RU2672059C2 - Поверхности, покрытые желатинизированными ионными жидкими пленками, и их применение - Google Patents
Поверхности, покрытые желатинизированными ионными жидкими пленками, и их применение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672059C2 RU2672059C2 RU2016135786A RU2016135786A RU2672059C2 RU 2672059 C2 RU2672059 C2 RU 2672059C2 RU 2016135786 A RU2016135786 A RU 2016135786A RU 2016135786 A RU2016135786 A RU 2016135786A RU 2672059 C2 RU2672059 C2 RU 2672059C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ionic liquid
- gelled
- electrically conductive
- contact
- conductive surface
- Prior art date
Links
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 542
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 123
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 86
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 claims description 76
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 75
- -1 hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 claims description 72
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 43
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 37
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 35
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Chemical class 0.000 claims description 35
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 22
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 20
- 229920000642 polymer Chemical class 0.000 claims description 19
- WXMVWUBWIHZLMQ-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1-octylimidazolium Chemical compound CCCCCCCCN1C=C[N+](C)=C1 WXMVWUBWIHZLMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 17
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 11
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 11
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims description 10
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1 IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 108010016626 Dipeptides Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 7
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920001282 polysaccharide Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000005017 polysaccharide Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- KOCWJEWXPJKXHS-UHFFFAOYSA-N 1-(methoxymethyl)-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound COC[N+]1(C)CCCC1 KOCWJEWXPJKXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KGWNHXCBHOVEOM-UHFFFAOYSA-N 2-pyridin-1-ium-1-ylethanol Chemical compound OCC[N+]1=CC=CC=C1 KGWNHXCBHOVEOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N n-fluorosulfonylsulfamoyl fluoride Chemical compound FS(=O)(=O)NS(F)(=O)=O KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- JFZKOODUSFUFIZ-UHFFFAOYSA-N trifluoro phosphate Chemical compound FOP(=O)(OF)OF JFZKOODUSFUFIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KILROSMPEZCOSD-UHFFFAOYSA-N 1-(methoxymethyl)-3-methylimidazol-3-ium Chemical compound COCN1C=C[N+](C)=C1 KILROSMPEZCOSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PXELHGDYRQLRQO-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCCC[N+]1(C)CCCC1 PXELHGDYRQLRQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- REACWASHYHDPSQ-UHFFFAOYSA-N 1-butylpyridin-1-ium Chemical compound CCCC[N+]1=CC=CC=C1 REACWASHYHDPSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NIHOUJYFWMURBG-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CC[N+]1(C)CCCC1 NIHOUJYFWMURBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1 NJMWOUFKYKNWDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RVEJOWGVUQQIIZ-UHFFFAOYSA-N 1-hexyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCCCN1C=C[N+](C)=C1 RVEJOWGVUQQIIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XDEQOBPALZZTCA-UHFFFAOYSA-N 1-octylpyridin-1-ium Chemical compound CCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 XDEQOBPALZZTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 claims description 5
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 108090000623 proteins and genes Chemical class 0.000 claims description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 5
- 125000005463 sulfonylimide group Chemical group 0.000 claims description 5
- BJQWBACJIAKDTJ-UHFFFAOYSA-N tetrabutylphosphanium Chemical compound CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC BJQWBACJIAKDTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BPOKGXDLWFMOCY-UHFFFAOYSA-N tributyl(2-methoxyethyl)azanium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCOC BPOKGXDLWFMOCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- SFWNINQAAFOMTF-UHFFFAOYSA-N tributyl(tert-butyl)phosphanium Chemical compound CCCC[P+](CCCC)(CCCC)C(C)(C)C SFWNINQAAFOMTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IDTCZPKYVMKLRZ-UHFFFAOYSA-N 1-(2-methoxyethyl)-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound COCC[N+]1(C)CCCC1 IDTCZPKYVMKLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BYCVVPOEPZGGGL-UHFFFAOYSA-N 1-(2-methoxyethyl)-3-methylimidazol-3-ium Chemical compound COCC[N+]=1C=CN(C)C=1 BYCVVPOEPZGGGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SVONMDAUOJGXHL-UHFFFAOYSA-N 1-hexyl-1-methylpyrrolidin-1-ium Chemical compound CCCCCC[N+]1(C)CCCC1 SVONMDAUOJGXHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LSFWFJFDPRFPBK-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-3-pentylimidazol-1-ium Chemical compound CCCCCN1C=C[N+](C)=C1 LSFWFJFDPRFPBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims description 4
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 125000005497 tetraalkylphosphonium group Chemical group 0.000 claims description 3
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- 150000008648 triflates Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 201
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 60
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 45
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 43
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 39
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 37
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 30
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 29
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 18
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 18
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 16
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000006471 dimerization reaction Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- ZRXYMHTYEQQBLN-UHFFFAOYSA-N [Br].[Zn] Chemical compound [Br].[Zn] ZRXYMHTYEQQBLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 12
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- KYCQOKLOSUBEJK-UHFFFAOYSA-M 1-butyl-3-methylimidazol-3-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCN1C=C[N+](C)=C1 KYCQOKLOSUBEJK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 8
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 8
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L zinc bromide Chemical compound Br[Zn]Br VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 7
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 6
- URVSXZLUUCVGQM-UHFFFAOYSA-M 1-methyl-3-octylimidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCN1C=C[N+](C)=C1 URVSXZLUUCVGQM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- ULQISTXYYBZJSJ-UHFFFAOYSA-N 12-hydroxyoctadecanoic acid Chemical compound CCCCCCC(O)CCCCCCCCCCC(O)=O ULQISTXYYBZJSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 5
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 5
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000007614 solvation Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- KEHGIVWHHBDQAD-UHFFFAOYSA-N tributyl(octyl)phosphanium Chemical compound CCCCCCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC KEHGIVWHHBDQAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 4
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 4
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 4
- KBSPJIWZDWBDGM-UHFFFAOYSA-N mpyr Natural products C1=C2C(C)=CC=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 KBSPJIWZDWBDGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 4
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M triflate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229940102001 zinc bromide Drugs 0.000 description 4
- 125000004400 (C1-C12) alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- LNKPCMOUFKLBCM-UHFFFAOYSA-M 1-octylpyridin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 LNKPCMOUFKLBCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 3
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O Pyrrolidinium ion Chemical compound C1CC[NH2+]C1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- GPWHDDKQSYOYBF-UHFFFAOYSA-N ac1l2u0q Chemical compound Br[Br-]Br GPWHDDKQSYOYBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 3
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000003352 sequestering agent Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- RKHXQBLJXBGEKF-UHFFFAOYSA-M tetrabutylphosphanium;bromide Chemical compound [Br-].CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC RKHXQBLJXBGEKF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- MIWHLVGYJQPREF-UHFFFAOYSA-N tributyl(methoxymethyl)azanium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)COC MIWHLVGYJQPREF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UQALXAJTCBQTTI-UHFFFAOYSA-N tributyl(tert-butyl)azanium Chemical compound C(CCC)[N+](C(C)(C)C)(CCCC)CCCC UQALXAJTCBQTTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002827 triflate group Chemical group FC(S(=O)(=O)O*)(F)F 0.000 description 3
- OQMIRQSWHKCKNJ-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluoroethene;1,1,2,3,3,3-hexafluoroprop-1-ene Chemical group FC(F)=C.FC(F)=C(F)C(F)(F)F OQMIRQSWHKCKNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MURAZYWJBFPRPA-UHFFFAOYSA-M 1-(2-methoxyethyl)-1-methylpyrrolidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].COCC[N+]1(C)CCCC1 MURAZYWJBFPRPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VBWHCNAJCDFROZ-UHFFFAOYSA-M 1-(2-methoxyethyl)-3-methylimidazol-3-ium;bromide Chemical compound [Br-].COCC[N+]=1C=CN(C)C=1 VBWHCNAJCDFROZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KVBQNFMTEUEOCD-UHFFFAOYSA-M 1-butylpyridin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+]1=CC=CC=C1 KVBQNFMTEUEOCD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GWQYPLXGJIXMMV-UHFFFAOYSA-M 1-ethyl-3-methylimidazol-3-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCN1C=C[N+](C)=C1 GWQYPLXGJIXMMV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- MXSFCHMGNLZFBO-UHFFFAOYSA-M 1-hexyl-1-methylpyrrolidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCC[N+]1(C)CCCC1 MXSFCHMGNLZFBO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- BGSUDDILQRFOKZ-UHFFFAOYSA-M 1-hexyl-3-methylimidazol-3-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCN1C=C[N+](C)=C1 BGSUDDILQRFOKZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940114072 12-hydroxystearic acid Drugs 0.000 description 2
- 125000004200 2-methoxyethyl group Chemical group [H]C([H])([H])OC([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- ZBAVMRHWFOONIQ-UHFFFAOYSA-M 2-pyridin-1-ium-1-ylethanol;bromide Chemical compound [Br-].OCC[N+]1=CC=CC=C1 ZBAVMRHWFOONIQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N Dinitrosopentamethylenetetramine Chemical compound C1N2CN(N=O)CN1CN(N=O)C2 MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 2
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 150000001649 bromium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011346 highly viscous material Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910001412 inorganic anion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-VMNATFBRSA-N methanol-d1 Chemical compound [2H]OC OKKJLVBELUTLKV-VMNATFBRSA-N 0.000 description 2
- 238000004776 molecular orbital Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229960005190 phenylalanine Drugs 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O pyridinium Chemical class C1=CC=[NH+]C=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229960002920 sorbitol Drugs 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 2
- JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISLMUNSNHGLMCV-UHFFFAOYSA-N tributyl(2-methoxyethyl)phosphanium Chemical compound CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCOC ISLMUNSNHGLMCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FSOLARXXBUNELG-UHFFFAOYSA-N tributyl(methoxymethyl)phosphanium Chemical compound CCCC[P+](CCCC)(CCCC)COC FSOLARXXBUNELG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XZGXRKPKRHWIGF-UHFFFAOYSA-M tributyl(tert-butyl)phosphanium bromide Chemical compound [Br-].C(CCC)[P+](C(C)(C)C)(CCCC)CCCC XZGXRKPKRHWIGF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 2
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FMZUHGYZWYNSOA-VVBFYGJXSA-N (1r)-1-[(4r,4ar,8as)-2,6-diphenyl-4,4a,8,8a-tetrahydro-[1,3]dioxino[5,4-d][1,3]dioxin-4-yl]ethane-1,2-diol Chemical class C([C@@H]1OC(O[C@@H]([C@@H]1O1)[C@H](O)CO)C=2C=CC=CC=2)OC1C1=CC=CC=C1 FMZUHGYZWYNSOA-VVBFYGJXSA-N 0.000 description 1
- NILSKEFCHQUOCY-UHFFFAOYSA-M 1-(methoxymethyl)-1-methylpyrrolidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].COC[N+]1(C)CCCC1 NILSKEFCHQUOCY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QUPWFJUVLYZIGF-UHFFFAOYSA-M 1-(methoxymethyl)-3-methylimidazol-3-ium;bromide Chemical compound [Br-].COCN1C=C[N+](C)=C1 QUPWFJUVLYZIGF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LCZRPQGSMFXSTC-UHFFFAOYSA-M 1-butyl-1-methylpyrrolidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+]1(C)CCCC1 LCZRPQGSMFXSTC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- USOIOQCOUFEVEB-UHFFFAOYSA-M 1-butyl-2,3-dimethylimidazol-3-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCN1C=C[N+](C)=C1C USOIOQCOUFEVEB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KHJQQUGSPDBDRM-UHFFFAOYSA-M 1-ethyl-1-methylpyrrolidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CC[N+]1(C)CCCC1 KHJQQUGSPDBDRM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OIDIRWZVUWCCCO-UHFFFAOYSA-N 1-ethylpyridin-1-ium Chemical compound CC[N+]1=CC=CC=C1 OIDIRWZVUWCCCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LBLQTFWDBMIGFY-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypentan-2-amine Chemical compound CCCC(N)COC LBLQTFWDBMIGFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OOKUTCYPKPJYFV-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1h-imidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CN1C=C[NH+]=C1 OOKUTCYPKPJYFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXFKRXXEFJDOMO-UHFFFAOYSA-M 1-methyl-3-pentylimidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCC[N+]=1C=CN(C)C=1 PXFKRXXEFJDOMO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-O 1-methylimidazole Chemical compound CN1C=C[NH+]=C1 MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 1H-pyrrole Natural products C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KIHBGTRZFAVZRV-UHFFFAOYSA-N 2-Hydroxyoctadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC(O)C(O)=O KIHBGTRZFAVZRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPLYLXYEVLGWFJ-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyarachidic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)C(O)=O CPLYLXYEVLGWFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JGHSBPIZNUXPLA-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyhexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCC(O)C(O)=O JGHSBPIZNUXPLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N Asparagine Natural products OC(=O)C(N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 description 1
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N L-asparagine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N L-leucine Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N Leucine Natural products CC(C)CC(N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N [Na].[S] Chemical compound [Na].[S] BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 229960001230 asparagine Drugs 0.000 description 1
- 235000009582 asparagine Nutrition 0.000 description 1
- 125000000613 asparagine group Chemical group N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)* 0.000 description 1
- IFNRZYWBXXHRJW-JDXGNMNLSA-N benzyl n-[(2s,3s)-2-amino-3-methylpentanoyl]-n-octadecylcarbamate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN(C(=O)[C@@H](N)[C@@H](C)CC)C(=O)OCC1=CC=CC=C1 IFNRZYWBXXHRJW-JDXGNMNLSA-N 0.000 description 1
- 229940006460 bromide ion Drugs 0.000 description 1
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 description 1
- HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-O butylazanium Chemical compound CCCC[NH3+] HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- VZZJVOCVAZHETD-UHFFFAOYSA-N diethylphosphane Chemical compound CCPCC VZZJVOCVAZHETD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 108010025899 gelatin film Proteins 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 description 1
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 description 1
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- KJLLKLRVCJAFRY-UHFFFAOYSA-N mebutizide Chemical compound ClC1=C(S(N)(=O)=O)C=C2S(=O)(=O)NC(C(C)C(C)CC)NC2=C1 KJLLKLRVCJAFRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- LCJPOROTGXLHOY-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(octanoylamino)phenoxy]phenyl]octanamide Chemical compound C1=CC(NC(=O)CCCCCCC)=CC=C1OC1=CC=C(NC(=O)CCCCCCC)C=C1 LCJPOROTGXLHOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTYYRHJCDHLSGI-UHFFFAOYSA-N n-[4-[[4-(octanoylamino)phenyl]methyl]phenyl]octanamide Chemical compound C1=CC(NC(=O)CCCCCCC)=CC=C1CC1=CC=C(NC(=O)CCCCCCC)C=C1 BTYYRHJCDHLSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMOIAJVKYNVHQE-UHFFFAOYSA-N phosphanium;bromide Chemical compound [PH4+].[Br-] PMOIAJVKYNVHQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 125000006308 propyl amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000011829 room temperature ionic liquid solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- OQSLSCBFVQOFIN-UHFFFAOYSA-N tetrabutylazanium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC OQSLSCBFVQOFIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HWCKGOZZJDHMNC-UHFFFAOYSA-M tetraethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CC[N+](CC)(CC)CC HWCKGOZZJDHMNC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VWJDOAGNPHUQII-UHFFFAOYSA-M tributyl(2-methoxyethyl)azanium bromide Chemical compound [Br-].C(CCC)[N+](CCOC)(CCCC)CCCC VWJDOAGNPHUQII-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GWPCTWDQGBSGEI-UHFFFAOYSA-M tributyl(2-methoxyethyl)phosphanium;bromide Chemical compound [Br-].CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCOC GWPCTWDQGBSGEI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WWBHRIWKJPNMKY-UHFFFAOYSA-M tributyl(methoxymethyl)azanium bromide Chemical compound [Br-].C(CCC)[N+](COC)(CCCC)CCCC WWBHRIWKJPNMKY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CYHGYDTZHSXCGP-UHFFFAOYSA-M tributyl(methoxymethyl)phosphanium;bromide Chemical compound [Br-].CCCC[P+](CCCC)(CCCC)COC CYHGYDTZHSXCGP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VMJGCUPCIRNLPY-UHFFFAOYSA-N tributyl(octyl)azanium Chemical compound CCCCCCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VMJGCUPCIRNLPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UJMLRSWRUXXZEW-UHFFFAOYSA-M tributyl(octyl)phosphanium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC UJMLRSWRUXXZEW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MHSYZRCNZNOUNR-UHFFFAOYSA-M tributyl(tert-butyl)azanium bromide Chemical compound [Br-].C(CCC)[N+](C(C)(C)C)(CCCC)CCCC MHSYZRCNZNOUNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- TUQOTMZNTHZOKS-UHFFFAOYSA-O tributylphosphanium Chemical compound CCCC[PH+](CCCC)CCCC TUQOTMZNTHZOKS-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003190 viscoelastic substance Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000005051 zero-point vibrational energy Methods 0.000 description 1
- CITILBVTAYEWKR-UHFFFAOYSA-L zinc trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Zn+2].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F CITILBVTAYEWKR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JGPSMWXKRPZZRG-UHFFFAOYSA-N zinc;dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JGPSMWXKRPZZRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
-
- 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
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/365—Zinc-halogen 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
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
-
- 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
- H01M4/388—Halogens
-
- 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
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- 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
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
-
- 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
- H01M6/22—Immobilising of electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
- H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
-
- 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
- H01M2004/023—Gel electrode
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/20—Indirect fuel cells, e.g. fuel cells with redox couple being irreversible
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрохимической ячейке, содержащей первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью и вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью. Первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит первую ионную жидкость, инкапсулированную внутри первой гелевой матрицы. Вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит вторую ионную жидкость, инкапсулированную внутри второй гелевой матрицы. Первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки находятся в контакте друг с другом. Кроме того, описана электрохимическая ячейка, содержащая сборное устройство согласно изобретению, и способы ее изготовления. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 22 ил., 3 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области обратимого накопления и преобразования электрохимической энергии. Более конкретно, настоящее изобретение относится к электропроводящим поверхностям, покрытым пленкой, например, электродам и сборным аккумуляторным устройствам, содержащим такие поверхности.
ПРИОРИТЕТ
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании австралийских предварительных заявок на патент AU 2014900359 и AU 2014905263, полное содержание которых включено в настоящий документ посредством перекрестной ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Электроснабжение в Австралии в значительной степени основано на отдаленных, централизованных электростанциях, работающих на ископаемом топливе. В последнее время появляются некоторые факторы, которые заменят эту систему на один из способов более распределенного и возможно периодического производства электричества. Такие изменения включают желание государственных органов и потребителей снижать выбросы углерода, что повышает расходы на энергию, основанную на традиционном ископаемом топливе, и необходимость улучшения качества и надежности сети в некоторых отдаленных регионах и регионах со строительными ограничениями. При необходимости поддержания надежности и качества электроснабжения такое усиливающееся движение в сторону распределенных и периодических систем требует одновременного развития технологии накопления энергии. Действительно, в настоящее время признано, что подключенный к энергосистеме накопитель энергии является ключевым компонентом будущей инфраструктуры электроснабжения. В настоящее время рассматриваются различные технологии для применения в энергосистемах и для накопления энергии для транспортных средств, включая литий-ионные аккумуляторы, натрий-серные аккумуляторы (NGK Japan), проточные аккумуляторы, системы подачи сжатого воздуха, маховики, суперконденсаторы и многое другое. Проточные аккумуляторы долгое время считались наиболее подходящей технологией накопления для использования в энергетике благодаря их потенциальному длительному сроку службы, характеристикам глубокой разрядки и потенциально низкой стоимости производства. Проточные аккумуляторы отличаются от других аккумуляторных технологий тем, что электролит прокачивают через электроды, которые остаются электрохимически инертными, при этом накопление заряда происходит за счет изменения окислительного состояния (например, окисления-восстановления ванадия) или за счет электроосаждения, как, например, в бром-цинковом аккумуляторе. Из перечисленных аккумуляторов бром-цинковые аккумуляторы позволяют решить большинство проблем, вызванных применением проточных аккумуляторных систем, и считаются высоко перспективной технологией.
