 2023-11-14
JP2020501314A (en) 2020-01-16
EP3548459A4 (en) 2020-07-22
CN110023275A (en) 2019-07-16
CN110023275B (en) 2022-11-29
SG10202006657SA (en) 2020-08-28
RU2019120395A3 (en) 2021-07-22
BR112019011107B1 (en) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2014144995A (en) BATTERY BASED ON SERAORGANIC COMPOUNDS
RU2019120395A (en) ORGAN SULFUR BATTERY BATTERY
Sun et al. Design strategies to enable the efficient use of sodium metal anodes in high‐energy batteries
Sang et al. Organosulfur materials for rechargeable batteries: Structure, mechanism, and application
US10243237B2 (en) Battery based on organosulfur species
JP2020501314A5 (en)
JP2017517860A (en) Long cycle life lithium sulfur solid electrochemical cell
KR20070015227A (en) Safe battrey solvents
CN109585909B (en) Electrolyte composition for lithium sulfur battery
KR20150004179A (en) An electrolyte for lithium sulfur battery