RU2553999C1 - Composition of liquid-crystalline ionic electrolyte - Google Patents
Composition of liquid-crystalline ionic electrolyte Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553999C1 RU2553999C1 RU2014106113/04A RU2014106113A RU2553999C1 RU 2553999 C1 RU2553999 C1 RU 2553999C1 RU 2014106113/04 A RU2014106113/04 A RU 2014106113/04A RU 2014106113 A RU2014106113 A RU 2014106113A RU 2553999 C1 RU2553999 C1 RU 2553999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- composition
- salt
- water
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, а именно к разработке электролитов для химических источников тока. Перспективными ион проводящими электролитами являются ионные жидкие кристаллы. В частности, ионные лиотропные жидкие кристаллы на основе солей додецилбензолсульфоновой кислоты. Лиотропные ионные жидкие кристаллы на основе солей додецилбензолсульфоновой кислоты обладают такими достоинствами, как малая токсичность, термодинамическая стабильность жидкокристаллической фазы в широком температурном интервале, высокая удельная проводимость по натрию и литию, что в сумме с самоорганизующейся упорядоченной наноструктурой делает их привлекательными для широкого применения.The invention relates to the field of electrical industry, in particular to the development of electrolytes for chemical current sources. Promising ion conductive electrolytes are ionic liquid crystals. In particular, ionic lyotropic liquid crystals based on salts of dodecylbenzenesulfonic acid. Lyotropic ionic liquid crystals based on salts of dodecylbenzenesulfonic acid possess such advantages as low toxicity, thermodynamic stability of the liquid crystalline phase over a wide temperature range, high specific conductivity in sodium and lithium, which, combined with a self-organizing ordered nanostructure, makes them attractive for widespread use.
Разработано и запатентовано большое количество различных электролитов, в том числе и электролитов на основе жидких кристаллов различной природы, то есть лиотропные, термотропные и полимеризуемые жидкие кристаллы. Предложены и запатентованы в качестве ионных проводников различные твердые электролиты, полимерные и кристаллические, растворы различных солей лития, натрия в ряде органических растворителей, например в этиленкарбонате, а также жидкокристаллические ионные проводники.A large number of different electrolytes have been developed and patented, including electrolytes based on liquid crystals of various nature, that is, lyotropic, thermotropic and polymerizable liquid crystals. Various solid electrolytes, polymer and crystalline, solutions of various lithium and sodium salts in a number of organic solvents, for example, ethylene carbonate, and liquid crystal ionic conductors have been proposed and patented as ionic conductors.
Нами предлагается использовать в качестве основы для ионных проводников лиотропные жидкие кристаллы в системе вода - додецилбензолсульфонат Li/Na. Применение для получения жидких кристаллов доступных по цене анионных поверхностно-активных веществ делает предлагаемые электролиты экономически привлекательными.We propose to use lyotropic liquid crystals in the water – dodecylbenzenesulfonate Li / Na system as the basis for ionic conductors. The use of affordable anionic surfactants to produce liquid crystals makes the electrolytes of the invention economically attractive.
Известен ряд жидкокристаллических ионных проводников, получаемых путем смешивания расплава органической соли (ионной жидкости) с органическими или неорганическими веществами, способными формировать жидкокристаллическую фазу, описанных в патенте ЕР 1394816 А1 Kato Takashi, Kanie Satoshi, Yoshio Masafumi, Ohno Hiroyuki, Yoshizawa Masahiro «Liquid crystalline ion conductor and method for preparation thereof» от 03.03.2004 (МПК H01B 1/06). В патенте описаны разные составы электролита, в которых можно сформировать жидкокристаллический ионный проводник на основе ионных жидкостей и различных жидкокристаллических молекул.A number of liquid crystalline ionic conductors are known, obtained by mixing a molten organic salt (ionic liquid) with organic or inorganic substances capable of forming a liquid crystalline phase, as described in EP 1394816 A1 by Kato Takashi, Kanie Satoshi, Yoshio Masafumi, Ohno Hiroyuki, Yoshizawa Masoi ion conductor and method for preparation thereof ”dated 03.03.2004 (IPC H01B 1/06). The patent describes various electrolyte compositions in which it is possible to form a liquid crystal ionic conductor based on ionic liquids and various liquid crystal molecules.