Бром-цинковый аккумулятор состоит из двух ячеек, разделенных проницаемой мембраной, через которую циркулирует электролит бромид цинка/бром (см., например, фигуру 1). Во время стадии зарядки цинк осаждается гальваническим способом на углеродный анод, а на углеродном катоде выделяется Br2. Комплексообразующий агент в электролите, N-этил-N-метилпирролидинибромид (MEPBr), используют для понижения реакционной способности и давления пара элементарного Br2 за счет комплексообразования большей части Br2 с MEPBr с образованием так называемого полибромидного комплекса (MEPBrn). Такой процесс минимизирует саморазряд аккумулятора и значительно улучшает безопасность системы. Указанный комплекс удаляют из блоков посредством протекающего электролита и направляют на хранение во внешний резервуар. Во время разряда указанный комплекс возвращают в блоки аккумуляторов с помощью клапана или третьего насоса. Цинк окисляется до ионов цинка на анодах; Br2 выделяется из комплекса и затем восстанавливается до ионов Br- на катодах.
Хотя существующая технология на основе бром-цинковых аккумуляторов является действующей и экономически эффективной для некоторых вариантов применения, в настоящее время она работает только при 15% от теоретически достижимой (основываясь на растворимости ZnBr2) удельной энергии вследствие субоптимальной конструкции электродов, плохой динамики жидкостей и неэффективной двухфазной среды, гравитационно разделенного комплексообразования Br2. Это ограничивает использование указанного аккумулятора вариантами применения, не связанными с транспортом, и с низкой удельной энергией и низкой плотностью энергии. Многие из недостатков, связанных с текущей технологией бром-цинковых аккумуляторов, относятся к проблемам с эффективным хранением и/или перемещением Zn2+ и Br2/Br- в растворе электролита. Например, современные аккумуляторные системы ограничены с точки зрения вырабатываемой ими удельной энергии способностью к комплексообразованию агентов, секвестирующих бром (BSAs), в электролите, и в современных аккумуляторных системах необходимо использовать ионоселективную мембрану для предотвращения прямой реакции между цинковым электродом и бромом, что противном случае может привести короткому замыканию аккумулятора.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение, описанное в настоящем документе, представляет собой платформу для аккумуляторной конструкции основе электролитов, содержащей желатинизированные ионные жидкие пленочные системы (GILFS), нанесенные на блоки гибких электродов с большей площадью поверхности, например, углеродных электродов. Указанная платформа служит основой для производства недорогих, высокопроизводительных аккумуляторов, таких как, например, бром-цинковые аккумуляторы. Настоящее изобретение относится к одному или более из следующих фундаментальных научных параметров, характеризующих аккумуляторы:
1. скорости химических реакций, в результате которых происходит накопление или высвобождение электронов (скорости заряда/разряда);
2. скорости, с которой ионы перемещаются внутри аккумулятора, чтобы скомпенсировать поток электронов;
3. селективности перемещения и реакционной способности электроактивных соединений для минимизации саморазряда;
4. химической стойкости электролита, электроактивных соединений и электродных поверхностей для минимизации ухудшения характеристик при работе в режиме многократного глубокого разряда и непрерывного заряда;
5. механической устойчивости, позволяющей приспособиться к изменениям объема во время зарядки/разрядки.
В рамках указанного контекста настоящее изобретение предлагает улучшенный подход по сравнению с существующими проточными аккумуляторными системами путем замены электролита с ограниченной эффективностью/растворов, секвестирующих бром, и удаления ионоселективной мембраны при одновременном поддержании способности аккумулятора к зарядке и разрядке путем предотвращения взаимодействия окислителя (например, брома) с восстановителем (например, цинком). При таком недавно обнаруженном подходе используют пленки, содержащие ионные жидкости, нанесенные на электроды аккумулятора или, более конкретно, желатинизированные ионные жидкие пленки (GILFs) («ионогели»). Неограничивающий пример электрохимической ячейки согласно настоящему изобретению показан на фигуре 2.
Аккумуляторная система согласно настоящему изобретению может включать одно или более из следующих инноваций по сравнению с существующими системами:
1. От активного к пассивному - Ключевой недостаток в конструкции современных бром-цинковых аккумуляторов проявляется в том, что возможность использовать дешевую окислительно-восстановительную пару появляется только при допущении значительного недостатка, связанного с регулированием брома в водных средах; такое регулирование делает указанную систему сложной, громоздкой и медленной. Согласно настоящему изобретению применение желатинизированной жидкой соли, образующей полибромид, для регулирования брома без необходимости закачивания растворов позволяет увеличить концентрацию бромида и уменьшить как сложность (нет подвижных частей), так и размеры оборудования. Замена активного потока в водных средах на неперемешиваемый неводный ионогель позволяет также понизить затраты при сохранении подходящей электрохимии бромида цинка. Внешняя влага может не слишком мешать сборному аккумуляторному устройству или работе аккумуляторов, что дополнительно снижает стоимость и увеличивает робастность;
2. Устранение видов повреждения, связанных с внутренним напряжением - Одной из основных причин повреждения обычных аккумуляторов являются внутренние напряжения, которые возникают в результате зарядки и разрядки: а именно, изменения объема и колебания температуры. Применение гибких электродов, например, углеродных электродов, в комбинации с ионогелями, описанными в настоящем документе, позволяет получить аккумуляторы, которые не реагируют на указанные напряжения. Такая устойчивость к напряжениям может быть обеспечена за счет внутренней способности вязкоупругих гелей расширяться и сжиматься по объему без значительного уменьшения диффузии, которое имеет место самой в ионной жидкости;
3. Позиционирование окислительно-восстановительных соединений - Реакционноспособные ионогелевые электролиты однозначно направляют поток электроактивных соединений, например, улавливая бром при заряде и образуя комплексы с Zn2+ при разряде. Такая активная роль электролита является главным преимуществом, поскольку тонкий гель, специально полученный для каждого электрода, может удерживать указанные соединения вблизи поверхности соответствующего электрода, что позволяет улучшить кинетику и обеспечивает подходящие скорости заряда/разряда. Экспериментальные результаты, представленные в настоящем документе, согласуются с этой концепцией; см. раздел Примеры);
4. Устранение мембраны - Ионогели с превосходной связывающей способностью могут потенциально избежать необходимости применения мембраны для удаления, например, Br2 с цинкового электрода, поскольку Br2 будет улавливаться внутри его собственного слоя ионогеля. Такая инновация также может привести к улучшению кинетики;
5. Ионогели, нанесенные методом трехмерной печати - Ионогели могут быть нанесены методом печати на электроды с активированной поверхностью при толщине по меньшей мере 50 микрон, что позволяет улучшить на 1 микрон толщину, достижимую при струйной печати. Важно отметить, что в настоящем изобретении рассматривают печать слоев из гелей с разными характеристиками, что приводит к градации функциональности в пределах всего набора пленок и позволяет дополнительно улучшить регулируемость аккумулятора. Это может обеспечить возможность придания аккумуляторам формы в 3D, что позволяет вмонтировать их места, ограниченные с точки зрения пространства и конструкции, в транспортных средствах и в зданиях.
Желатинизированные ионные жидкие пленки (GILFs) согласно настоящему изобретению можно синтезировать путем смешивания выбранных ионных жидкостей с гелеобразующими агентами (например, 12-гидроксистеариновой кислотой). Затем гелеобразующий агент может самостоятельно собираться в 3D-скеффолд, инкапсулируя ионы ионной жидкости (IL ионы). Тонкие слои такого геля можно нанести на поверхности в форме пленки; таким образом, хотя пленка содержит твердоподобный гель, она сохраняет характеристики жидкости благодаря подвижности IL ионов внутри скеффолда. Пленку, получаемую таким образом, можно описать как «жидкую пленку» или «желатинизированную ионную жидкую пленку» (GILF).
Путем регулирования выбора IL катионов и анионов в геле, можно получить GILFs, которые по природе не смешиваются (т.е. несмешивающиеся желатинизированные IL пленки). Кроме того, возможно проектирование ILs и с помощью расширяющих гелей, содержащих ILs, которые могут иммобилизовать галогениды, такие как бром, и/или которые являются очень неэффективными акцепторами катионов, например, Zn2+. Сами по себе или в комбинации такие пленки можно расположить или нанести на поверхность электрода, где это возможно, например, чтобы удерживать ионы Zn2+ в одной пленке, а Br2 в другой пленке.
Аккумуляторы согласно настоящему изобретению могут содержать одну или более электрохимических ячеек, ячеек, содержащих по меньшей мере анод, катод и один или более электролитов. При разрядке аккумулятора анод, часто содержащий элементарный металл, окисляется с образованием катионов металлов. Реакция восстановления на катоде зависит от соединений, которые подвергаются восстановлению.
Например, реакцию окисления на аноде при разрядке аккумулятора можно изобразить как реакцию в прямом направлении согласно уравнению 1:
Реакцию восстановления на катоде при разрядке аккумулятора можно изобразить как реакцию в прямом направлении согласно уравнению 2:
Как указано выше, гели, инкапсулирующие определенные ионные жидкости, можно нанести на поверхности, например, поверхности электродов. При нанесении на поверхность анода или катода гель может образовать на электроде твердоподобное покрытие, но сохранить характеристики жидкости благодаря подвижности IL ионов внутри геля.
Одно из преимуществ нанесения пленок, содержащих гели, инкапсулирующие определенные ионные жидкости, непосредственно на поверхность электрода состоит в том, что IL можно специально выбрать таким образом, чтобы она имела определенные секвестирующие свойства, зависящие от того, на какой электрод нанесена пленка (например, анод или катод) и также зависящие от природы окисляющих или восстанавливающих химических соединений на этом электроде. Например, IL в пленке, покрывающей катод, можно выбрать таким образом, чтобы она могла иммобилизовать окислитель, R, вблизи поверхности катода за счет применения, например, IL, секвестирующей R, в пленке. Кроме того, IL в пленке, покрывающей катод, может быть особенно неэффективной с точки зрения накопления катионов Mn+, полученных на аноде. В то же время IL в пленке, покрывающей анод, может быть особенно неэффективной с точки зрения накопления окислителя, R, и вместо этого секвестировать катионы Mn+, полученные на аноде. Таким образом, пленки на катоде и аноде можно специально адаптировать к химическим реакциям, протекающим на поверхностях соответствующих электродов.
Другое преимущество нанесения пленок, содержащих гели, инкапсулирующие определенные ILs, непосредственно на поверхности электродов, состоит в том, что IL пленки на катоде(ах) можно спроектировать таким образом, чтобы они не смешивались с IL пленкой на аноде(ах). Одним из преимуществ взаимно несмешивающихся пленок является то, что покрытые пленкой анод(ы) и катод(ы) можно попеременно складывать в блоки с получением аккумулятора с регулируемым напряжением. Однако после того как катодная и анодная гелевые пленки частично или полностью вступают в контакт друг с другом, их взаимная несмешиваемость будет препятствовать их перемешиванию. Таким образом, любые секвестированные продукты окислительно-восстановительных реакций могут эффективно удерживаться внутри одной гелевой пленки, даже когда пленки находятся в контакте. Кроме того, поскольку гели содержат IL ионы (и необязательно добавленные электролитные соединения) с подвижностью, как у жидкости, второе преимущество состоит в том, что указанные пленки также эффективно действуют в качестве электролита, обеспечивая миграцию ионов между электродами и, следовательно, поддержание нейтральности зарядов. Это устраняет необходимость применения больших объемов жидкого электролита и любые проблемы, связанные с транспортировкой и хранением.
Предположительно, для изготовления такого аккумулятора можно использовать любую подходящую комбинацию активных в окислительно-восстановительных реакциях соединений и соответствующих IL пленок. Например, анод может содержать любой активный в окислительно-восстановительных реакциях металл, например, Li, Mg, Zn, Cu, Fe, Со, Mn, Cr и т.п., и окислитель может представлять собой любой подходящий окислитель, например, галоген (например, Cl, Br, I), кислород, перманганат, дихромат, перхлорат и т.п. Одна из подходящих аккумуляторных систем, для которой можно использовать IL пленки, представляет собой бром-цинковый аккумулятор, особенно с учетом коррозийной и плотной природы Br2, образующегося во время зарядки аккумулятора, и упомянутых выше недостатков, связанных с хранением и транспортировкой брома в электролите. Пример окислительно-восстановительного процесса и соответствующих IL пленок для бром-цинкового аккумулятора приведен ниже.
Реакцию восстановления на катоде при разрядке бром-цинкового аккумулятора можно изобразить как реакцию в прямом направлении согласно уравнению 3:
Таким образом, жидкая пленка, покрывающая катод, должна быть способна иммобилизовать Br2 вблизи поверхности катода (путем применения, например, IL, секвестирующей бром, в пленке), при этом жидкая пленка может обеспечить подвижность ионам Br-. Одновременно жидкая пленка, покрывающая катод, может быть несмешивающейся с пленкой, покрывающей анод, и в качестве дополнительной необязательной меры предосторожности, быть неэффективной с точки зрения накопления катионов, например, Zn2+.
Реакцию окисления на аноде при разрядке бром-цинкового аккумулятора можно изобразить как реакцию в прямом направлении согласно уравнению 4:
Таким образом, пленка, покрывающая анод, может обеспечить подвижность ионов Zn2+ и не смешиваться с пленкой, покрывающей катод, и в качестве дополнительной меры предосторожности, быть неэффективной с точки зрения иммобилизации галогенидов, например, Br2.
Как указано выше, электроды, покрытые жидкой пленкой, согласно настоящему изобретению можно использовать в бром-цинковом аккумуляторе без необходимости применения жидкого электролита или ионоселективной мембраны. Во время зарядки и разрядки ионы Br- могут перемещаться из одной пленки в другую для поддержания электролитного баланса и баланса заряда, несмотря на то, что в катодной пленке Br2 существует отдельно от металла Zn. Другие прокси-ионы (как описано выше) также могут играть роль в балансировке заряда. Кроме того, Zn2+ можно спроектировать таким образом, чтобы он оставался в своей собственной пленке и способствовал увеличению скорости зарядки. Таким образом, электроды, покрытые жидкой пленкой, можно использовать для выполнения обратимого электроосаждения цинка и одновременного генерирования брома из бромида (при зарядке аккумулятора) при наложении внешнего питания, при этом одну и ту же систему можно использовать для выделения накопленной энергии, позволяющей окислить металлический цинк до Zn2+ и восстановить бром до бромида.
IL пленки согласно настоящему изобретению действуют в качестве фильтров для переноса электронов к нижней части электрода и от нижней части электрода. Таким образом, всякий раз, когда какой-либо процесс может быть связан с изменением заряда (изменением распределения заряда или изменением суммарного заряда) внутри пленки, будет изменяться потенциал или будет протекать ток, который можно обнаружить. В случае ионоселективных процессов это означает, что в изобретении будут использовать различные датчики.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено сборное устройство, содержащее первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы.
Сборное устройство согласно первому аспекту, сформулированному выше, может содержать вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы; причем первая и вторая жидкие пленки находятся в контакте друг с другом.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено сборное устройство, содержащее: первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит первую ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы; и вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит вторую ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы; при этом первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки находятся в контакте друг с другом.
Следующие возможные варианты можно использовать в сочетании с первым или вторым аспектами по отдельности или в любой подходящей комбинации.
Ионная жидкость, например, первая и/или вторая ионная жидкость, может содержать один или более анионов, выбранных из группы, состоящей из аниона галогена, сульфонилимида, карбоксилата и фторированного фосфата. Ионная жидкость, например, первая и/или вторая ионная жидкость, может содержать один или более катионов, выбранных из группы, состоящей из катиона алкилпиридиния, диалкилимидазолия, диалкилпирролидиния, тетраалкилфосфония и тетраалкиламмония. Первая и/или вторая желатинизированные ионные жидкие пленки могут дополнительно содержать электролитную соль. Электролитная соль может быть растворима в ионной жидкости. Будучи в контакте друг с другом, первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки могут быть несмешивающимися.
Первая электропроводящая поверхность может представлять собой электрод. Вторая электропроводящая поверхность может представлять собой электрод. Каждый электрод может независимо содержать любой один или более из материалов, выбранных из графита (углерода), углеродных нанотрубок (легированных или нелегированных), графена (легированного или нелегированного), графенового композиционного материала, углеродной бумаги, платины, золота или титана. Например, первая электропроводящая поверхность может представлять собой анод, и вторая электропроводящая поверхность может представлять собой катод. Анод и/или катод может содержать любой один или более из материалов, выбранных из графита (углерода), углеродных нанотрубок (легированных или нелегированных), графена (легированного или нелегированного), графенового композиционного материала, углеродной бумаги, платины, золота или титана. Толщина первой желатинизированной ионной жидкой пленки может составлять от примерно 50 мкм до примерно 10 мм. Толщина второй желатинизированной ионной жидкой пленки может составлять от примерно 50 мкм до примерно 10 мм.
Инкапсулированная ионная жидкость, например, инкапсулированная первая и/или вторая ионная жидкость, может содержать один или более анионов, выбранных из группы, состоящей из бромида, хлорида, йодида, бис(трифторметил-сульфонил)имида (NTf2), бис(фторсульфонил)имида, ацетата, пропионата, пентаноата, гексаноата, гексафторфосфата и трис(пентафтор)трифторфосфата. Инкапсулированная ионная жидкость, например, инкапсулированная первая и/или вторая ионная жидкость, может содержать один или более катионов, выбранных из группы, состоящей из 1-бутилпиридиния, 1-октилпиридиния, 1-(2-гидроксиэтил)пиридиния, 1-этил-3-метилимидазолия, 1-бутил-3-метил ими дазолия, 1-пентил-3-метилимидазолия, 1-гексил-3-метилимидазолия, 1-метил-3-октилимидазолия, 1-(2-метоксиэтил)-3-метилимидазолия, 1-(1-метоксиметил)-3-метилимидазолия, 1-метил-1-этилпирролидиния, 1-метил-1-бутилпирролидиния, 1-метил-1-гексилпирролидиния, 1-(2-метоксиэтил)-1-метилпирролидиния, 1-(1-метоксиметил)-1-метилпирролидиния, тетрабутилфосфония, трибутилоктилфосфония, трибутил(2-метоксиэтил)фосфония, трибутил-трет-бутилфосфония, трибутил(1-метоксиметил)фосфония, тетраэтиламмония, тетрабутиламмония, трибутилоктиламмония, трибутил(2-метоксиэтил)аммония, трибутил(1-метоксиметил)аммония и трибутил-трет-бутиламмония.
Первую и/или вторую гелевую матрицу можно получить из гелеобразующего агента, выбранного из любого одного или более веществ, включающих гидроксизамещенное органическое соединение, полисахарид, дипептид, белок, полимер, углеродные нанотрубки, нелегированный или легированный графен, функционализированные кремнеземные наносферы и кремнеземный золь-гель. Если гелеобразующий агент представляет собой полимер, указанный полимер может представлять собой поли(винилиденфторид-ко-гексафторпропилен). Первая и/или вторая желатинизированная ионная жидкая пленка также может содержать дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения. Дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения можно выбрать из группы, состоящей из: ацетатной, нитратной, сульфатной или трифлатной соли Li+, Mg2+, Zn2+, Cu+/2+, Fe2+/3+, Co2+/3+, Mn2+ или Cr3+; галогена (например, Cl2, Br2, I2); кислорода, перманганатной, дихроматной, перхлоратной или галогенидной соли Li+, K+, Са2+, Na+ или Mg2+; и смеси любых двух или более из перечисленных соединений. Первая и/или вторая желатинизированная ионная жидкая пленка может содержать две или более различных ионных жидкостей. Первая и/или вторая ионная жидкость может содержать два или более катионов и два или более анионов, которые вместе образуют эвтектическую смесь.
Первую и/или вторую желатинизированную ионную жидкую пленку можно получить путем печатания ионной жидкости и гелеобразующего агента на электропроводящую поверхность. Это позволяет осуществить наложение слоев с разными и до некоторой степени «упорядоченными» гелевыми композициями, что обеспечивает точное регулирование внутри одного гелевого домена, что в свою очередь может обеспечить контроль над диффузией электроактивных соединений. Кроме того, путем устранения необходимости применения мембраны в явном виде и повышения скоростей зарядки и разрядки можно с большей легкостью спроектировать стойкость системы к изменению температуры, поскольку устранена диффузия через мембрану в качестве ограничивающего параметра.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложена электрохимическая ячейка, содержащая сборное устройство согласно первому или второму аспекту, сформулированному выше.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложено сборное устройство согласно первому или второму аспекту, сформулированному выше, представляющее собой электрохимическую ячейку.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложена электрохимическая ячейка, содержащая первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит первую ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы; и вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит вторую ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы; причем первая и вторая жидкие пленки по меньшей мере частично находятся в контакте.
Следующие возможные варианты можно использовать в сочетании с третьим, четвертым или пятым аспектом по отдельности или в любой подходящей комбинации.
Первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки, по меньшей мере частично находящиеся в контакте, могут быть несмешивающимися друг с другом. Первая электропроводящая поверхность может представлять собой анод, и вторая электропроводящая поверхность может представлять собой катод. Первая и/или вторая ионная жидкость может содержать один или более анионов, выбранных из группы, состоящей из аниона галогена, сульфонилимида, карбоксилата и фторированного фосфата. Первая и/или вторая ионная жидкость может содержать один или более катионов, выбранных из группы, состоящей из катиона алкилпиридиния, диалкилимидазолия, диалкилпирролидиния, тетраалкилфосфония и тетраалкиламмония. Первая и/или вторая ионная жидкость может содержать два или более катионов и два или более анионов, которые вместе образуют эвтектическую смесь. Первая и/или вторая желатинизированная ионная жидкая пленка может дополнительно содержать электролитную соль. Толщина первой и/или второй желатинизированной ионной жидкой пленки может составлять от примерно 50 мкм до примерно 10 мм.
Сборное устройство или электрохимическая ячейка может дополнительно содержать третью желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с третьей электропроводящей поверхностью, при этом третья желатинизированная ионная жидкая пленка содержит третью ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы; причем вторая и третья желатинизированные ионные жидкие пленки по меньшей мере частично находятся в контакте. Вторая и третья желатинизированные ионные жидкие пленки, по меньшей мере частично находящиеся в контакте, могут быть несмешивающимися друг с другом.
Первая и третья электропроводящие поверхности могут представлять собой аноды, и вторая электропроводящая поверхность может представлять собой катод. Аноды и/или катод могут содержать один или более материалов, выбранных из графита (углерода), углеродных нанотрубок (легированных или нелегированных), графена (легированного или нелегированного), графенового композиционного материала, углеродной бумаги, платины, золота или титана.
Первую желатинизированную ионную жидкую пленку можно получить путем печатания ионной жидкости и гелеобразующего агента на первой электропроводящей поверхности.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предложен способ изготовления сборного устройства согласно первому аспекту, сформулированному выше, включающий объединение гелеобразующего агента с ионной жидкостью при подходящей температуре с получением смеси и затвердевание гелеобразующего агента и, тем самым, образование первой желатинизированной ионной жидкой пленки, в которой инкапсулирована ионная жидкость; и приведение смеси или первой желатинизированной ионной жидкой пленки в контакт с первой электропроводящей поверхностью.
Способ согласно шестому аспекту, сформулированному выше, может дополнительно включать обеспечение второй желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей вторую инкапсулированную ионную жидкость и находящейся в контакте со второй электропроводящей поверхностью; и приведение в контакт первой и второй желатинизированных ионных жидких пленок. Первая электропроводящая поверхность может представлять собой анод, и вторая электропроводящая поверхность может представлять собой катод.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения предложен способ изготовления сборного устройства согласно второму или четвертому аспекту, сформулированному выше, или электрохимической ячейки согласно третьему или пятому аспекту, сформулированному выше, включающий:
обеспечение первой желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей первую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте с первой электропроводящей поверхностью; и
обеспечение второй желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей вторую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте со второй электропроводящей поверхностью; и
приведение в контакт первой и второй желатинизированных ионных жидких пленок.
Следующие возможные варианты можно использовать в сочетании с шестым или седьмым аспектом, сформулированным выше, по отдельности или в любой подходящей комбинации.
Стадия обеспечения может включать объединение гелеобразующего агента с ионной жидкостью при подходящей температуре с получением смеси и затвердевание гелеобразующего агента и, тем самым, образование желатинизированной ионной жидкой пленки, в которой инкапсулирована ионная жидкость; и приведение смеси или желатинизированной ионной жидкой пленки в контакт с электропроводящей поверхностью.
Смесь можно привести в контакт с электропроводящей поверхностью, например, первой и/или второй электропроводящей поверхностью, до затвердевания гелеобразующего агента. Приведение смеси или желатинизированной ионной жидкой пленки в контакт с электропроводящей поверхностью можно осуществить путем печатания смеси на электропроводящую поверхность, например, на первую и/или вторую электропроводящую поверхность. Первая электропроводящая поверхность может представлять собой анод, и вторая электропроводящая поверхность может представлять собой катод.
Способ может дополнительно включать обеспечение третьей желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей третью инкапсулированную ионную жидкость и находящейся в контакте с третьей электропроводящей поверхностью; и приведение в контакт второй и третьей желатинизированных ионных жидких пленок. Третья электропроводящая поверхность может представлять собой анод.
Любая одна или более из первой, второй и/или третьей ионных жидкостей может содержать: (а) один или более анионов, выбранных из группы, состоящей из бромида, хлорида, йодида, бис(трифторметилсульфонил)имида, бис(фторсульфонил)имида, ацетата, пропионата, пентаноата, гексаноата, гексафторфосфата и трис(пентафтор)трифторфосфата; и/или (b) один или более катионов, выбранных из группы, состоящей из 1-бутилпиридиния, 1-октилпиридиния, 1-(2-гидроксиэтил)пиридиния, 1-этил-3-метилимидазолия, 1-бутил-3-метилимидазолия, 1-пентил-3-метилимидазолия, 1-гексил-3-метилимидазолия, 1-(2-метоксиэтил)-3-метилимидазолия, 1-(1-метоксиметил)-3-метилимидазолия, 1-метил-3-октилимидазолия, 1-метил-1-этилпирролидиния, 1-метил-1-бутилпирролидиния, 1-метил-1-гексилпирролидиния, 1-(2-метоксиэтил)-1-метилпирролидиния, 1-(1-метоксиметил)-1-метилпирролидиния, тетрабутилфосфония, трибутилоктилфосфония, трибутил(2-метоксиэтил)фосфония, трибутил-трет-бутилфосфония, трибутил(1-метоксиметил)фосфония, тетраэтиламмония, тетрабутиламмония, трибутилоктиламмония, трибутил(2-метоксиэтил)аммония, трибутил(1-метоксиметил)аммония и трибутил-трет-бутиламмония.
Любая одна или более из первой, второй и/или третьей желатинизированных ионных жидких пленок может дополнительно содержать электролитную соль. Первая и/или вторая и/или третья ионная жидкость может содержать два или более катионов и два или более анионов, которые вместе образуют эвтектическую смесь.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения способ согласно седьмому аспекту, сформулированному выше, включает:
обеспечение первой желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей первую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом указанное обеспечение включает объединение первого гелеобразующего агента с первой ионной жидкостью при подходящей температуре с получением первой смеси и затвердевание гелеобразующего агента и, тем самым, образование первой желатинизированной ионной жидкой пленки, в которой инкапсулирована ионная жидкость; и приведение смеси или желатинизированной ионной жидкой пленки в контакт с первой электропроводящей поверхностью; и
обеспечение второй желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей вторую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом указанное обеспечение включает объединение второго гелеобразующего агента со второй ионной жидкостью при подходящей температуре с получением второй смеси и затвердевание гелеобразующего агента и, тем самым, образование второй желатинизированной ионной жидкой пленки, в которой инкапсулирована ионная жидкость; и приведение смеси или желатинизированной ионной жидкой пленки в контакт со второй электропроводящей поверхностью; и
приведение в контакт первой и второй желатинизированных ионных жидких пленок.
Согласно другому варианту реализации изобретения способ согласно седьмому аспекту, сформулированному выше, включает:
обеспечение первой желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей первую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом указанное обеспечение включает объединение первого гелеобразующего агента с первой ионной жидкостью при подходящей температуре с получением первой смеси, приведение указанной смеси в контакт с первой электропроводящей поверхностью до затвердевания гелеобразующего агента и затвердевание гелеобразующего агента, что, тем самым, позволяет получить первую желатинизированную ионную жидкую пленку, в которой инкапсулирована ионная жидкость;
обеспечение второй желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей вторую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом указанное обеспечение включает объединение второго гелеобразующего агента со второй ионной жидкостью при подходящей температуре с получением второй смеси, приведение указанной смеси в контакт со второй электропроводящей поверхностью до затвердевания гелеобразующего агента и затвердевание гелеобразующего агента, что, тем самым, позволяет получить вторую желатинизированную ионную жидкую пленку, в которой инкапсулирована ионная жидкость; и
приведение в контакт первой и второй желатинизированных ионных жидких пленок.
Согласно еще одному варианту реализации изобретения способ согласно седьмому .аспекту, сформулированному выше, включает:
обеспечение первой желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей первую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом первая электропроводящая поверхность представляет собой анод, при этом указанное обеспечение включает объединение первого гелеобразующего агента с первой ионной жидкостью при подходящей температуре с получением первой смеси, приведение указанной смеси в контакт с первой электропроводящей поверхностью до затвердевания гелеобразующего агента, при этом указанное приведение в контакт осуществляют путем печатания смеси на первую электропроводящую поверхность, и затвердевание гелеобразующего агента, что, тем самым, позволяет получить первую желатинизированную ионную жидкую пленку, в которой инкапсулирована первая ионная жидкость;
обеспечение второй желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей вторую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод, при этом указанное обеспечение включает объединение второго гелеобразующего агента со второй ионной жидкостью при подходящей температуре с получением второй смеси, приведение указанной смеси в контакт со второй электропроводящей поверхностью до затвердевания гелеобразующего агента, при этом указанное приведение в контакт осуществляют путем печатания смеси на вторую электропроводящую поверхность, и затвердевание гелеобразующего агента, что, тем самым, позволяет получить вторую желатинизированную ионную жидкую пленку, в которой инкапсулирована вторая ионная жидкость; и
приведение в контакт первой и второй желатинизированных ионных жидких пленок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже будут описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:
На фигуре 1 приведено схематическое изображение существующей технологии аккумулятора с проточной ячейкой и, в частности, большие баки, необходимые для размещения электролита и окислительно-восстановительных соединений.
На фигуре 2 приведен пример электрохимической ячейки согласно настоящему изобретению. Обозначение: 10: анод, например, окислительно-восстановительный активный металл, переходный металл или металл I или II группы, например, Li, Mg, Zn, Cu, Fe, Со, Mn, Cr, или графит (углерод), нанотрубки (углеродные) или любой нереакционноспособный металл, например, платина, золото и т.п.; 15 = желатинизированная ионная жидкая пленка в контакте с анодом, содержащая любую подходящую ионную жидкость и дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения, например, ион Mn+, например, Li+, Mg2+, Zn2+, Cu+/2+, Fe2+/3+, Co2+/3+, Mn2+, Cr3+ и т.п.; 25: катод, например, графит (углерод), нанотрубки (углеродные) или любой нереакционноспособный металл, например, платина, золото и т.п.; 20: желатинизированная ионная жидкая пленка в контакте с катодом, содержащая любую подходящую ионную жидкость и дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения, например, Cl2 и/или Cl-; Br2 и/или Br-; I2 и/или I-; MnO4 - и/или Mn2+; CrO4 2- и/или Cr2O7 2-; и т.п.; 30: источник нагрузки или питания.
На фигуре 3 приведены спектры комбинационного рассеивания для C2MPyrBr в 10% MeOH : MeCN с добавленным Br2. Отмеченные особенности: а) сигнал от фона, b) симметричное валентное колебание трибромида (160 см-1), с) перекрывающееся асимметричное валентное колебание от Br3 - (197 см-1) и Br5 - (208 см-1), d) симметричное валентное колебание пентабромида (256 см-1).
На фигуре 4 проиллюстрирована эффективность образования полибромида (соотношение симметричных валентных колебаний Br5 - : Br3 - в спектре комбинационного рассеивания) при варьировании катионов в ионной жидкости при увеличении добавок брома; (а) этилзамещенные катионы, (b) бутилзамещенные, (с) гексил- или октилзамещенные. Пунктирные линии изображены только для иллюстрации.
На фигуре 5 показаны (а) изученные катионы, расположенные в порядке их приоритетности с точки зрения образования более высокого полибромида; и (b) влияние длины алкильной цепи IL катиона на эффективность образования полибромида.
На фигуре 6 показаны наблюдаемые тенденции изменения эффективности секвестрации брома в зависимости от энергий ионной связи.
На фигуре 7 показан химический сдвиг протона С2 в C2MPyrBr как функция концентрации в 10% MeOD : CD3CN.
На фигуре 8 показан «цинковый боковой» электрод, содержащий ионную жидкость [C8Py]NTf2, желатинизированную с помощью 20% масс. PVdF-HFP с 10% масс., растворенного Zn(NO3)2.6H2O в качестве источник цинка, на электроде из углеродной бумаги с геометрической площадью поверхности 4 см2, прикрепленном к потенциостату с помощью серебряной проволоки.
На фигуре 9 показан «бромидный побочный» электрод, содержащий ионную жидкость [Р8,4,4,4]Br, желатинизированную с помощью 20% масс. PVdF-HFP, содержащего растворенный 8,8% масс. ZnBr2 в качестве источника брома, на электроде из углеродной бумаги с геометрической площадью поверхности 4 см2, прикрепленном к потенциостату с помощью серебряной проволоки.
На фигуре 10 показаны результаты эксперимента с применением двухэлектродной циклической вольтамперометрии (CV) с получением четырех сканов, при этом бромсодержащий побочный электрод, показанный на фиг. 9, установлен в качестве рабочего электрода и цинковый побочный электрод, показанный на фиг. 8, установлен в качестве противоэлектрода и псевдо электрода сравнения.
На фигуре 11 показаны графики зависимости зарядка/время для применяемой испытательной ячейки, показанной на фиг. 10, и продемонстрировано, что 50% зарядка (что эквивалентно 16 С) была достигнута через 35 минут (слева). Кроме того, на фиг. 11 показана смоделированная кривая разрядки, достигаемая путем установки потенциала на 0 В по всему испытательному аккумулятору (справа), демонстрирующая, что менее 1 С прошло через 18 минут «разрядки», что примерно эквивалентно 6% возврату электроактивных соединений.
На фигуре 12 показан «цинковый побочный» электрод, содержащий ионную жидкость [C8Py]NTf2, желатинизированную с помощью 20% масс. PVdF-HFP с 10% масс., растворенного Zn(NO3)2,6H2O в качестве источника цинка, на электроде из углеродной бумаги с геометрической площадью поверхности 4 см2, прикрепленном к потенциостату с помощью серебряной проволоки, после 50% зарядки, как показано на фиг. 11.
На фигуре 13 показан «бромидный побочный» электрод, содержащий ионную жидкость [Р8,4,4,4]Br, желатинизированную с помощью 20% масс. PVdF-HFP, содержащего растворенный 8,8% масс. ZnBr2 в качестве источника брома, на электроде из углеродной бумаги с геометрической площадью поверхности 4 см2, прикрепленном к потенциостату с помощью серебряной проволоки, после 50% зарядки, как показано на фиг. 11.
На фигуре 14 показаны два электрода с полуячейками («бромный электрод» и «цинковый электрод»), при этом каждый электрод содержит желатинизированный ионный жидкий гель (содержащий раствор [OMIM]NTf2 и [OMIM]Br в PVdF-HFP, как описано в примере 8) в контакте с титановым сетчатым электродом, заключенным в матрицу из Teflon® (тефлона), спроектированным и изготовленным в Сиднейском университете.
На фигуре 15 показаны две полуячейки, приведенные на фигуре 14, плотно прижатые друг к другу таким образом, что ионный жидкий гель в одной полуячейке находится в контакте с ионным жидким гелем другой полуячейки. Две полуячейки скреплены вместе и соединены с внешней цепью, что позволяет использовать для электрохимического анализа потенциостат eDAQ.
На фигуре 16 показаны (а) диаграммы вольтамперометрии до перезарядки, (b) диаграммы вольтамперометрии после перезарядки, (с) 20 мин циклы зарядки и (d) 20 мин циклы разрядки для ячейки 1, описанной в таблице 2.
На фигуре 17 показаны (а) диаграммы вольтамперометрии до перезарядки, (b) диаграммы вольтамперометрии после перезарядки, (с) 20 мин циклы зарядки и (d) 20 мин циклы разрядки для ячейки 2, описанной в таблице 2.
На фигуре 18 показаны (а) диаграммы вольтамперометрии до перезарядки, (b) диаграммы вольтамперометрии после перезарядки, (с) 20 мин циклы зарядки и (d) 20 мин циклы разрядки для ячейки 3, описанной в таблице 2.
На фигуре 19 показаны (а) диаграммы вольтамперометрии до перезарядки, (b) диаграммы вольтамперометрии после перезарядки, (с) 20 мин циклы зарядки и (d) 20 мин циклы разрядки для ячейки 4, описанной в таблице 2.
На фигуре 20 показаны (а) диаграммы вольтамперометрии до перезарядки, (b) диаграммы вольтамперометрии после перезарядки, (с) 20 мин циклы зарядки и (d) 20 мин циклы разрядки для ячейки 5, описанной в таблице 2.
На фигуре 21 показаны (а) диаграммы вольтамперометрии до перезарядки, (b) диаграммы вольтамперометрии после перезарядки, (с) 20 мин циклы зарядки и (d) 20 мин циклы разрядки для ячейки 6, описанной в таблице 2.
На фигуре 22 показаны графики зависимости зарядка/время для ячейки 2, описанной в таблице 2, после 20 минут зарядки (верхний график) и 20 минут разрядки (нижний график), демонстрирующие, что после разряда восстанавливается 58% от полного заряда аккумулятора.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящей заявке существительные в единственном числе включают ссылки на множественное число, если из контекста явно не следует иное. Например, выражение «дополнительное растворенное окислительно-восстановительное соединение» включает одно дополнительное растворенное окислительно-восстановительное соединение и также включает два или более дополнительных растворенных окислительно-восстановительных соединений.
В настоящем документе термин «содержащий» означает «включающий». Варианты слова «содержащий», такие как «содержат» и «содержит», имеют соответственно различные значения. Таким образом, например, желатинизированная ионная жидкая пленка, «содержащая» ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, может состоять исключительно из такой ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, или может включать один или более дополнительных компонентов (например, дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения, электролитные соединения и т.п.).