Известен состав электролита на основе полимеризуемого ионного жидкого кристалла для электрохимических источников тока в европейском патенте ЕР 116769 В1 Ono Michio «Electrolyte composition, electrochemical cell and ionic liquid crystal monomer» от 18.01.2001 (МПК H01G 9/20, C09K 19/00, C09K 19/38). В состав заявленного электролита входят полимеризуемые жидкокристаллические мономеры, содержащие по меньшей мере одну полимеризуемую группу, также ионный жидкокристаллический мономер имеет органическую катионсодержащую и этиленоксидную группы.The known electrolyte composition based on a polymerizable ionic liquid crystal for electrochemical current sources in European patent EP 116769 B1 Ono Michio "Electrolyte composition, electrochemical cell and ionic liquid crystal monomer" from 01/18/2001 (IPC H01G 9/20, C09K 19/00, C09K 19/38). The composition of the claimed electrolyte includes polymerizable liquid crystal monomers containing at least one polymerizable group, also the ionic liquid crystal monomer has an organic cation-containing and ethylene oxide groups.
Аналогом заявленного изобретения служит патент WO 2006/062014 A1 Haramoto Yuiciro «Conductive liquid-crystal material, process for producing the same, liquid-crystal composition, liquid-crystal semiconductor element, and information memory medium» от 15.06.2006 (МПК G09K 19/16, H01L 51/50, G02F 1/13). Изобретение описывает жидкокристаллическую композицию, которая даже при комнатной температуре имеет отличную проводимость, с электрохимическим окном напряжения 5В. Композиция состоит из одного или более компонентов, формирующих смектическую жидкокристаллическую фазу.The patent WO 2006/062014 A1 Haramoto Yuiciro "Conductive liquid-crystal material, process for producing the same, liquid-crystal composition, liquid-crystal semiconductor element, and information memory medium" dated 06.15.2006 (IPC G09K 19 / 16,
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является состав электролита, содержащий как минимум одну соль электролита и смесь органических растворителей, этиленкарбоната 10-50% и фторэтиленкарбоната 50-90%. (Патент WO 2013/033579 A1 Chen Xudong, Holstein William L. «Fluorinated electrolyte compositions» от 07.03.2013, МПК H01M 10/0525, H01M 10/0569, H01M 10/0567).The closest in technical essence (prototype) to the claimed invention is an electrolyte composition containing at least one electrolyte salt and a mixture of organic solvents, ethylene carbonate 10-50% and fluoroethylene carbonate 50-90%. (Patent WO 2013/033579 A1 Chen Xudong, Holstein William L. “Fluorinated electrolyte compositions” dated 07.03.2013, IPC H01M 10/0525, H01M 10/0569, H01M 10/0567).
Заявленная в данном патенте композиция содержит Na/Li соль додецилбензолсульфоновой кислоты и воду в качестве растворителя, в определенных соотношениях, которые позволяют получить упорядоченную наноструктурированную жидкокристаллическую фазу.The composition claimed in this patent contains a Na / Li salt of dodecylbenzenesulfonic acid and water as a solvent, in certain proportions, which make it possible to obtain an ordered nanostructured liquid crystal phase.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая удельная проводимость получаемого электролита при наличии упорядоченной внутренней структуры и сохранении текучести, что выгодно отличает подобные электролиты от прототипа.The technical result of the invention is the high conductivity of the resulting electrolyte in the presence of an ordered internal structure and maintaining fluidity, which distinguishes these electrolytes from the prototype.
Технический результат достигается композицией, содержащей литиевую соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 25-55% (мас.) и 75-45% (мас.) воды или содержащей натриевую соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 70-88% (мас.) и 30-12% (мас.) воды.The technical result is achieved by a composition containing lithium salt of dodecylbenzenesulfonic acid in an amount of 25-55% (wt.) And 75-45% (wt.) Of water or containing sodium salt of dodecylbenzenesulfonic acid in an amount of 70-88% (wt.) And 30-12 % (wt.) water.
Получение жидких кристаллов в системе соль додецилбензолсульфоновой кислоты - вода включает следующие операции:Obtaining liquid crystals in the salt system of dodecylbenzenesulfonic acid - water includes the following operations:
- получение натриевой/литиевой соли додецилбензолсульфоновой кислоты;- obtaining the sodium / lithium salt of dodecylbenzenesulfonic acid;
- получение раствора необходимой концентрации.- obtaining a solution of the required concentration.
Пример 1Example 1
В бюкс вносим 1 г додецилбензолсульфоновой кислоты. Далее добавляем при перемешивании водный раствор гидроксида лития до нейтрального рН 7. В дальнейшем, после нейтрализации кислоты, выпариваем полученную смесь до необходимой концентрации.In 1x we add 1 g of dodecylbenzenesulfonic acid. Next, add with stirring an aqueous solution of lithium hydroxide to a neutral pH of 7. In the future, after neutralizing the acid, evaporate the resulting mixture to the desired concentration.