Следует понимать, что в настоящем документе применение термина «примерно» в отношении приведенного численного значения включает приведенное численное значение и численные значения в пределах плюс или минус десять процентов от приведенного значения.
Следует понимать, что в настоящем документе применение термина «в диапазоне» при ссылке на диапазон численных значений включает численные значения в каждой конечной точке указанного диапазона. Например, температура в диапазоне от 80°С до 150°С включает температуру 80°С и температуру 150°С.
В настоящем документе термины «желатинизированная ионная жидкость» и «ионогель» применяют взаимозаменяемо для обозначения ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, и если из контекста очевидно, что ионогель находится в форме слоя или пленки, также взаимозаменяемо используют термины «желатинизированная ионная жидкая пленка» и «ионогель».
Любое описание документов известного уровня техники, упомянутых в настоящей заявке, или приведенные в настоящей заявке утверждения, взятые из указанных документов или основанные на них, не является признанием того, что эти документы или взятые из них утверждения являются частью общего известного знания в соответствующей области техники.
Для целей описания все документы, упомянутые в настоящей заявке, тем самым в полном объеме включены посредством ссылки, если не указано иное.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к сборным устройствам, содержащим желатинизированные ионные жидкие пленки в контакте с электропроводящими поверхностями, например, электродами, при этом твердоподобные свойства гелей позволяют физически иммобилизовать пленки на проводящих поверхностях, при этом жидкоподобные свойства инкапсулированных ионных жидкостей внутри пленок обеспечивают перемещение соединений, несущих заряд. Такие сборные устройства подходят для различных применений, например, получения электролитических ячеек. Сборные устройства согласно изобретению особенно подходят в качестве альтернативы проточным аккумуляторным системам.
Желатинизированная ионная жидкая пленка
В настоящем изобретении предложено сборное устройство, которое, например, подходит для применения в электрохимических ячейках (например, аккумуляторах). Сборное устройство может содержать желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с электропроводящей поверхностью. Желатинизированная ионная жидкая пленка может содержать ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы.
Гелеобразующий агент/гелевая матрица
Инкапсулирование ионной жидкости внутри гелевой матрицы можно осуществить путем применения любого подходящего способа. Например, ионную жидкость можно добавлять в предварительно собранную (pre-assembled) гелевую матрицу таким образом, чтобы затем ионная жидкость сделалась внутри такой матрицы инкапсулированной. Альтернативно, вещество-предшественник гелевой матрицы или гелеобразующий агент можно объединить с ионной жидкостью таким образом, чтобы полученная гелевая матрица образовалась в ионной жидкости или вокруг нее и, тем самым, инкапсулировала указанную жидкость.
Неограничивающие примеры предварительно собранных гелевых матриц включают кремнеземные золь-гели, которые можно получить посредством катализируемой кислотой полимеризации любого подходящего триалкоксисилана (например, триметоксисилана или триэтоксисилана) в любой подходящей структурообразующей ионной жидкости. В данной области техники известны способы синтеза кремнеземных золь-гелей с известными структурными свойствами, например, размером и объемом пор, размером частиц, площадью поверхности и т.п. (например, Menyen, V.; Cool, P. Vansant, E.F. «Verified Syntheses of mesoporous materials» Micropor. Mesopor. Mater. 2009, 125, 170-223), при этом указанные кремнеземные золь-гели являются подходящими структурообразующими ионными жидкостями (например, Antionetti, М; Kuang, D.; Smarsly, В.; Zhou, Y. «Ionic liquids for the convenient synthesis of functional nanoparticles and other inorganic nanostructures» Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4988-4992; Trewyn, B.G.; Whitman, С.М.; Lin, V.S.-Y. ((Morphological control of room-temperature ionic liquid templated mesoporous silica nanoparticles for controlled relaes of antibacterial agents» Nano Lett. 2004, 4, 2139-2143; Wang, Т.; Kaper, H.; Antionetti, M.; Smarsly, B. «Templating behaviour of a long-chain ionic liquid in the hydrothermal synthesis of mesoporous silica» Langmuir 2007, 23, 1489-1495; Yuen, A.K.L.; Heinroth, F.; Ward, A.J.; Masters, A.F.; Maschmeyer, T. ((Novel bis(methylimidazolium)-alkane bolaamphiphiles as templates for supermicroporous and mesoporous silicas» Micropor. Mesopor. Mater. 2012, 148, 62-72). Структурообразующая ионная жидкость может представлять собой любую подходящую ионную жидкость, например, она может представлять собой ионную жидкость, описанную в настоящем документе в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости». Структурообразующая ионная жидкость может представлять собой ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, или структурообразующую ионную жидкость можно заменить на ионную жидкость, описанную в настоящем документе в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», путем применения способов, известных в данной области техники, например, путем прокаливания золь-геля для удаления структурообразующей ионной жидкости с последующим введением других ионных жидкостей с помощью, например, способов пропитки по влагоемкости.
Неограничивающие примеры веществ-предшественников гелевой матрицы или гелеобразующих агентов, которые можно объединить с ионной жидкостью с получением ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, могут включать любое вещество, способное формировать 3D сеть, стабилизированную с помощью одной или более межмолекулярных сил, включая, но не ограничиваясь ими, ион-дипольные взаимодействия, диполь-дипольные взаимодействия и дисперсионные силы, например, водородные связи, π-π стэкинг-взаимодействия или любые их комбинации, по отдельности или в комбинации с одной или более ионными жидкостями. Таким образом, подходящие вещества-предшественники гелевой матрицы или гелеобразующие агенты могут включать гидроксизамещенные органические соединения, полисахариды, дипептиды, белки, полимеры, углеродные нанотрубки и функционализированные кремнеземные наносферы и необязательно любые из перечисленных ранее веществ при комбинировании с ионной жидкостью, описанной в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости». Вещества-предшественники гелевой матрицы или гелеобразующие агенты могут быть жидкими в чистом виде или они могут быть твердыми.
Например, вещество-предшественник гелевой матрицы или гелеобразующий агент может представлять собой вещество, способное формировать 3D сеть, связанную водородными связями, по отдельности или в комбинации с одной или более ионными жидкостями. Соответственно, неограничивающие примеры таких гелеобразующих агентов могут включать гидроксизамещенные органические соединения. Можно использовать любое подходящее органическое соединение, например, органическое соединение может представлять собой карбоновую кислоту, например, длинноцепочечную (С13-С21) карбоновую или жирную кислоту. Цепь жирной кислоты С13-С21 может быть насыщенной или может быть ненасыщенной, и/или может быть линейной, разветвленной или циклической. Жирная кислота может быть ароматической. Жирная кислота может содержать любые другие подходящие функциональные группы, но предпочтительно содержит одну или более гидроксильных групп. Неограничивающие примеры подходящих гелеобразующих агентов, представляющих собой гидроксизамещенные органические соединения, могут, таким образом, включать моно-, ди- или тригидроксизамещенные жирные кислоты, например, гидроксипальмитиновую кислоту, гидроксистеариновую кислоту, гидроксиарахидиновую кислоту, например, 12-гидроксистеариновую кислоту. Согласно настоящему изобретению гидроксизамещенные органические соединения, описанные выше, можно объединить с ионной жидкостью, описанной в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», с получением ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, путем применения способов, известных в данной области техники (например, Voss, В.А.; Bara, J.E.; Gin, D.L.; Noble, R.D. «Physically gelled ionic liquids: solid membrane materials with liquidlike CO2 gas transport)) Chem. Mater. 2009, 21, 3027-3029).
Другие неограничивающие примеры подходящих гелеобразующих агентов включают полисахариды. Любые подходящие полисахариды можно выбрать, например, из полисахаридов, содержащих мономеры галактозы или их производные или мономеры сорбитола или их производные, например, агарозного геля, 3,4-диметил-2,4-O-метил-бензилиден-D-сорбитоля и его производных и гуаровой смолы. Согласно настоящему изобретению полисахариды, описанные выше, можно объединить с ионной жидкостью, описанной в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», с получением ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, путем применения способов, известных в данной области техники (например, Sun, S.; Song, J.; Feng, R.; Shan, Z. «Ionic liquid gel electrolytes for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells» Electrochim. Acta 2012, 69, 51-55; Mohmeyer, N.; Wang, P.; Schmidt, H.-W.; Zakeeruddin, S.M.' 
, M. «Quasi-solid-state dye sensitized solar cells with 1,3:2,4-di-O- benzylidene-D-sorbitol derivatives as low molecular weight organic gelators» J. Mater. Chem. 2004, 14, 1905-1909).
Дополнительные неограничивающие примеры подходящих гелеобразующих агентов включают дипептиды. Любые подходящие дипептиды можно выбрать, например, из дипептидов, содержащих фенилаланин или его производные, лейцин или его производные или аспарагин или его производные, например, N-карбобензилокси-L-изолейциламино- октадекан и цикло(L-β-3,7-диметилоктиласпарагинил-L-фенилааланин). Подходящие гелеобразующие агенты также могут включать белки, такие как коллаген или его производные, неограничивающий пример которых включает желатин. Согласно настоящему изобретению дипептиды и/или белки, описанные выше, можно объединить с ионной жидкостью, описанной в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», с получением ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, путем применения способов, известных в данной области техники (Hanabusa, K.; Fukui, Н.; Suzuki, М; Shirai, Н. «Specialist Gelator for Ionic Liquids» Langmuir 2005, 10383-10390; Smith, N.W.; Knowles, J.; Albright, J.G.; Dzyuba, S.V. «Ionic liquid-assisted gelation of an organic solvent)) J. Mol. Liquids 2010, 157, 83-87; Kubo, W.; Kambe, S.; Nakade, S.; Kitamura, Т.; Hanabusa, K.; Wada, Y.; Yanagida, S. «Photocurrent-Determining Processes in Quasi-Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells Using Ionic Gel Electrolytes» J. Phys. Chem. В 2003, 107, 4374-4381; Hanabusa, K.; Hiratsuka, K.; Kimura, M.; Shirai, H. «Easy Preparation and Useful Character of Organogel Electrolytes Based on Low Molecular Weight Gelator» Chem. Mater. 1999, 11, 649-655; Voss, B.A.; Noble, R.D.; Gin, D.L. «Ionic Liquid Gel-Based Containment and Decontamination Coating for Blister Agent-Contacted Substrates» Chem. Mater. 2012, 24, 1174-1180).
Дополнительные неограничивающие примеры подходящих гелеобразующих агентов включают амиды. Любые подходящие амиды можно выбрать, например, из амидов, содержащих одну или более алканоиламинофенильных групп, например, из бис(4-октаноиламинофенил)эфира и бис(4-октаноиламинофенил)-метана. Согласно настоящему изобретению амиды, описанные выше, можно объединить с ионной жидкостью, описанной в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», с получением ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, путем применения способов, известных в данной области техники (например, Tan, L.; Dong, X.; Wang, Н.; Yang, Y. «Gels of ionic liquid [C4mim]PF6 formed by self-assembly of gelators and their electrochemical properties» Electrochem. Commun. 2009, 11, 933-936).
Другие дополнительные неограничивающие примеры подходящих гелеобразующих агентов могут включать полимеры. Любые подходящие полимеры можно выбрать, например, из полимеров или сополимеров, содержащих этиленоксид, метилметакрилат, сульфонированный тетрафторэтилен, фторированный винилиден и/или фторированный пропилен, например, из поли(этиленоксида), поли(метилметакрилата), сульфонированных тетрафторэтиленов (Nafion® (Нафион)) или поли(винилиденфторид-ко-гексафторпропилена) (PVdF-HFP). Согласно настоящему изобретению полимеры, описанные выше, можно объединить с ионной жидкостью, описанной в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», с получением ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, путем применения способов, известных в данной области техники (например, Hong, S.U.; Park, D.; Ko, Y.; Baek, I. «Polymer-ionic liquid gels for enhanced gas transport)) Chem. Commun. 2009, 7227-7229; Yoon, J.; Kang, D.; Won, J.; Park, J.-Y.; Kang, Y.S. «Dye-sensitized solar cells using ion-gel electrolytes for long-term stability)) J. Power Sources 2012, 210, 395-401; Delaney, J.Y.J.; Liberski, A.R.; Perelaer, J.; Schubert, U.S. «A Practical Approach to the Development of Inkjet Printable Functional Ionogels- Bendable, Foldable, Transparent, and Conductive Electrode Materials» Macromol. Rapid. Commun. 2010, 31, 1970-1976).
Дополнительные неограничивающие примеры подходящих гелеобразующих агентов могут включать углеродные нанотрубки и графены (легированные и нелегированные), функционализированные кремнеземные наносферы и кремнеземные золь-гели. Например, кремнеземные наносферы можно функционализировать с помощью любых подходящих функциональных групп, например, силанольных групп или пропиламиновых групп. Согласно настоящему изобретению углеродные нанотрубки, графены (легированные и нелегированные) или функционализированные кремнеземные наносферы можно объединить с ионной жидкостью, описанной в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», с получением ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, путем применения способов, известных в данной области техники (Углеродные нанотрубки: например, Fukushima, Т.; Kosaka, A.; Ishimura, Y.; Yamamoto, Т.; Takigawa, Т.; Ishii, N.; Aida, Т. Science 2003, 300, 2072-2074; нелегированный графен: Zhu, Jixin; Yang, Dan; Yin, Zongyou; et al., Small, 2014, 70(17), 3480-3498; легированный графен: Wang, Xuewan; Sun, Gengzhi; Routh, Parimal; et al., Chemical Society Reviews, 2014, 43(20), 7067-7098; нефункционализированная кремнеземная наносфера (т.е. силанольные группы): например, Wang, P.; Zakeeruddin, S.М; Comte, P.; Exnar, I.; , М.J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1166-1167; Stathatos, E.; Lianos, P.; Zakeeruddin, S.M.; Liska, P.; , M. Chem. Mater. 2003, 15, 1825-1829; Berginc, M.; 
, M.; Opara 
, U.; Hinsch, A.; Sastrawan, R.; 
, M. Thin Solid Films 2008, 516, 4645-4650; Shimano, S.; Zhou, H.; Honma, I. Chem. Mater. 2007, 19, 5216-5221; кремнеземные наносферы, функционализированные аминами: например, Fang, Y.; Zhang, J.; Zhou, X.; Lin, Y.; Fang, S. Electrochim. Acta 2012, 68, 235-239; кремнеземные наносферы, функционализированные карбоновыми кислотами: например, Fang, Y.; Zhang, D.; Zhou, X.; Lin, Y.; Fang, S. Electrochem. Commun. 2012,16, 10-13; кремнеземные наносферы, функционализированные полимерами: например, Ueno, K.; Hata, K.; Katakabe, Т.; Kondoh, М.; Watanabe, М.J. Phys. Chem. В 2008, 112, 9013-9019; Ueno, K.; Imaizumi, S.; Hata, K.; Watanabe, M. Langmuir 2009, 25, 825-831; Ueno, K.; Inaba, A.; Sano, Y.; Kondoh, M; Watanabe, M. Chem. Commun. 2009, 3603-3605; Ueno, K.; Inaba, A.; Ueki, Т.; Kondoh, M.; Watanabe, M. Langmuir 2010, 26, 18031-18038; Ueno, K.; Sano, Y.; Inaba, A.; Kondoh, M; Watanabe, M.J. Phys. Chem. В 2010, 114, 13095-13103). Кремнеземные золь-гели можно получить посредством катализируемой кислотой полимеризации любого подходящего триалкоксисилана (например, триметоксисилана или триэтоксисилана) в любой подходящей ионной жидкости, описанной в настоящем документе в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости».
Следует понимать, что гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, может содержать один гелеобразующий агент или может содержать смесь любых двух или более гелеобразующих агентов, описанных в настоящем документе.
Ионные жидкости
Ионная жидкость, инкапсулированная внутри гелевой матрицы согласно настоящему изобретению, может представлять собой любую подходящую ионную жидкость. Например, ионная жидкость может содержать любой подходящий анион, например, анион, выбранный из группы, состоящей из галогена, органического аниона или неорганического аниона. Неограничивающие примеры подходящих анионов галогена включают бромид, хлорид и йодид. Неограничивающие примеры подходящих органических анионов включают сульфонилимиды и карбоксилаты, например, бис(трифторметилсульфонил)имид, бис(фторсульфонил)имид, ацетат, пропионат, пентаноат, гексаноат. Неограничивающие примеры подходящих неорганических анионов включают фторированные фосфаты, например, гексафторфосфат, трис(пентафтор)трифторфосфат.
Ионная жидкость может дополнительно содержать любой подходящий катион, например, катион, выбранный из группы, состоящей из алкилзамещенных гетероциклических катионов, катионов алкилзамещенного фосфония и катионов алкилзамещенного аммония, где алкильная группа может представлять собой любую ненасыщенную, насыщенную, линейную, разветвленную, циклическую неароматическую или ароматическую C1 - С12 алкильную группу или любую ненасыщенную, насыщенную, линейную, разветвленную, циклическую неароматическую или ароматическую необязательно замещенную C1 - С12 алкильную группу, например, эфирную замещенную C1 - С12 алкильную группу. Неограничивающие примеры подходящих алкилзамещенных гетероциклических катионов включают: катионы алкилпиридиния, например, 1-бутилпиридиний, 1-октилпиридиний и 1-(2-гидроксиэтил)пиридиний; катионы диалкилимидазолия, например, 1-этил-3-метилимидазолий, 1-бутил-3-метилимидазолий, 1-пентил-3-метилимидазолий, 1-гексил-3-метилимидазолий, 1-(2-метоксиэтил)-3-метилимидазолий, 1-метил-3-октилимидазолий и 1-(1-метоксиметил)-3-метилимидазолий; и катионы диалкилпирролидиния, например, 1-метил-1-этилпирролидиний, 1-метил-1-бутилпирролидиний, 1-метил-1-гексил пиррол и линий, 1-(2-метоксиэтил)-1-метилпирролидиний и 1-(1-метоксиметил)-1-метилпирролидиний. Неограничивающие примеры подходящих катионов алкилзамещенного фосфония включают: катионы тетраалкилфосфония, например, тетрабутилфосфоний, трибутилоктилфосфоний, трибутил(2-метоксиэтил)фосфоний, трибутил-трет-бутилфосфоний и трибутил(1-метоксиметил)фосфоний; и катионы тетраалкиламмония, например, тетраэтиламмоний, тетрабутиламмоний, трибутилоктиламмоний, трибутил(2-метоксиэтил)аммоний, трибутил(1-метоксиметил)аммоний и трибутил-трет-бутиламмоний.
Ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы согласно настоящему изобретению, можно адаптировать к электропроводящей поверхности, с которой она будет находиться в контакте, например, когда электропроводящая поверхность представляет собой активный электрод, ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, можно выбрать по ее способности к переносу ионов, а когда электропроводящая поверхность представляет собой инертный электрод, ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, можно выбрать по ее способности к химическому взаимодействию с соединениями, выделяющимися из электропроводящей поверхности.
Подходящие и неограничивающие классы ионных жидкостей, применимые для инкапсулирования в геле, находящемся в контакте с инертным электродом, можно выбрать из группы, состоящей из алкилзамещенных гетероциклических галогенидов, галогенидов алкилзамещенного фосфония и галогенидов алкилзамещенного аммония. Например, галогенид может представлять собой бромид. Неограничивающие примеры таких ионных жидкостей включают: бромид 1-бутилпиридиния, бромид 1-октилпиридиния, бромид 1-(2-гидроксиэтил)пиридиния, бромид 1-этил-3-метилимидазолия, бромид 1-бутил-3-метилимидазолия, бромид 1-пентил-3-метилимидазолия, бромид 1-гексил-3-метилимидазолия, бромид 1-(2-метоксиэтил)-3-метилимидазолия, бромид 1-(1-метоксиметил)-3-метилимидазолия, бромид 1-метил-3-октилимидазолия, бромид 1-метил-1-этилпирролидиния, бромид 1-метил-1-бутилпирролидиния, бромид 1-метил-1-гексилпирролидиния, бромид 1-(2-метоксиэтил)-1-метилпирролидиния, бромид 1-(1-метоксиметил)-1-метилпирролидиния, бромид тетрабутилфосфония, бромид трибутилоктилфосфония, бромид трибутил(2-метоксиэтил)фосфония, бромид трибутил-трет-бутилфосфония, бромид трибутил(1-метоксиметил)фосфония, бромид тетраэтиламмония, бромид тетрабутиламмония, бромид трибутилоктиламмония, бромид трибутил(2-метоксиэтил)аммония, бромид трибутил(1-метоксиметил)аммония и бромид трибутил-трет-бутиламмония.
В качестве неограничивающего примера, когда химическая реакция на инертном электроде представлена уравнением 5:
где X представляет собой галоген (например, Cl, Br или I) или любой другой подходящий окислитель, ионная жидкость, инкапсулированная внутри гелевой матрицы, находящейся в контакте с инертным электродом, может иммобилизовать Х2 вблизи поверхности электрода за счет взаимодействий между ионной жидкостью и молекулами Х2. Следовательно, ионные жидкости, которые вероятно являются особенно подходящими для инкапсулирования в геле, находящемся в контакте с инертным электродом, могут включать алкилзамещенные гетероциклические катионы с анионами Х-, катионы алкилзамещенного фосфония с анионами Х- и катионы алкилзамещенного аммония с анионами Х-. Не будучи связанными теорией, присутствие анионов X- в ионной жидкости может действовать как «затравка» для образования полигалогенидных соединений, например, когда X представляет собой Br, полибромидных соединений, которые могут в свою очередь способствовать иммобилизации молекул Х2 в ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы. Кроме того, указанные классы катионов могут обладать экранированным локализованным точечным зарядом и, следовательно, имеют высокую энергию связи в случае ионной пары и низкую энергию димеризации в случае пары анион-катион.
Классы ионных жидкостей, которые вероятно являются особенно подходящими для инкапсулирования в геле, находящемся в контакте с активным электродом, можно выбрать из группы, состоящей из алкилзамещенных гетероциклических катионов, катионов алкилзамещенного фосфония и катионов алкилзамещенного аммония, при этом анионы включают бис(трифторметилсульфонил)-имид, бис(фторсульфонил)имид, гексафтор-фосфат, трис(пентафтор)трифторфосфат, ацетат, пропионат, пентаноат и гексаноат.
Например, когда химическая реакция на активном электроде представлена уравнением 1, где М представляет собой любой подходящий металл, например, Li, Mg, Zn, Cu, Fe, Со, Mn, Cr и т.п., ионная жидкость, инкапсулированная внутри гелевой матрицы, находящейся в контакте с активным электродом, может способствовать перемещению ионов Mn+.
Следует понимать, что ионные жидкости, подходящие для инкапсулирования в геле, находящемся в контакте с активным электродом, могут равным образом подходить для инкапсулирования в геле, находящемся в контакте с инертным электродом, если, например, гель также содержит дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения, способные окисляться или восстанавливаться на инертном электроде. Также будет понятно, что гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, может содержать одну ионную жидкость или может содержать смесь двух или более разных ионных жидкостей, описанных в настоящем документе. Например, гелевая матрица в контакте с первым электродом (например, анодом) может инкапсулировать одну ионную жидкость или может инкапсулировать смесь двух или более разных ионных жидкостей, описанных в настоящем документе, и/или гелевая матрица в контакте со вторым электродом (например, катодом) может инкапсулировать одну ионную жидкость или может инкапсулировать смесь двух или более разных ионных жидкостей, описанных в настоящем документе. Одна или более инкапсулированная ионная жидкость(и) в гелевой матрице, находящейся в контакте с первым электродом, может отличаться от одной или более инкапсулированной ионной жидкости(ей) в гелевой матрице, находящейся в контакте со вторым электродом. При применении смеси двух разных ионных жидкостей (обозначенных как «А» и «В»), когда каждая из «А» и «В» представляет собой ионную жидкость, описанную в этом разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», при этом «А» и «В» различаются, доля по массе ионной жидкости «А» в гелевой матрице может составлять от примерно 0,1% масс. до примерно 50% масс. и доля по массе ионной жидкости «В» в гелевой матрице может составлять от примерно 50% масс. до примерно 99,9% масс. Например, гелевая матрица может содержать смесь ионных жидкостей, содержащую примерно 50% масс. ионной жидкости «А» и примерно 50% масс. ионной жидкости «В», или может содержать смесь ионных жидкостей, содержащую примерно 40% масс. ионной жидкости «А» и примерно 60% масс. ионной жидкости «В», или может содержать смесь ионных жидкостей, содержащую примерно 30% масс. ионной жидкости «А» и примерно 70% масс. ионной жидкости «В», или может содержать смесь ионных жидкостей, содержащую примерно 20% масс. ионной жидкости «А» и примерно 80% масс. ионной жидкости «В», или может содержать смесь ионных жидкостей, содержащую примерно 1% масс. ионной жидкости «А» и примерно 99% масс. ионной жидкости «В», или может содержать смесь ионных жидкостей, содержащую примерно 40% масс. ионной жидкости «А» и примерно 60% масс. ионной жидкости «В». Согласно одному из вариантов реализации изобретения ионная жидкость «А» представляет собой галогенид диалкилимидазолия, например, бромид 1-метил-3-октилимидазолия, и ионная жидкость «В» представляет собой сульфонилимид диалкилимидазолия, например, бис(трифторметилсульфонил)имид 1-метил-3-октилимидазолия. Соответственно, гелевая матрица в контакте с электродом (например, инертным или активным электродом) может содержать смесь из примерно 50% масс. [OMIM]NTf2 (бис(трифторметилсульфонил)имида октилимидазолия) и 50% масс. [OMIM]Br (бромида 1-метил-3-октилимидазолия).
Ионные жидкости, особенно подходящие для инкапсулирования внутри геля, находящегося в контакте с инертным электродом, например, в контакте с инертным анодом и/или инертным катодом, можно выбрать из группы, состоящей из бромида 1-метил-3-октилимидазолия (сокращенно обозначаемом [OMIM]Br), бис(трифторметилсульфонил)имида 1-метил-3-октилимидазолия (сокращенно обозначаемом [OMIM]NTf2) и их смесей, как описано выше.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, когда две или более ионных жидкостей инкапсулированы внутри одной и той же гелевой матрицы, полученная в результате смесь ионных жидкостей может представлять собой эвтектическую смесь.
Ионные жидкости, секвестирующие бром
Как описано выше, ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, можно выбрать по ее способности к химическому взаимодействию с соединениями, выделяющимися из электропроводящей поверхности. Согласно одному из вариантов реализации изобретения ионную жидкость можно выбрать по ее способности секвестировать или связывать, образовывать химические связи или иным образом химически иммобилизовать определенные соединения, выделяющиеся из электропроводящей поверхности. Например, указанные соединения могут представлять собой галогенид, например, бром (Br2), и секвестирование галогенида, например, брома (Br2), можно обеспечить путем образования полигалогенидных соединений, например, полибромидов. Ионные жидкости, выбранные согласно настоящему изобретению, и, более конкретно, ионные жидкости, выбранные для инкапсулирования внутри желатинизированной ионной жидкой пленки, находящейся в контакте с катодом, могут, таким образом, обладать способностью облегчать образование полигалогенидов, например, полибромидов. Неограничивающие примеры подходящих ионных жидкостей и неограничивающие способы скрининга других ионных жидкостей на пригодность для такой цели, описаны в примере 1.
Например, ионные жидкости, способные облегчать образование полигалогенидов, например, полибромидов, могут включать алкилзамещенные гетероциклические галогениды, галогениды алкилзамещенного фосфония и галогениды алкилзамещенного аммония. Например, когда галогенид представляет собой бромид, неограничивающие примеры ионных жидкостей, способных облегчать образование полибромидов, могут включать: бромид 1-бутилпиридиния, бромид 1-октилпиридиния, бромид 1-(2-гидроксиэтил)пиридиния, бромид 1-этил-3-метилимидазолия, бромид 1-бутил-3-метилимидазолия, бромид 1-пентил-3-метилимидазолия, бромид 1-гексил-3-метилимидазолия, бромид 1-(2-метоксиэтил)-3-метилимидазолия, бромид 1-(1-метоксиметил)-3-метилимидазолия, бромид 1-метил-3-октилимидазолия, бромид 1-метил-1-этилпирролидиния, бромид 1-метил-1-бутилпирролидиния, бромид 1-метил-1-гексилпирролидиния, бромид 1-(2-метоксиэтил)-1-метилпирролидиния, бромид 1-(1-метоксиметил)-1-метилпирролидиния, бромид тетрабутилфосфония, бромид трибутилоктилфосфония, бромид трибутил(2-метоксиэтил)фосфония, бромид трибутил-трет-бутилфосфония, бромид трибутил(1-метоксиметил)фосфония, бромид тетраэтиламмония, бромид тетрабутиламмония, бромид трибутилоктиламмония, бромид трибутил(2-метоксиэтил)аммония, бромид трибутил(1-метоксиметил)аммония и бромид трибутил-трет-бутиламмония. Не будучи связанными теорией, присутствие анионов Br- в указанных ионных жидкостях может действовать как «затравка» для образования полибромидных соединений, при этом катионы в перечисленных ионных жидкостях могут обладать экранированным локализованным точечным зарядом и, следовательно, имеют высокую энергию связи в случае ионной пары и низкую энергию димеризации в случае пары анион-катион.
Желатинизированные ионные жидкости
Гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, может содержать любую подходящую долю по массе вещества-предшественника гелевой матрицы/гелеобразующего агента относительно массы ионной жидкости. Например, гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, может содержать от примерно 1% масс. до примерно 30% масс. вещества-предшественника гелевой матрицы, гелеобразующего агента или предварительно собранной гелевой матрицы, например, гелевая матрица может содержать от примерно 1% масс. до примерно 10% масс. или от примерно 10% масс. до примерно 20% масс. или от примерно 20% масс. до примерно 30% масс. вещества-предшественника гелевой матрицы, гелеобразующего агента или предварительно собранной гелевой матрицы. Долю по массе вещества-предшественника гелевой матрицы/гелеобразующего агента или предварительно собранной гелевой матрицы относительно массы ионной жидкости можно измерить до образования геля и, соответственно, эти значения могут варьировать в готовом геле или продукте в виде желатинизированной ионной жидкой пленки.
Гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, может дополнительно содержать любую подходящую электролитную соль. Электролитная соль может включать, например, ионы галогенов и ионы металлов I или II группы, например, хлорид натрия. Электролитная соль может быть растворима в ионной жидкости, инкапсулированной в гелевой матрице. Электролитную соль можно добавлять к гелеобразующему агенту и ионной жидкости во время синтеза гелевой матрицы или она может пассивно диффундировать в гелевую матрицу после ее образования. Доля по массе электролитной соли в гелевой матрице может составлять от 0% масс. до примерно 20% масс. например, доля по массе электролитной соли в гелевой матрице может составлять от 0% масс. до примерно 5% масс. или от примерно 5% масс. до примерно 10% масс. или от примерно 10% масс. до примерно 20% масс. например, может составлять 0% масс. примерно 5% масс. примерно 10% масс. примерно 15% масс. или примерно 20% масс.
Гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, или желатинизированная ионная жидкая пленка может также содержать любые подходящие дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения. Дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения в гелевой матрице или желатинизированной ионной жидкой пленке можно выбрать в зависимости от электропроводящей поверхности, с которой гелевая матрица или пленка будет находиться в контакте. Например, когда химическая реакция на активном электроде представлена уравнением 1, где М представляет собой любой подходящий металл, например, окислительно-восстановительный активный металл, переходный металл или металл I или II группы, например, Li, Mg, Zn, Cu, Fe, Со, Mn, Cr и т.п., дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения могут представлять собой ион Mn+, например, Li+, Mg2+, Zn2+, Cu+/2+, Fe2+/3+, Co2+/3+, Mn2+, Cr3+ и т.п. В другом неограничивающем примере, когда химическая реакция на инертном электроде также представлена уравнением 1, где М представляет собой любой подходящий металл, например, окислительно-восстановительный активный металл, переходный металл или металл I или II группы, например, Li, Mg, Zn, Cu, Fe, Со, Mn, Cr и т.п., дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения могут представлять собой ион Mn+, например, Li+, Mg2+, Zn2+, Cu+/2+, Fe2+/3+, Co2+/3+, Mn2+, Cr3+ и т.п. Дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения могут присутствовать в гелевой матрице и/или ионной жидкости, инкапсулированной в указанной гелевой матрице, и/или в образовавшейся желатинизированной ионной жидкой пленке в любой подходящей концентрации. Дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения могут содержать любой подходящий противоион, например, неорганический противоион, например, ацетат, нитрат или сульфат, или органический противоион, например, трифлат (трифторметансульфонат). Согласно одному из вариантов реализации изобретения дополнительное растворенное окислительно-восстановительное соединение представляет собой Zn(OTf)2. Когда химическая реакция на инертном электроде представлена уравнением 2, где R представляет собой любой подходящий окислитель, например, галоген (например, Cl2, Br2, I2), кислород, перманганат, дихромат, перхлорат и т.п., и Rn- представляет собой восстановленную форму R, дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения в гелевой матрице могут представлять собой R и/или могут представлять собой соединения Rn-, например, дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения в гелевой матрице могут представлять собой Cl2 и/или Cl-; Br2 и/или Br-; I2 и/или I-; MnO4 - и/или Mn2+; CrO4 2- и/или Cr2O7 2-; и т.п. Когда дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения в гелевой матрице представляет собой Rn-, Rn- может иметь любой подходящий противоион. Например, противоион может представлять собой катион металла, например, катион металла с большим отрицательным стандартным потенциалом восстановления, например, Li+, K+, Са2+, Na+ или Mg2+. Соответственно, согласно одному из вариантов реализации изобретения дополнительное растворенное окислительно-восстановительное соединение представляет собой LiBr.
Гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, и/или желатинизированная ионная жидкая пленка может содержать одно дополнительное растворенное окислительно-восстановительное соединение, описанное выше, или может содержать смесь двух или более дополнительных растворенных окислительно-восстановительных соединений, описанных выше. Например, дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения в гелевой матрице могут содержать соединения R (например, Br2) и также могут содержать соединения Rn- (например, в форме растворенного LiBr) и могут необязательно дополнительно содержать ион Mn+, например, Li+, Mg2+, Zn2+, Cu+/2+, Fe2+/3+, Co2+/3+, Mn2+ или Cr3+, имеющий любой подходящий противоион, например, ацетат, нитрат, сульфат или трифлат (трифторметансульфонат).
Дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения могут присутствовать в гелевой матрице и/или ионной жидкости, инкапсулированной в указанной гелевой матрице, и/или в желатинизированной ионной жидкой пленке в любой подходящей концентрации. Доля по массе каждого дополнительного растворенного окислительно-восстановительного соединения в гелевой матрице или пленке может составлять от 0% масс. до примерно 20% масс., например, доля по массе дополнительного растворенного окислительно-восстановительного соединения в гелевой матрице или пленке может составлять от 0% масс. до примерно 5% масс. или от примерно 5% масс. до примерно 10% масс. или от примерно 10% масс. до примерно 20% масс., например, доля по массе дополнительного растворенного окислительно-восстановительного соединения в гелевой матрице или пленке может составлять 0% масс., примерно 1% масс., примерно 2% масс., примерно 3% масс., примерно 4% масс., примерно 5% масс., примерно 6% масс., примерно 7% масс., примерно 8% масс., примерно 9% масс., примерно 10% масс., примерно 15% масс., или примерно 20% масс.
Дополнительное растворенное окислительно-восстановительное соединение, описанное в этом разделе, можно добавлять к гелеобразующему агенту и ионной жидкости во время синтеза гелевой матрицы или оно может пассивно диффундировать в гелевую матрицу после ее образования.
Гель и/или желатинизированные ионные жидкие пленки могут дополнительно содержать растворитель. Например, если растворитель использовали для растворения, набухания или суспендирования гелеобразующего агента, гель и/или желатинизированные ионные жидкие пленки могут содержать остаточные или следовые количества такого растворителя. Если гель и/или желатинизированную ионную жидкую пленку оставляют отверждаться в стандартных лабораторных условиях, остаточное количество растворителя в геле или желатинизированной ионной жидкой пленке может составлять от примерно 0% масс. до примерно 25% масс., например, от примерно 0% масс. до примерно 5% масс., от примерно 5% масс. до примерно 10% масс., от примерно 10% масс. до примерно 15% масс. или от примерно 15% масс. до примерно 25% масс. Можно использовать любой подходящий растворитель. Например, растворитель может представлять собой органический растворитель, например, органический растворитель, имеющий подходящее широкое электрохимическое окно с тем, чтобы не препятствовать электрохимическим процессам, протекающим в электрохимической ячейке. Например, растворитель может представлять собой ацетон или растворитель может представлять собой ацетонитрил.
Гель может быть термически устойчивым до любой подходящей температуры, например, он может быть устойчивым до температуры, составляющей по меньшей мере примерно 150°С, по меньшей мере примерно 160°С или по меньшей мере примерно 180°С. Гель может иметь любую подходящую электрохимическую стойкость, например, он может иметь электрохимическую стойкость, большую, чем электрохимическое окно окислительно-восстановительной пары, например, окислительно-восстановительной пары М/Mn+ и R/Rn-, например, Zn/Zn2+ и Br2/Br- (-0,83 В для Zn/Zn2+ и 1,07 В для Br2/Br-).
Неограничивающие примеры желатинизированных ионных жидкостей, полученных согласно настоящему изобретению, приведены в примере 2. Неограничивающие примеры желатинизированных ионных жидкостей, полученных согласно настоящему изобретению, содержащих дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения, приведены в примере 3, примере 4 и примере 8.
Желатинизированные ионные жидкие пленки (GILFs)
Желатинизированная ионная жидкая пленка согласно настоящему изобретению содержит ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы. Гелевая матрица может представлять собой матрицу, описанную в разделе, озаглавленном «Гелеобразующий агент/гелевая матрица». Инкапсулированная ионная жидкость может представлять собой жидкость, описанную в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости». Желатинизированные ионные жидкие пленки могут содержать другие соединения, например, электролитные соли и/или другие водные окислительно-восстановительные компоненты и/или могут иметь определенные физические и/или химические свойства, описанные в разделе, озаглавленном «Желатинизированные ионные жидкости».
Специалистам в данной области техники будет понятно, что гелевая матрица, инкапсулирующая ионную жидкость, может быть сформирована в виде пленки, что, тем самым, превращает ее в желатинизированную ионную жидкую пленку, с помощью любого подходящего способа получения пленок.
Сборное устройство
Электропроводящая поверхность
Сборное устройство, описанное в настоящем документе, может содержать желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с электропроводящей поверхностью. Приведение в контакт можно осуществить, например, путем печатания смеси на электропроводящую поверхность. Электропроводящая поверхность может проводить электричество. Электропроводящая поверхность может представлять собой электрод, например, анод или катод. Анод и/или катод может быть инертным, например, он может представлять собой графит (углерод), нанотрубки (углеродные), графеновый композиционный материал (углеродный) или любой нереакционноспособный металл, например, платину, золото, титан, или их смеси и т.п. Катод предпочтительно является инертным. Анод или катод может быть поочередно активным (т.е. реакционно-способным), например, он может представлять собой любой подходящий реакционно-способный металл, например, переходный металл, в том числе Fe, Zn, Ni, Cu, Mn и т.п. Анод и катод можно изготовить из одного и того же материала. Например, согласно одному из вариантов реализации изобретения, как анод, так и катод содержат или состоят из графита (углерода), например, углеродной бумаги или графенового композиционного материала. Согласно другому варианту реализации изобретения, как анод, так и катод содержат или состоят из титана, например, титановой сетки. Термины «анод» и «катод», применяемые в этом разделе и в других местах в описании и формуле изобретения, относятся к аноду (т.е. месту окисления) и катоду (т.е. месту восстановления), когда замкнутая цепь, содержащая анод и катод, работает в произвольном направлении (т.е. при разрядке), если из контекста не следует иное.