Наличие или отсутствие жидкокристаллической структуры и ее тип определяли методом поляризационной микроскопии с помощью микроскопа «Axiostar plus» для наблюдения в проходящем свете (Zeiss, Германия) с цифровой фотокамерой «Canon».The presence or absence of a liquid crystal structure and its type were determined by polarization microscopy using an Axiostar plus microscope for observation in transmitted light (Zeiss, Germany) with a Canon digital camera.
Фиг.1 представляет пример микрофотографии через скрещенные поляроиды (левая) и в проходящем свете (правая) лиотропных жидких кристаллов гексагонального строения, полученных в системе додецилбензолсульфонат лития - вода. Образец содержит 51% (масс.) додецилбензолсульфонат лития и 49% (мас.) воды. На микрофотографии видна текстура образца, характерная для жидких кристаллов гексагонального строения.Figure 1 is an example of a micrograph through crossed polaroids (left) and transmitted light (right) of lyotropic liquid crystals of hexagonal structure obtained in the lithium dodecylbenzenesulfonate-water system. The sample contains 51% (wt.) Lithium dodecylbenzenesulfonate and 49% (wt.) Water. The micrograph shows the texture of the sample, characteristic of liquid crystals of a hexagonal structure.
Пример 2Example 2
Получение жидких кристаллов проводили по методике, описанной в примере 1. Наличие жидкокристаллической структуры проверяли методом поляризационной микроскопии, как описано в примере 1. В таблице 1 показаны данные по составу образцов, полученных в системе додецилбензолсульфонат лития - вода при 25°С, и наличию у них жидкокристаллической структуры. Как видно из представленных данных, диапазоны содержания компонентов, указанные в формуле изобретения, соответствуют области существования жидких кристаллов в системе додецилбензолсульфонат лития - вода.The preparation of liquid crystals was carried out according to the procedure described in example 1. The presence of a liquid crystal structure was checked by polarization microscopy, as described in example 1. Table 1 shows the composition of the samples obtained in the lithium dodecylbenzenesulfonate-water system at 25 ° C and the presence of them liquid crystal structure. As can be seen from the data presented, the ranges of the components indicated in the claims correspond to the region of existence of liquid crystals in the lithium dodecylbenzenesulfonate-water system.
Пример 3Example 3
По методике, описанной в примере 1, с заменой на гидроксид натрия, получаем жидкие кристаллы на основе додецилбензолсульфоната натрия.By the method described in example 1, with the replacement of sodium hydroxide, we obtain liquid crystals based on sodium dodecylbenzenesulfonate.
Наличие или отсутствие жидкокристаллической структуры подтверждаем, как описано в примере 1.The presence or absence of a liquid crystal structure is confirmed as described in example 1.
Фиг.2 представляет пример микрофотографии через скрещенные поляроиды лиотропных жидких кристаллов ламеллярного строения, полученных в системе додецилбензолсульфонат натрия - вода. Образец содержит 78% (мас.) додецилбензолсульфонат натрия и 22% (мас.) воды. На микрофотографии видна текстура образца, характерная для жидких кристаллов ламеллярного строения.Figure 2 is an example of a micrograph through crossed polaroids of lyotropic liquid crystals of lamellar structure, obtained in the system of sodium dodecylbenzenesulfonate - water. The sample contains 78% (wt.) Sodium dodecylbenzenesulfonate and 22% (wt.) Water. The micrograph shows the texture of the sample, characteristic of liquid crystals of the lamellar structure.