Условия контакта
Сборное устройство согласно настоящему изобретению, содержащее желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с электропроводящей поверхностью, можно изготовить с применением любого подходящего способа. Например, желатинизированную ионную жидкую пленку можно привести в контакт с электропроводящей поверхностью путем нанесения ионной жидкости, инкапсулированной внутри гелевой матрицы, на электропроводящую поверхность с применением способов получения пленок, известных в данной области техники, включающих промазывание, сушку выпариванием, покрытие погружением и т.п. Ионные жидкости, инкапсулированные внутри гелевой матрицы, можно получить в виде пленки перед приведением в контакт с электропроводящей поверхностью. Альтернативно, ионная жидкость, инкапсулированная внутри гелевой матрицы, может сформироваться в виде пленки после нанесения на электропроводящую поверхность, например, ионные жидкости, инкапсулированные внутри гелевой матрицы, можно нанести на электропроводящую поверхность с помощью любого из перечисленных выше способов получения пленок во время ее плавления, например, при температуре от примерно 80°С до примерно 150°С и затем оставить ее отверждаться на электропроводящей поверхности с получением на ней желатинизированной ионной жидкой пленки. Пленку можно нанести на одну боковую сторону и/или наружную сторону электропроводящей поверхности или можно нанести на все боковые стороны и/или наружные стороны электропроводящей поверхности.
Контакт между желатинизированной ионной жидкой пленкой и электропроводящей поверхностью можно усилить за счет сил притяжения между пленкой и поверхностью.
Сборное устройство согласно настоящему изобретению также можно изготовить путем печатания смеси гелеобразующего агента и ионной жидкости на электропроводящую поверхность. Можно использовать любой подходящий способ печатания; например, печать может представлять собой чернильно-струйную печать и/или 3D-печать. При применении технологии чернильно-струйной печати/3D-печати на электропроводящую поверхность можно напечатать или нанести смесь гелеобразующего агента и ионной жидкости. Смесь гелеобразующего агента и ионной жидкости можно нанести на электропроводящую поверхность с помощью принтера перед отверждением смеси. Таким образом, принтер может обеспечить образование на электропроводящей поверхности желатинизированной ионной жидкой пленки с известной или регулируемой толщиной. Печать может включать нанесение первого слоя смеси гелеобразующего агента и ионной жидкости на электропроводящую поверхность или может включать нанесение первого и второго слоя смеси гелеобразующего агента и ионной жидкости на электропроводящую поверхность, при этом второй слой наносят поверх первого слоя, причем второй слой может содержать один и тот же или другой гелеобразующий агент и/или ионную жидкость, нанесенную на первый слой. Печать может дополнительно включать нанесение третьего, четвертого, пятого или последующего слоя смеси гелеобразующего агента и ионной жидкости на электропроводящую поверхность таким образом, чтобы обеспечить требуемую толщину и/или количество слоев. Печать может включать нанесение одного или более слоя(ев) смеси гелеобразующего агента и ионной жидкости на одну боковую сторону и/или наружную сторону электропроводящей поверхности или может включать нанесение одного или более слоя(ев) смеси гелеобразующего агента и ионной жидкости на все боковые стороны и/или наружные стороны электропроводящей поверхности.
Толщина желатинизированной ионной жидкой пленки может составлять от примерно 50 мкм до примерно 10 мм, например, от примерно 50 мкм до примерно 1 мм или от примерно 100 мкм до примерно 10 мм или от примерно 100 мкм до примерно 1 мм или от примерно 0,5 мм до примерно 1 мм или от примерно 1 мм до примерно 5 мм или от примерно 5 мм до примерно 10 мм.
Желатинизированная ионная жидкая пленка может прикрывать или покрывать до 100% площади электропроводящей поверхности или до примерно 99% или до примерно 95% или до примерно 90%, примерно 80%, примерно 70%, примерно 60% или до примерно 50% площади электропроводящей поверхности. Когда электропроводящая поверхность представляет собой электрод и электрод имеет две по существу наружные стороны с большой площадью поверхности, желатинизированная ионная жидкая пленка может покрыть до примерно 100% площади поверхности либо одной, либо обоих из указанных наружных сторон или до примерно 99% или до примерно 95% или до примерно 90%, примерно 80%, примерно 70%, примерно 60% или до примерно 50% площади поверхности либо одной, либо обоих из указанных наружных сторон.
Сборное устройство согласно настоящему изобретению и описанное в этом разделе, может содержать первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы. Первая желатинизированная ионная жидкая пленка может содержать гелевую матрицу, описанную в разделе, озаглавленном «Гелеобразующий агент/гелевая матрица», инкапсулированную ионную жидкость, описанную в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», и необязательно другие соединения, например, электролитные соли и/или дополнительные растворенные водные окислительно-восстановительные компоненты, описанные в разделе, озаглавленном «Желатинизированные ионные жидкости». Первая электропроводящая поверхность может представлять собой поверхность, описанную в разделе, озаглавленном «Электропроводящая поверхность», и первую желатинизированную ионную жидкую пленку можно привести в контакт с первой электропроводящей поверхностью, описанной в разделе, озаглавленном «Условия контакта».
Сборное устройство согласно настоящему изобретению и описанное в этом разделе, может дополнительно содержать вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, причем первая и вторая жидкие пленки находятся в контакте друг с другом. Находясь в контакте друг с другом, первая и вторая жидкие пленки могут быть несмешивающимися. Вторая желатинизированная ионная жидкая пленка может содержать гелевую матрицу, описанную в разделе, озаглавленном «Гелеобразующий агент/гелевая матрица», инкапсулированную ионную жидкость, описанную в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», и необязательно другие соединения, например, электролитные соли и/или дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения, описанные в разделе, озаглавленном «Желатинизированные ионные жидкости». Вторая электропроводящая поверхность может представлять собой поверхность, описанную в разделе, озаглавленном «Электропроводящая поверхность», при этом вторую желатинизированную ионную жидкую пленку можно привести в контакт со второй электропроводящей поверхностью, описанной в разделе, озаглавленном «Условия контакта». Предпочтительно, когда первая электропроводящая поверхность представляет собой анод и вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод. Более предпочтительно, если анод представляет собой инертный анод и катод представляет собой инертный катод.
Сборное устройство согласно настоящему изобретению и описанное в этом разделе, может еще дополнительно содержать третью желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с третьей электропроводящей поверхностью, при этом третья желатинизированная ионная жидкая пленка содержит третью ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы; причем вторая и третья жидкие пленки по меньшей мере частично находятся в контакте. Находясь в контакте друг с другом, вторая и третья жидкие пленки могут быть несмешивающимися. Третья желатинизированная ионная жидкая пленка может содержать гелевую матрицу, описанную в разделе, озаглавленном «Гелеобразующий агент/гелевая матрица», инкапсулированную ионную жидкость, описанную в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», и необязательно другие соединения, например, электролитные соли и/или дополнительные растворенные окислительно-восстановительные соединения, описанные в разделе, озаглавленном «Желатинизированные ионные жидкости». Третья электропроводящая поверхность может представлять собой поверхность, описанную в разделе, озаглавленном «Электропроводящая поверхность», при этом третью желатинизированную ионную жидкую пленку можно привести в контакт со второй электропроводящей поверхностью, описанной в разделе, озаглавленном «Условия контакта». Третья электропроводящая поверхность предпочтительно представляет собой анод.
Согласно настоящему изобретению, когда вторая и третью желатинизированные ионные жидкие пленки находятся в контакте, первая и третья желатинизированные ионные жидкие пленки не находятся в контакте друг с другом. Соответственно, согласно одному из вариантов реализации изобретения первая желатинизированная ионная жидкая пленка находится в контакте с одной наружной поверхностью или боковой поверхностью второй желатинизированной ионной жидкой пленки, которая сама находится в контакте со второй электропроводящей поверхностью, и третья желатинизированная ионная жидкая пленка находится в контакте с другой (например, противоположной или параллельной) наружной поверхностью или боковой поверхностью второй желатинизированной ионной жидкой пленки.
Сборное устройство согласно изобретению может еще дополнительно содержать четвертую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с четвертой электропроводящей поверхностью и необязательно пятую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с пятой электропроводящей поверхностью, вплоть до n-ной желатинизированной ионной жидкой пленки в контакте с n-ной электропроводящей поверхностью, где n представляет собой положительное целое число. Сборное устройство согласно изобретению предпочтительно содержит четное количество желатинизированных ионных жидких пленок в контакте с электропроводящими поверхностями. Соответственно, согласно одному из вариантов реализации изобретения каждая первая электропроводящая поверхность представляет собой анод и каждая вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод.
Электрохимическая ячейка
Конструкция
В настоящем изобретении также предложена электрохимическая ячейка, содержащая сборное устройство, описанное выше в разделе, озаглавленном «Сборное устройство». Более конкретно, в настоящем изобретении предложена электрохимическая ячейка, содержащая по меньшей мере первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью и вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки содержат ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, причем первая и вторая жидкие пленки находятся в контакте друг с другом.
Кроме того, в настоящем изобретении предложена электрохимическая ячейка, содержащая первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью, при этом первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит первую ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, и вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью, при этом вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит вторую ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, при этом первая и вторая жидкие пленки по меньшей мере частично находятся в контакте. Термин «частично в контакте» может относиться к жидким пленкам, перекрывающимся на по меньшей мере примерно 30% или на по меньшей мере примерно 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 99% или до примерно 100%, при этом размер участка перекрывания является одинаковым или приблизительно равным для обеих пленок.
Как описано выше в разделе, озаглавленном «Сборное устройство», первая и/или вторая желатинизированная ионная жидкая пленка может содержать гелевую матрицу, описанную в разделе, озаглавленном «Гелеобразующий агент/гелевая матрица», инкапсулированную ионную жидкость, описанную в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», и необязательно другие соединения, например, электролитные соли и/или другие водные окислительно-восстановительные компоненты, описанные в разделе, озаглавленном «Желатинизированные ионные жидкости». Первая и/или вторая электропроводящие поверхности могут представлять собой поверхности, описанные в разделе, озаглавленном «Электропроводящая поверхность», и первую и/или вторую желатинизированную ионную жидкую пленку можно привести в контакт с первой и/или второй электропроводящей поверхностью, соответственно, описанной в разделе, озаглавленном «Условия контакта». Предпочтительно, когда первая электропроводящая поверхность представляет собой анод и вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод. Более предпочтительно, если анод представляет собой активный анод и катод представляет собой инертный катод.
Электрохимическая ячейка, описанная выше, может дополнительно содержать третью желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с третьей электропроводящей поверхностью, при этом третья желатинизированная ионная жидкая пленка содержит третью ионную жидкость, инкапсулированную внутри гелевой матрицы, причем вторая и третья жидкие пленки по меньшей мере частично находятся в контакте. Вторая и третья жидкие пленки могут быть несмешивающимися при контакте друг с другом. Третья ионная жидкая пленка может содержать гелевую матрицу, описанную в разделе, озаглавленном «Гелеобразующий агент/гелевая матрица», инкапсулированную ионную жидкость, описанную в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости», и необязательно другие соединения, например, электролитные соли и/или другие водные окислительно-восстановительные компоненты, описанные в разделе, озаглавленном «Желатинизированные ионные жидкости». Третья электропроводящая поверхность может представлять собой поверхность, описанную в разделе, озаглавленном «Электропроводящая поверхность», при этом третью желатинизированную ионную жидкую пленку можно привести в контакт с третьей электропроводящей поверхностью, описанной в разделе, озаглавленном «Условия контакта». Предпочтительно, когда третья и первая электропроводящие поверхности представляют собой аноды, а вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод. Более предпочтительно, если аноды представляют собой инертные аноды и катод представляет собой инертный катод.
Как указано выше при описании сборного устройства согласно изобретению, электрохимическая ячейка согласно изобретению может дополнительно содержать четвертую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с четвертой электропроводящей поверхностью, необязательно пятую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с пятой электропроводящей поверхностью и необязательно вплоть до n-ной желатинизированной ионной жидкой пленки в контакте с n-ной электропроводящей поверхностью, где n представляет собой положительное целое число.
Таким образом, электрохимическая ячейка может содержать два или более сборных устройств, например, два или более чередующихся анодов и/или катодов, при этом каждый анод и катод находится в контакте со своей собственной желатинизированной ионной жидкой пленкой. Желатинизированные ионные жидкие пленки в контакте с примыкающими поверхностями анода и катода предпочтительно также находятся в контакте друг с другом, так что возможен перенос ионов между двумя желатинизированными ионными жидкими пленками.
Ионные жидкости, инкапсулированные в гелевых матрицах желатинизированных ионных жидких пленок, также могут чередоваться, так что ионная жидкость, инкапсулированная в гелевой матрице, находящейся в контакте с анодом, имеет один состав, а ионная жидкость, инкапсулированная в гелевой матрице, находящейся в контакте с катодом, имеет другой состав. Ионная жидкость, инкапсулированная в гелевой матрице, находящейся в контакте с анодом, предпочтительно является не смешивающейся с ионной жидкостью, инкапсулированной в гелевой матрице, находящейся в контакте с катодом, так что желатинизированная ионная жидкая пленка в контакте с анодом является не смешивающейся с желатинизированной ионной жидкой пленкой в контакте с катодом. Это может предпочтительно препятствовать перемешиванию желатинизированных ионных жидких пленок, находящихся в контакте друг с другом, хотя все еще обеспечивает перенос ионов между пленками. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения в анодных и катодных пленках применяют взаимно смешивающиеся ионные жидкости, при этом гелевые пленки иммобилизуют ионные жидкости в достаточной мере и таким образом препятствуют их перемешиванию или по существу перемешиванию.
Желатинизированные ионные жидкие пленки также могут быть несмешивающимися друг с другом. Применительно к желатинизированным ионным жидким пленкам «несмешивающиеся» может относиться к гелевой матрице одной пленки, физически отличающейся или отделимой от гелевой матрицы другой пленки, даже если между указанными пленками возможен перенос ионов, когда они находятся в контакте друг с другом. Соответственно, гелевую матрицу одной пленки можно получить из того же гелеобразующего агента, что и гелевую матрицу другой пленки, но вследствие, например, раздельного синтеза двух пленок, указанные пленки могут быть несмешивающимися при контакте друг с другом. Например, первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки могут быть несмешивающимися при контакте друг с другом, и вторая и третья желатинизированные ионные жидкие пленки могут быть несмешивающимися при контакте друг с другом. Желатинизированные ионные жидкие пленки могут не смешиваться друг с другом, если ионные жидкости, инкапсулированные внутри гелевых матриц, являются несмешивающимися или если ионные жидкости являются взаимно смешивающимися. Соответственно, согласно одному из вариантов реализации изобретения первая и вторая (или вторая и третья) желатинизированные ионные жидкие пленки содержат взаимно смешивающиеся ионные жидкости, но сами пленки являются несмешивающимися при контакте друг с другом. Согласно другому варианту реализации изобретения первая и вторая (или вторая и третья) желатинизированные ионные жидкие пленки содержат несмешивающиеся ионные жидкости и сами пленки являются несмешивающимися при контакте друг с другом.
Сборные устройства могут быть соединены с внешней цепью с помощью любых подходящих средств, например, с применением любого подходящего электропроводящего материала любого подходящего размера или формы. Например, внешняя цепь может содержать проволоки, например, металлические проволоки, в качестве средства соединения с одним или более внешними устройствами, например, устройствами для измерения тока, напряжения и/или сопротивления, или средства для подключения одной или более нагрузок для разрядки, или средства для подключения к одному или более источникам питания для проведения подзарядки. Таким образом, внешняя цепь может включать любое подходящее устройство(а) для передачи и/или уменьшения электрической энергии, предназначенной для потребления при внешнем приложении. Внешнюю цепь можно соединить с анодом(ами) и катодом(ами) с помощью любого подходящего способа, например, зажимания, сварки или закрепления с помощью адгезивов, например, эпоксидных смол, и т.п., с тем, чтобы обеспечить поток электронов к аноду или катоду или от анода или катода через внешнюю цепь.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения аноды и катоды в каждом сборном устройстве могут быть плоскими или по существу плоскими по форме, например, могут представлять собой плоские квадратные или прямоугольные листы или по существу плоские квадратные или прямоугольные призмы, при этом желатинизированная ионная жидкая пленка в контакте с каждым анодом или катодом может покрывать до 100% доступной площади поверхности анода или катода или до 95%, 90%, 85%, 80% или 70% доступной площади поверхности анода или катода. Доступная площадь поверхности анода или катода может представлять собой общую площадь поверхности анода или катода минус площадь поверхности, необходимую для подсоединения анода или катода к внешней цепи и/или поддержания анода или катода в блоке. Например, желатинизированная ионная жидкая пленка в контакте с каждым анодом или катодом может покрывать до 100% каждой из по существу плоских поверхностей катода или анод, необязательно также покрывая каждую кромку или наружную поверхность кромки. Размер и форма каждого анода и катода могут быть одинаковыми или могут различаться. Подобным образом, охватываемая площадь в % желатинизированных ионных жидких пленок на каждом аноде или катоде может быть одинаковой или может различаться.
Когда аноды и катоды в каждом сборном устройстве являются по существу плоскими по форме, сборные устройства можно сложить вместе таким образом, чтобы по существу плоские поверхности по меньшей мере частично находились в контакте. Например, послойное размещение можно выполнить таким образом, чтобы плоская или по существу плоская поверхность анода находилась в контакте со всей плоской или по существу плоской поверхностью примыкающего к ней катода(ов). Согласно одному из вариантов реализации изобретения по существу плоская поверхность анода частично соприкасается с по существу плоской поверхностью примыкающего к ней катода(ов), при этом аноды и катоды в блоке располагаются в шахматном порядке таким образом, что аноды выходят за пределы площади контакта в одном направлении, а катоды выходят за пределы площади контакта в противоположном направлении. Блочные сборные устройства можно заключить в обшивку с помощью любой подходящей обшивочной структуры.
Способ изготовления сборного устройства
В настоящем изобретении также предложен способ изготовления сборного устройства, описанного в предыдущих разделах, включающий обеспечение первой желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей первую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте с первой электропроводящей поверхностью; и обеспечение второй желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей вторую инкапсулированную ионную жидкость, в контакте со второй электропроводящей поверхностью; и приведение в контакт первой и второй желатинизированных ионных жидких пленок. В таком способе изготовления сборного устройства, «обеспечение» может включать объединение гелеобразующего агента (например, сжиженного или твердого гелеобразующего агента) с ионной жидкостью при подходящей температуре с получением смеси и затвердевание смеси и, тем самым, образование желатинизированной ионной жидкой пленки, в которой инкапсулирована ионная жидкость, и приведение смеси или желатинизированной ионной жидкой пленки в контакт с электропроводящей поверхностью. Первая и вторая (и третья, четвертая и т.п.) желатинизированные ионные жидкие пленки могут быть обеспечены таким образом.
Гелеобразующий агент может представлять собой агент, описанный в разделе, озаглавленном «Гелеобразующий агент/гелевая матрица», и ионная жидкость может представлять собой жидкость, описанную в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости».