Пример 4Example 4
Получение жидких кристаллов проводили по методике, описанной в примере 1. Наличие жидкокристаллической структуры проверяли методом поляризационной микроскопии, как описано в примере 1. В таблице 2 показаны данные по составу образцов, полученных в системе додецилбензолсульфонат натрия - вода при 25°С, и наличию у них жидкокристаллической структуры. Как видно из представленных данных, диапазоны содержания компонентов, указанные в формуле изобретения, соответствуют области существования жидких кристаллов в системе додецилбензолсульфонат лития - вода.The preparation of liquid crystals was carried out according to the procedure described in example 1. The presence of a liquid crystal structure was checked by polarization microscopy as described in example 1. Table 2 shows data on the composition of the samples obtained in the sodium dodecylbenzenesulfonate-water system at 25 ° C and the presence of them liquid crystal structure. As can be seen from the data presented, the ranges of the components indicated in the claims correspond to the region of existence of liquid crystals in the lithium dodecylbenzenesulfonate-water system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106113/04A RU2553999C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Composition of liquid-crystalline ionic electrolyte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106113/04A RU2553999C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Composition of liquid-crystalline ionic electrolyte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2553999C1 true RU2553999C1 (en) | 2015-06-20 |
Family
ID=53433866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014106113/04A RU2553999C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Composition of liquid-crystalline ionic electrolyte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2553999C1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1035033A1 (en) * | 1982-02-22 | 1983-08-15 | Предприятие П/Я Г-4647 | Process for preparing aqueous dispersions |
-
2014
- 2014-02-19 RU RU2014106113/04A patent/RU2553999C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1035033A1 (en) * | 1982-02-22 | 1983-08-15 | Предприятие П/Я Г-4647 | Process for preparing aqueous dispersions |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Eun Hye Joo et. al "Electrochemically Preparation of Functionalized Graphene using Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS)", Advanced Materials Research, v. 747, 2013, pp. 246-249. V.K. Sharma et al. "Dynamics in Anionic Micelles: Effect of Phenyl Ring" The Journal of Physical Chemistry B, 2013, 117, p. 6250-6255. Arjen Sein et al. "Lyotropic Phases of Dodecylbenzenesulfonates with Different Counterions in Water" Langmuir, 1996, 12, p. 2913-2923. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
He et al. | New insights into the application of lithium‐ion battery materials: selective extraction of lithium from brines via a rocking‐chair lithium‐ion battery system | |
Wang et al. | Highly conductive and thermally stable ion gels with tunable anisotropy and modulus | |
Tominaga et al. | Effect of anions on lithium ion conduction in poly (ethylene carbonate)-based polymer electrolytes | |
Dissanayake et al. | Infrared spectroscopic study of the phases and phase transitions in poly (ethylene oxide) and poly (ethylene oxide)-lithium trifluoromethanesulfonate complexes | |
Ramesh et al. | Studies on the plasticization efficiency of deep eutectic solvent in suppressing the crystallinity of corn starch based polymer electrolytes | |
Hagiwara et al. | Thermal properties of mixed alkali bis (trifluoromethylsulfonyl) amides | |
Li et al. | Creating ionic channels in single-ion conducting solid polymer electrolyte by manipulating phase separation structure | |
JP2007052438A (en) | Liquid for liquid lens with high reliability | |
Wu et al. | Electrical conductivity of lithium chloride, lithium bromide, and lithium iodide electrolytes in methanol, water, and their binary mixtures | |
Voropaeva et al. | Solvation and sodium conductivity of nonaqueous polymer electrolytes based on Nafion-117 membranes and polar aprotic solvents | |
Sanginov et al. | Lithium-ion conductivity of the Nafion membrane swollen in organic solvents | |
Verma et al. | Sodium ion conducting nanocomposite polymer electrolyte membrane for sodium ion batteries | |
Metwalli et al. | Conductivity and morphology correlations of ionic-liquid/lithium-salt/block copolymer nanostructured hybrid electrolytes | |
Jain et al. | Self assembled, sulfonated pentablock copolymer cation exchange coatings for membrane capacitive deionization | |
Liu et al. | Ionic conductivity enhancement of polymer electrolytes by directed crystallization | |
Atik et al. | Acyclic acetals in propylene carbonate-based electrolytes for advanced and safer graphite-based lithium ion batteries | |
Bogdanowicz et al. | Mimicking nature: Biomimetic ionic channels | |
Blanco et al. | Effect of alkyl chain asymmetry on catanionic mixtures of hydrogenated and fluorinated surfactants | |
RU2553999C1 (en) | Composition of liquid-crystalline ionic electrolyte | |
Barım et al. | Highly conducting lyotropic liquid crystalline mesophases of pluronics (P65, P85, P103, and P123) and hydrated lithium salts (LiCl and LiNO3) | |
Bielejewski et al. | Ionic conductivity and thermal properties of a supramolecular ionogel made from a sugar-based low molecular weight gelator and a quaternary ammonium salt electrolyte solution | |
Takeuchi et al. | Effect of the addition of bivalent ions on electrochemical lithium-ion intercalation at graphite electrodes | |
CN109675448A (en) | A kind of preparation method of antifouling anion-exchange membrane | |
Egashira et al. | Effect of small cation addition on the conductivity of quaternary ammonium ionic liquids | |
Grafskaia et al. | Engineering of ion channels topology in self-assembled wedge-shaped amphiphiles by combination of temperature and solvent vapor treatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170220 |