В описанном выше способе изготовления сборного устройства сжиженную смесь можно привести в контакт с электропроводящей поверхностью перед отверждением сжиженной смеси. Тем самым большая часть доступной площади электропроводящей поверхности может быть покрыта сжиженной смесью (и, соответственно, образовавшейся желатинизированной ионной жидкой пленкой) и, таким образом, может взаимодействовать с указанной смесью, по сравнению с тем, когда желатинизированную ионную жидкую пленку отверждают перед приведением ее в контакт с электропроводящей поверхностью. Приведение в контакт можно осуществить, например, путем печатания смеси на первую электропроводящую поверхность.
Первая электропроводящая поверхность предпочтительно представляет собой анод, и вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод.
Описанный выше способ может еще дополнительно включать обеспечение третьей желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей третью инкапсулированную ионную жидкость и находящейся в контакте с третьей электропроводящей поверхностью, и приведение в контакт второй и третьей желатинизированных ионных жидких пленок. Третья электропроводящая поверхность предпочтительно представляет собой анод.
Как описано выше, любая одна или более из первой, второй и/или третьей ионных жидкостей может содержать анион, выбранный из любого одного или более из следующих соединений: бромида, хлорида, йодида, бис(трифторметилсульфонил)имида, бис(фторсульфонил)имида, ацетата, пропионата, пентаноата, гексаноата, гексафторфосфата и трис(пентафтор)трифторфосфата, и/или катион, выбранный из любого одного или более из следующих соединений: 1-бутилпиридиния, 1-октилпиридиния, 1-(2-гидроксиэтил)пиридиния, 1-этил-3-метилимидазолия, 1-бутил-3-метилимидазолия, 1-пентил-3-метилимидазолия, 1-гексил-3-метилимидазолия, 1-(2-метоксиэтил)-3-метилимидазолия, 1-(1-метоксиметил)-3-метилимидазолия, 1-метил-3-октилимидазолия, 1-метил-1-этилпирролидиния, 1-метил-1-бутилпирролидиния, 1-метил-1-гексилпирролидиния, 1-(2-метоксиэтил)-1-метилпирролидиния, 1-(1-метоксиметил)-1-метилпирролидиния, тетрабутилфосфония, трибутилоктилфосфония, трибутил(2-метоксиэтил)фосфония, трибутил-трет-бутилфосфония, трибутил(1-метоксиметил)фосфония, тетраэтиламмония, тетрабутиламмония, трибутилоктиламмония, трибутил(2-метоксиэтил)аммония, трибутил(1-метоксиметил)аммония и трибутил-трет-бутиламмония, как описано в разделе, озаглавленном «Ионные жидкости». Первая, вторая и/или третья желатинизированная ионная жидкая пленка может необязательно содержать другие соединения, например, электролитные соли и/или другие водные окислительно-восстановительные компоненты, описанные в разделе, озаглавленном «Желатинизированные ионные жидкости». Первая, вторая и/или третья электропроводящая поверхность может представлять собой поверхность, описанную в разделе, озаглавленном «Электропроводящая поверхность», при этом первую, вторую и/или третью желатинизированную ионную жидкую пленку можно привести в контакт с первой, второй и/или третьей электропроводящей поверхностью, соответственно, описанной в разделе, озаглавленном «Условия контакта».
ПРИМЕРЫ
Теперь настоящее изобретение будет описано со ссылкой на конкретные примеры, которые не следует рассматривать как ограничивающие каким-либо образом
Пример 1: Синтез и исследование образования ионных жидких полибромидов
В настоящем примере представлены результаты исследования целого ряда катионов в ионной жидкости, способных образовывать полибромидные соединения (см. схему 1). В качестве модели использовали агент, секвестирующий бром (BSA) [C2MPyr]Br, и исследовали 1-алкил-1-метилпиперидиний (C2MPipBr) с циклической структурой, его ароматический аналог, 1-этилпиридиний ([С2Ру]Br), и его этоксизамещенный аналог, 1-(2-гидроксиэтил)пиридиний ([C2OHPy]Br), и бромидные соли алкиламмония ([Nn,n,n,n]Br).
(a) Синтез ионной жидкости: Бромиды тетраэтил- и тетрабутиламмония были приобретены в компании Sigma Aldrich. Другие ионные жидкости были получены путем кватернизации требуемого третичного амина с применением соответствующего бромалкана (Sigma Aldrich) согласно способам, описанным в литературе (Burrell, А.K., et al., The large scale synthesis of pure imidazolium and pyrrolidinium ionic liquids. Green Chemistry, 2007. 9(5): p. 449-454).
(b) Получение полибромидов: Большинство из изученных ионных жидкостей представляли собой при комнатной температуре белые кристаллические порошки. Хотя все исходные соединения растворимы в водных растворах, полученные полибромидные соединения образовали отдельную фазу. Для исследования их поведения в растворе с применением как спектроскопии комбинационного рассеивания, так и 1Н ЯМР, ионные жидкости растворяли в смеси метанол : ацетонитрил (1:10), способной растворять все изучаемые ионные жидкости и их соответствующие полибромиды при требуемых концентрациях. 1 М растворы ионной жидкости были получены перед последовательным добавлением определенных объемов брома при молярных отношениях Br2 : IL (ионная жидкость), составляющих 0,8, 1,0, 1,2, 1,4, 1,6 и 1,8:1.
(c) Спектроскопия комбинационного рассеивания: После каждого добавления жидкого брома в стеклянные капилляры отбирали пробы смеси IL-полибромиды и герметизировали на пламени горелки перед исследованием методом спектроскопии комбинационного рассеивания. Спектры комбинационного рассеивания регистрировали на спектрометре inVia Renishaw с применением Ge детектора с жидкостным охлаждением. Спектры регистрировали в режиме обратного рассеяния при комнатной температуре (830 нм, 1% мощность, разрешение 4 см-1).
При изученных концентрациях спектры указывали на присутствие три- и пентабромидных соединений. Для установления относительных пропорций указанных соединений необработанные спектры обрабатывали путем аппроксимации гауссовых пиков. Затем использовали интегрированные площади сигналов аппроксимированных пиков для симметричных валентных колебаний три- и пентабромида для ранжирования ионных жидкостей с точки зрения эффективности образования полибромида (т.е. их приоритетности в отношении образования полибромида более высокого порядка).
(d) Эксперименты по димеризации с применением 1Н ЯМР: Эксперименты по димеризации были проведены в соответствии с адаптированными способами, описанными в литературе (Weber, С.С., A.F. Masters and Т. Maschmeyer, Controlling hydrolysis reaction rates with binary ionic liquid mixtures by tuning hydrogen-bonding interactions. Journal of Physical Chemistry B, 2012. 116(6): p. 1858-186; Hunter, C.A., et al., Substituent effects on cation-л interactions: A quantitative study. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2002. 99(8): p. 4873-4876). CD3CN добавляли в ампулу для ЯМР-спектроскопии, оборудованную клапаном Юнга, вместе с 0,1 М и 1 М растворами выбранной ионной жидкости (10% MeOD в CD3CN), полученными независимо. Указанные исходные растворы последовательно добавляли в ампулу для ЯМР-спектроскопии перед регистрацией спектра 1Н ЯМР. Химический сдвиг С2 протона ионной жидкости при каждой концентрации регистрировали и аппроксимировали к изотерме димеризации, полученной ранее Weber с соавторами.
(e) Подробности вычисления: Стандартные расчеты на основе DFT (теории функции плотности) были проведены с применением Gaussian 09 (Frisch, M.J., et al., Gaussian 09, Revision C. 01, ed. I. Gaussian. 2009, Wallingford CT). Геометрии были получены на уровне M05-2X/6-31G(d) в сочетании с континуальной моделью сольватации SMD (модель сольватации на основе плотности) (Zhao, Y., N.E. Schultz, and D.G. Truhlar, J. Chem. Theory Comput., 2006. 2: p. 364-382; Marenich, A.V., C.J. Cramer, and D.G. Truhlar, J. Phys. Chem. В 2009. 113: p. 6378-6396). Как было показано, модель SMD, применяемая в сочетании с методом M05-2X/6-31G(d), позволяет получить свободные энергии сольватации с общим средним абсолютным отклонением всего 2,7 кДж×моль-1 для разного набора растворенных веществ в широком ряду неводных растворителей (Marenich с соавторами). Для лучшего соответствия экспериментальным условиям реакции параметры для ацетонитрила использовали в сочетании с моделью SMD. Колебательные частоты неподвижных точек были внимательно изучены, чтобы убедиться, что они соответствовали минимумам на поверхности потенциальной энергии. Уточненные значения энергии в одной точке были получены с применением процедуры MPW-B1K с базисным набором 6-311+G(3df,2p) (Zhao, Y. и D.G. Truhlar, J. Phys. Chem. A 2004. 108: p. 6908-6918). Скалярные релятивистские эффекты были включены в расчеты MPW-B1K при применении протокола Douglas-Kroll-Hess второго порядка. Корректировки дисперсии D3BJ были включены в суммарные электронные энергии. В таком предварительном исследовании было обнаружено, что указанный протокол позволяет получить энергии связи бромидов, которые лучше согласуются с референтными значениями, полученными при применении высокоуровневой процедуры W1X-2 (Grimme, S., et al., J. Chem. Phys., 2010. 132(154104): p. 1-19; Grimme, S., S. Ehrlich, and L. Goerigk, J. Comput. Chem, 2011. 32: p. 1456-1465; Chan, B. and L. Radom, J. Chem. Theory Comput, 2012. 8: p. 4259-4269). Колебательные энергии в нулевой точке и тепловые поправки к энтальпии и энтропии при 298 K (примерно 25°С), полученные из пересчитанных методом M05-2X/6-31G(d) частот, были включены в суммарные энергии (Merrick, J.P., D. Moran, and L. Radom, J. Phys. Chem. A, 2007. 111: p. 11683-11700). Суммарные рассчитанные согласно MPW-B1K свободные энергии также включают эффект сольватации за счет применения модели SMD и параметров, полученных для ацетонитрила. Все относительные энергии приведены в виде свободных энергий, скорректированных с учетом сольватации, при 298 K (примерно 25°С) в кДж×моль-1.
Результаты и обсуждения: При последовательных добавлениях брома цвет растворов ионных жидкостей изменялся от светло-оранжевого до темно-красного. Результаты исследования указанных растворов методом спектроскопии комбинационного рассеивания выявили чистое трибромидное соединение при отношении Br2 : IL 0,8:1, на которое указывает сильное симметричное валентное колебание при 160 см-1 и широкое асимметричное валентное колебание при 197 см-1 (литературные данные, 163 и 198 см-1; Chen, X., et al., Raman Spectroscopic Investigation of Tetraethylammonium Polybromides. Inorganic Chemistry, 2010. 49(19): p. 8684-8689). В конечном счете, при последующих добавлениях брома для всех ионных жидкостей наблюдали рост пентабромидного соединения (на которое указывает широкое асимметричное валентное колебание при 208 см-1 и острое симметричное валентное колебание при 256 см-1: литературные данные; 210 и 253 см-1, Chen et al.). Пример спектра комбинационного рассеивания для системы [C2MPyr]Brn показан на фигуре 3, при этом высоты пиков нормализованы относительно симметричного пика трибромида для демонстрации роста аниона пентабромида при повышении концентрации брома. Отношение Br5 -/Br3 - определяет «эффективность образования полибромида» и использовалось для построения фигур 4 (а)-(с).
На фигурах 4 (а)-(с) показана селективность для более высоких бромидных соединений как функция концентрации Br2. Для изученных ионных жидких соединений ароматические аналоги [C2MIM]Br и [C2Py]Br представляли собой наиболее низкоэффективные катионы, тогда как тетраалкиламмоний и бутилзамещенный пирролидиний и пиридиний были наиболее эффективными катионами. Умеренную эффективность проявляли катионы пирролидиния и пиридиния с длиной (С6) и короткой (С2) цепью, которые все демонстрировали удивительно похожие численные значения.
Для определения эффективности образования полибромидов в различных ионных жидкостях определяли отношение симметричных валентных колебаний Br5 - к симметричным валентным колебаниям Br3 - в спектрах комбинационного рассеивания, при этом обоснование состояло в том, что чем лучше была IL с точки зрения образования и стабилизации полибромида более высокого порядка, тем более эффективно она действовала в качестве секвестирующего агента. Полосы поглощения полибромидов еще более высокого порядка (Br7 -, Br9 - и т.п.) появлялись при волновых числах, расположенных так близко друг к другу, что было трудно получить однозначные отношения каждого полибромида и, соответственно, другие отношения не определялись. Из фигуры 5 (а) ясно, что определенные виды катионов обладают усиленной способностью образовывать полибромидные соединения. Например, катионы [C4MPyr]+ и [N4444]+ обладают наибольшей способностью из изученных катионов образовывать и стабилизировать полибромидные соединения более высокого порядка в растворе, далее вплотную следуют катионы [N2222]+, [C4MPip]+, [N8884]+, [C2MPip]+ и [C2Mpyr]+. Группирование различных типов катионов позволяет получить информацию о влиянии длины алкильной цепи на образование полибромида (фигура 5 (b)). В каждом случае производное с самой длиной цепью было наименее эффективным, бутиловое производное являлось наиболее эффективным и этиловый аналог проявлял промежуточную эффективность.
Указанные наблюдения позволяют сделать вывод, что катионы с меньшими диффузными зарядами и средней длиной замещенных алкильных цепей предпочтительно образуют полибромидные соединения более высокого порядка. Высказаны гипотезы, что такие результаты наблюдений являются следствием сочетания относительной силы катион-анионных взаимодействий и самосборки ионной пары в растворе. Указанные гипотезы были проанализированы с помощью DFT расчетов энергии ионной связи и 1Н ЯМР экспериментов по димеризации, соответственно.
DFT расчеты были выполнены для количественной оценки сил взаимодействий ионной пары Q-Br, которые использовали в настоящем документе в качестве прокси-параметра эффективности образования полибромида. Рассчитанная энергия связи позволила получить разумную корреляцию с экспериментально наблюдаемой эффективностью. Свободные энергии связи в условиях конденсированной фазы согласно MPW-B1K приведены в таблице 1 и график зависимости указанных значений относительно эффективности образования полибромида показан на фигуре 6. В целом было видно, что ионные жидкости, способствующие образованию полибромида более высокого порядка, представляли собой жидкости, проявляющие более положительную свободную энергию связи (фигура 6), то есть образующие более слабо ассоциированные ионные пары.
Такую тенденцию приписывают «доступности» бромидного аниона. Ионные пары с более положительными энергиями связи представляют собой более слабо связанные ионные пары и, следовательно, можно ожидать меньшего электронного влияния катиона на бромидный анион. Это позволяет бромидному иону передавать большее влияние от его HOMO (высшей занятой молекулярной орбитали) к LUMO (низшей незанятой молекулярной орбитали) поступающих молекул брома без конкуренции, имеющей место в процессе образования ионных пар. Диффузные заряды, например, заряд катионов пиридиния и имидазолия, являются нежелательными, так как они «потребляют» заряд бромидного аниона, что делает его менее доступным для молекул брома, подвергающихся секвестированию с помощью бромидной соли. Наоборот, было рассчитано, что положительные точечные заряды являются более слабо ассоциирующими и в свою очередь оказывают меньшее влияние на бромидный анион, эффективно высвобождая его для образования полибромидов.
Характер изменения энергии связи с эффективностью был в целом разумным, но указанные расчеты не в полной мере объясняют, в частности, сравнительно более низкую эффективность [C6MIM]Br и [C6MPip]Br. Соответственно, их поведение объясняется другими структурными эффектами. Предполагают, что оно связано с самосборкой ионных пар IL в растворе.
Для объяснения свойств [C6MIM]Br и [C6MPip]Br, «выходящих за пределы общей тенденции», были проведены серии экспериментов по разбавлению с применением 1Н ЯМР для отслеживания димеризации ионных пар IL и, соответственно, количественного определения их степени самосборки в растворе. Фиксировали химические сдвиги 1Н для соответствующих С2 протонов катионов и наносили на график относительно концентрации соединений перед аппроксимацией с изотермой димеризации (пример показан на фигуре 7). Указанная процедура позволяла определить константу ассоциации при димеризации (K a ), величины свободной энергии Гиббса (ΔGd) и предельные химические сдвиги ионной пары и димера (δip и δd) (таблица 1).
Результаты, приведенные в таблице 1, демонстрируют высокую склонность к димеризации катионов с ароматическими группами или длинными алкильными цепями, что согласуется с предположенным ранее влиянием π-взаимодействий между мономерами или повышенным влиянием межмолекулярных гидрофобных взаимодействий, соответственно. Склонность к простоте димеризации обратно пропорциональна эффективности образования полибромида, что свидетельствует, что свободно диссоциированные ионные пары с большей вероятностью образуют полибромидные соединения более высокого порядка. Таким образом, когда влияние энергии связи полностью не объясняет эффективность соединения в качестве BSA, их степень димеризации также может представлять собой существенный фактор. Такое поведение можно приписать пониженной стерической доступности бромидного аниона в сильно ассоциированных ионных жидкостях, что ограничивает поступление молекул брома при секвестрации с помощью бромидных анионов.
Напротив, в случае бромидных солей алкиламмония энергии димеризации уменьшались с увеличением длины цепи, что напрямую не соответствует описанному выше свойству секвестрации брома согласно порядку тетрабутил > тетраэтил > триоктилбутил. Хотя поведение при димеризации оказывает некоторое влияние на свойства ионных жидкостей секвестировать бром, такое экспериментальное наблюдение позволяет предположить, что энергия связи ионной пары, вероятно, имеет более доминирующее влияние на свойство катиона секвестировать бром, в частности, в случае катионов алкиламмония.
Пример 2: Синтез ионогелей с помощью полимерных гелеобразующих агентов
Общие соображения: Следующие химические соединения использовали в состоянии поставки: поли(этиленоксид) (Mn 1000000; РЕО), поли(винилиденфторид-ко-гексафторпропилен) (ср. Mw ~455000, PVdF-HPF), дегидрат бромида цинка, гексагидрат нитрата цинка, бром.
Следующие ионные жидкости (ILs) были получены с применением стандартных описанных в литературе способов: бромид N-октилпиридиния ([C8Py]Br), бис(трифторметансульфонил)имид N-октилпиридиния ([C8Py]NTf2), бромид октилтрибутилфосфония ([Р8,4,4,4]Br), бромид тетрабутилфосфония ([Р4,4,4,4]Br), бромид 1-бутил-3-метилимидазолия ([BMIM]Br), бис(трифторметансульфонил)имид 1-бутил-3-метилимидазолия ([BMIM]NTf2), бромид 1-бутил-2,3-диметилимидазолия ([BDMIM]Br), 1-бутил-2,3-бис(трифторметансульфонил)имид диметилимидазолия ([BDMIM]NTf2).
Общий способ: К раствору ионной жидкости (500 мг) в ацетоне (4 мл) добавляли требуемый полимер (50 мг (10% масс.) или 100 мг (20% масс.)). Полученную суспензию нагревали при 60°С при постоянном перемешивании до тех пор, пока раствор не становился гомогенным. Затем полученный раствор декантировали в подходящую форму и далее на пару часов помещали на нагретую поверхность (-50°С) для обеспечения медленного испарения ацетона. Затем полученный ионогель осторожно удаляли из формы с помощью щипцов.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 20% масс. поли(этиленоксида) (РЕО): Образовавшийся ионогель получали в виде оптически прозрачного геля очень липкого на ощупь, при том оказалось, что указанный ионогель представляет собой чрезвычайно вязкую жидкость и не является самоподдерживающейся мембраной.
Гелеобразование [Р8444]Br с помощью 20% масс. РЕО: Образовавшийся ионогель получали в виде белого непрозрачного геля с хорошим пределом упругости. При применении 10% масс. полимера его было недостаточно для полного секвестирования IL.
Гелеобразование бромида октилтрибутилфосфоний фосфония с помощью РЕО: К раствору поли(этиленоксида) (Mn 1000000) (100 мг) в этилацетате (10 мл), который нагревали при 60°С для облегчения растворения полимера, добавляли бромид октилтрибутилфосфония (500 мг) в этилацетате (5 мл). Полученный раствор нагревали при 60°С при постоянном перемешивании до тех пор, пока раствор не стал полностью гомогенным. По прошествии этого времени растворитель удаляли путем пропускания через него потока сухого азота. Полученный материал представлял собой белый вязкоупругий материал.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 10% масс. поли(винилиденфторид-ко-гексафторпропилена) (PVdF-HFP): Полученный ионогель был слегка мутным и обладал низкой прочностью, но все еще представлял собой самоподдерживающуюся мембрану.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 20% масс. PVdF-HFP: Полученный ионогель был слегка мутным и обладал хорошей прочностью.
Гелеобразование [BMIM]NTf2 с помощью 20% масс. PVdF-HFP: Полученный ионогель был слегка мутным и обладал хорошей прочностью.
Гелеобразование [BDMIM]NTf2 с помощью 20% масс. PVdF-HFP: Полученный ионогель был слегка мутным и обладал хорошей прочностью.
Гелеобразование [C8Py]Br с помощью 20% масс. PVdF-HFP: Полученный ионогель был мутным и непрозрачным и обладал хорошей прочностью.
Гелеобразование [P8,4,4,4]Br с помощью 20% масс. PVdF-HFP: Полученный ионогель был слегка мутным и обладал хорошей прочностью.
Гелеобразование [P4,4,4,4]Br с помощью 20% масс. PVdF-HFP: Полученный ионогель был слегка мутными и судя по всему представлял собой кристаллизованную ионную жидкость на поверхностях (IL представляет собой твердое вещество при комнатной температуре). Такой гель был гигроскопичным и при стоянии при комнатной температуре на поверхности появились капельки воды.
Гелеобразование [BMIM]Br с помощью 20% масс. PVdF-HFP: Полученный ионогель был мутным и непрозрачным и обладал хорошей прочностью.
Пример 3: Введение Zn2+ в гели
Общий способ: К раствору ионной жидкости (500 мг) в ацетоне (4 мл) добавляли требуемый полимер (50 мг (10% масс.) или 100 мг (20% масс.)) и соль цинка (ZnBr2 или Zn(NO3)2). Полученную суспензию нагревали при 60°С при постоянном перемешивании до тех пор, пока раствор не становился гомогенным. Затем полученный раствор декантировали в подходящую форму и далее на пару часов помещали на нагретую поверхность (-50°С) для обеспечения медленного испарения ацетона. Затем полученный ионогель осторожно удаляли из формы с помощью щипцов.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 10% масс. РЕО и 5% масс. ZnBr2: Получали прозрачный высоковязкий материал. Образование геля не наблюдалось.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 10% масс. PVdF-HFP и 5% масс. ZnBr2: Получали мутный ионогель с небольшой прочностью.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 10% масс. РЕО и 5% масс. Zn(NO3)2: Получали прозрачный высоковязкий материал. Образование геля не наблюдалось.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 10% масс. PVdF-HFP и 5% масс. Zn(NO3)2: Получали слегка мутный гель с прочностью, аналогичной прочности геля, полученного с применением ZnBr2.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 10% масс. РЕО и 10% масс. Zn(NO3)2: Получали мутный гель, при удалении которого обнаружилось, что большая часть IL находится ниже пластического слоя и не была включена в гель.
Гелеобразование [C8Py]NTf2 с помощью 10% масс. PVdF-HFP и 10% масс. Zn(NO3)2: Получали слегка мутный гель, который оказался более хрупким, чем гель, полученный с применением 5% масс. солей цинка.
Пример 4: Обработка ионогелей, секвестирующих бром, с помощью Br2
Общий способ: К соответствующим ионогелям (в чашках Петри) добавляли гексановый раствор Br2 (17 мл в 2 мл гексана, 10% масс.). Чашку Петри покрывали часовым стеклом для предотвращения испарения и оставляли раствор выстаиваться в течение ~5 мин перед ее удалением. Полученные ионогели были теперь ярко-оранжевого цвета, и гексановые растворы были бесцветными. Затем небольшую порцию ионогеля отбирали для исследования методом спектроскопии комбинационного рассеивания. Такой процесс повторяли до 3 раз для следующих гелей: [P8,4,4,4]Br/20% масс. PVdF-HFP, [Р4,4,4,4]Br/20% масс. PVdF-HFP, [С8Ру]Br/20% масс. PVdf-HFP и [BMIM]Br/20% масс. PVdF-HFP.
В случае геля [C8Py]Br/20% масс. PVdf-HFP большое количество IL/полибромида отделяется от полимерной сетки. Это явление значительно менее выражено для системы [P8,4,4,4]Br/20% масс. PVdF-HFP. Система [BMIM]Br/20% масс. PVdF-HFP не демонстрирует отделение IL от полимерной сетки. Для [Р4,4,4,4]Br/20% масс. PVdF-HFP после добавления 10% масс. Br2 кажется, как будто IL была вытеснена из гелевой сетки и кристаллизовалась на поверхности геля.
Исследование всех гелей методом спектроскопии комбинационного рассеивания после добавления Br2 (до 30% масс.) показало исключительное образование только [Br3]-. Образование полибромидных соединений более высокого порядка не наблюдалось. В настоящее время полагают, что такое поведение является результатом нанолокализации IL, предотвращающей диффузию достаточного количества Br2 в поры и, когда это происходит, размер пор может быть слишком маленьким, чтобы обеспечить образование полибромидных соединений более высокого порядка.
Пример 5: Сборное устройство из желатинизированных IL пленок на электродах из углеродной бумаги
Прототип бром-цинкового ионогелевого аккумулятора был собран из «цинкового бокового» электрода и «бромного бокового» электрода. «Цинковый боковой» электрод состоял из ионной жидкости [C8Py]NTF2, желатинизированной с помощью 20% масс. PVdF-HFP с 10% масс. растворенного Zn(NO3)2 в качестве источника цинка (см. фигуру 8). «Бромидный боковой» электрод состоял из ионной жидкости [P8,4,4,4]Br, желатинизированной с помощью 20% масс. PVdF-HFP, содержащего растворенный 8,8% масс. ZnBr2 в качестве источника брома (см. фигуру 9). Гели образовались вокруг электрода из углеродной бумаги с геометрической площадью поверхности 4 см2, прикрепленного к потенциостату с помощью серебряной проволоки.
Для моделирования цикла зарядки и разрядки испытательную ячейку из двух ионогелевых электродов исследовали методами циклической вольтамперометрии и электролиза при постоянном потенциале (СРЕ).
Пример 6: Исследование сборного устройства, описанного в примере 5, методом циклической вольтамперометрии (CV)
Для определения диапазона потенциала для применения в смоделированной стадии зарядки была разработана двухэлектродная CV, при этом бромную боковую поверхность, описанную в примере 5, использовали в качестве рабочего электрода, а цинкую боковую поверхность, описанную в примере 5, использовали в качестве противоэлектрода и псевдо электрода сравнения. Результаты CV эксперимента с получением четырех сканов показаны на фигуре 10. Важно отметить, что положительный ток представляет не окислительный процесс, а «окислительно-восстановительный» процесс. При такой схеме введение положительного потенциала «заряжает» аккумулятор, так что все процессы, наблюдаемые в диапазоне положительных значений, могут быть либо окислительными или восстановительными. Таким образом, потенциал на горизонтальной оси представляет собой относительный потенциал между каждой полуячейкой.
На первом скане (фигура 10, черная пунктирная линия) можно видеть только очень небольшие окислительно-восстановительные процессы в направлении положительных значений. В направлении отрицательных значений можно наблюдать большой сигнал при -3 В (е). Это является результатом сильно секвестирующих соединений, образовавшихся на стадии зарядки. На втором скане (фигура 10, серая сплошная линия) наблюдаются три отчетливых пика (а, b и с) в фазе «зарядки». В настоящее время их приписывают осаждению цинка и двум различным стадиям окисления бромида, которые могут протекать вследствие ЕСЕ (перенос электрона-химическая реакция-перенос электрона) механизма (окисление бромида и трибромида) или в результате окисления ZnBr2 и бромид со держащей ионной жидкости. На обратной развертке виден еще один сигнал (d), который, скорее всего, связан с окислительно-восстановительным процессом, а.
В случае третьей и четвертой разверток (фигура 10, черная точечная пунктирная линия и фигура 10, черная точечная линия, соответственно), максимальный ток процесса а уменьшается, тогда как b и с увеличиваются. Необходимы дополнительные исследования для подтверждения источников таких сигналов.
Пример 7: Аккумуляторная зарядка/разряда сборного устройства, описанного в примере 5 с помощью электролиза при постоянном потенциале (СРЕ)
Графики зависимости зарядка/время для испытательной ячейки, описанной в примере 5, показаны на фигуре 11. Для фазы зарядки применяли потенциал +3,0 В, как определено на основании результатов CV в примере 6. В случае полного расходования нитрата цинка, растворенного в ионогеле, было рассчитано, что должно пройти 32 С. Таким образом, 50% заряд (что эквивалентно 16 С) был достигнут через 35 минут (см. левый график, фигура 11). На правом графике на фигуре 11 показана смоделированная кривая разрядки, достигаемая путем установки потенциала на 0 В по всему испытательному аккумулятору. Ток, проходящий на этой стадии, был минимальным, при этом менее 1 С прошло после 18 минут «разрядки», что примерно эквивалентно 6% возврату электроактивных соединений.
Электроды после зарядки изображены на фигуре 12 («цинковый боковой» электрод) и фигуре 13 («бромный боковой» электрод), демонстрирующих образование значительного количества брома/полибромида (затемнение на фигуре 13; см. стрелки), что подтверждает секвестрацию полибромидных соединений в ионном жидком гелевом слое.
Пример 8: Сборное устройство из желатинизированных IL пленок на титановых сетчатых электродах и изготовленный из него аккумулятор
В этом примере использовали следующие химические соединения: поли(винилиден дифторид-гексафторпропилен) (PVdF-HFP) (Aldrich, Mw ~455000), трифлат цинка (Aldrich), бромид лития (Aldrich), бром (Panreac), бромид 1-метил-3-октилимидазолия ([OMIM]Br) и бис(трифторметансульфонил)имид 1-метил-3-октилимидазолия ([OMIM]NTf2). Титановые сетчатые электроды были приобретены в компании NMT Electrodes (Perth, Австралия) и перед применением были очищены с помощью 6 М HNO3 и дистиллированной воды.
Тефлоновые (Teflon®) матрицы были спроектированы и изготовлены в Сиднейском университете. Указанные матрицы были спроектированы таким образом, чтобы каждую полуячейку, содержащую желатинизированный ионный жидкий гель в контакте с титановым сетчатым электродом, можно было получить по отдельности (см. фигуру 14). После «отверждения» геля полуяйчеки можно плотно прижать друг к другу и загерметизировать для проведения электрохимического анализа с применением потенциостата eDAQ (см. фигуру 15). Полуяйчеки описаны в настоящем примере либо в качестве «цинкового электрода» (т.е. электрода, на котором ионы цинк восстанавливаются при зарядке или цинк окисляется при разрядке) или в качестве «бромного электрод» (т.е. электрода, на котором ионы бромида окисляются при зарядке или бром восстанавливается при разрядке).
В таблице 2 показан состав ионогелей, применяемых в настоящем примере для изготовления аккумуляторов для испытания. Ионогели, содержащие 10% масс., полимерного гелеобразующего агента, были получены следующим способом:
Поли(винилиден дифторид-гексафторпропилен) (PVdF-HFP) (150 мг) подвергали набуханию в CH3CN (7 мл) при 65°С до получения прозрачного гомогенного раствора. В случае ионогеля, предназначенного для использования на цинковом электроде, раствор PVdF-HFP добавляли к смеси ионной жидкости [OMIM]NTf2 (1,5 г) и Zn(OTf)2 (150 мг, 10% масс., в расчете на IL) в ацетонитриле и затем указанную смесь нагревали при 65°С при постоянном перемешивании до тех пор, пока раствор не становился гомогенным. В случае ионогеля, предназначенного для использования на бромидном электроде, раствор PVdF-HFP добавляли к 50:50 смеси ионных жидкостей [OMIM]NTf2 (0,75 г) и [OMIM]Br (0,75 г) и LiBr (71 мг, 4,7% масс., в расчете на IL, 2 химических эквивалента в расчете на Zn(OTf)2) в ацетонитриле и затем полученную смесь нагревали при 65°С при постоянном перемешивании до тех пор, пока раствор не становился гомогенным. В обоих случаях ацетонитрил удаляли до достижения объема раствора ~ 3 мл. Затем полученные растворы выливали в их соответствующие матрицы, содержащие Ti сетчатый электрод. Далее оставляли гели отверждаться и испаряли избыток растворителя при температуре окружающей среды (22-25°С) в течение 2 ч. По прошествии этого времени две аккумуляторные полуяйчеки плотно прижимали друг к другу таким образом, чтобы поверхность геля на цинковом электроде находилась по существу полностью в контакте с поверхностью геля на бромном электроде, и плотно прижатые друг к другу ячейки закрепляли на месте испытания. Толщина гелевого слоя на каждом титановом сетчатом электроде составляла приблизительно 3-5 мм. Соответственно, при применении указанного протокола расстояние между электродами составляло 6-10 мм.
В случае если Br2 добавляли к ионогелю бромидного электрода, использовали 0,1 эквивалента (в расчете на общую концентрацию Br-). Указанный Br2 добавляли после удаления CH3CN и обеспечения объема ~3 мл. В случае любых негомогенностей, образовавшихся в геле после добавления Br2, раствор повторно нагревали до 65°С для повторного набухания полимера.
Режим электрохимического исследования включал получение 3 диаграмм циклической вольтамперометрии перед зарядкой, 2 цикла зарядки-разрядки (20 мин на каждый цикл) и в заключении 3 диаграмм циклической вольтамперометрии. Результаты электрохимического исследования приведены ниже в таблице 3 для каждой из ячеек 1-6, описанных в таблице 2 и на фигурах 16-21.
Таким образом, из таблицы 2 можно увидеть, что:
- Ячейка 1 не содержит дополнительных Br- соединений в ионогеле бромидного электрода.
- Ячейка 2 содержит Br- в ионогеле бромидного электрода.
- Ячейка 3 содержит Br- и Br2 в ионогеле бромидного электрода.
- Ячейка 4 содержит дополнительный PVdF-HFP в обоих ионогелях (20% масс. по сравнению с 10% масс.).
- Ячейка 5 содержит одинаковые гели на обоих электродах (с добавками Zn2+ и Br- в обоих гелях).
- Ячейка 6 содержит одинаковый гель на обоих электродах плюс 1,9% масс. Br2 в обоих гелях (это идентично классическому составу проточного аккумулятора).
Из таблицы 3 можно видеть, что ячейка 2 представляет собой лучшую реализацию аккумуляторов. Такая ячейка способна обеспечить повышенную зарядку на втором цикле (122% от первого 20 мин цикла зарядки). При такой схеме два цикла разрядки обеспечивали 58 и 54% разрядки через 20 мин (см. также фигуру 22).
Напротив, аккумуляторы с одинаковыми гелями (5 и 6) имели менее благоприятные характеристики разрядки на протяжении 20 мин периода разрядки, обеспечивая менее 1% в обоих случаях для обоих циклов.
Claims (44)
1. Электрохимическая ячейка, содержащая:
первую желатинизированную ионную жидкую пленку, контактирующую с первой электропроводящей поверхностью, при этом указанная первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит первую ионную жидкость, инкапсулированную внутри первой гелевой матрицы; и
вторую желатинизированную ионную жидкую пленку, контактирующую со второй электропроводящей поверхностью, при этом указанная вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит вторую ионную жидкость, инкапсулированную внутри второй гелевой матрицы;
при этом указанные первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки находятся в контакте друг с другом, и
при этом указанная первая желатинизированная ионная жидкая пленка также содержит растворенное окислительно-восстановительное соединение, причем указанное растворенное окислительно-восстановительное соединение представляет собой галоген.
2. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что выполнено любое или оба из:
(i) одна или обе из указанной первой и второй ионной жидкости содержит один или более анионов, выбранных из группы, состоящей из анионов галогена, сульфонилимида, карбоксилата и фторированного фосфата; и
(ii) одна или обе из указанной первой и второй ионной жидкости содержит один или более катионов, выбранных из группы, состоящей из катионов алкилпиридиния, диалкилимидазолия, диалкилпирролидиния, тетраалкилфосфония и тетраалкил аммония.
3. Электрохимическая ячейка по п. 2, отличающаяся тем, что указанные первая и вторая электропроводящие поверхности представляют собой инертные электроды.
4. Электрохимическая ячейка по п. 3, отличающаяся тем, что каждый инертный электрод независимо содержит один или более из графита, легированных углеродных нанотрубок, нелегированных углеродных нанотрубок, легированного графена, нелегированного графена, графенового композиционного материала, углеродной бумаги, платины, золота или титана.
5. Электрохимическая ячейка по п. 3, отличающаяся тем, что указанная первая электропроводящая поверхность представляет собой анод и указанная вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод.
6. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что указанные первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки являются не смешивающимися при контакте друг с другом.
7. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что толщина указанных первой и/или второй желатинизированных ионных жидких пленок составляет от примерно 50 мкм до примерно 10 мм.
8. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что указанная первая и/или вторая инкапсулированная ионная жидкость содержит по меньшей мере одно из:
(i) один или более анионов, выбранных из группы, состоящей из бромида, хлорида, йодида, бис(трифторметилсульфонил)имида, бис(фторсульфонил)имида, ацетата, пропионата, пентаноата, гексаноата, гексафторфосфата и трис(пентафтор)трифторфосфата; и
(ii) один или более катионов, выбранных из группы, состоящей из 1-бутилпиридиния, 1-октилпиридиния, 1-(2-гидроксиэтил)пиридиния, 1-этил-3-метилимидазолия, 1-бутил-3-метилимидазолия, 1-пентил-3-метилимидазолия, 1-гексил-3-метилимидазолия, 1-(2-метоксиэтил)-3-метилимидазолия, 1-(1-метоксиметил)-3-метилимидазолия, 1-метил-3-октилимидазолия, 1-метил-1-этилпирролидиния, 1-метил-1-бутилпирролидиния, 1-метил-1-гексилпирролидиния, 1-(2-метоксиэтил)-1-метилпирролидиния, 1-(1-метоксиметил)-1-метилпирролидиния, тетрабутилфосфония, трибутилоктилфосфония, трибутил(2-метоксиэтил)фосфония, трибутил-трет-бутилфосфония, трибутил(1-метоксиметил)фосфония, тетраэтиламмония, тетрабутиламмония, трибутилоктиламмония, трибутил(2-метоксиэтил)аммония, трибутил(1-метоксиметил)аммония и трибутил-трет-бутиламмония.
9. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что указанные первая и вторая гелевые матрицы выполнены из гелеобразующего агента, выбранного из одного или более из гидроксизамещенного органического соединения, полисахарида, дипептида, белка, полимера, поли(винилиденфторид-ко-гексафторпропилен) полимера, углеродных нанотрубок, нелегированного или легированного графена, функционализированных кремнеземных наносфер и кремнеземного золь-геля.
10. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что указанная вторая желатинизированная ионная жидкая пленка дополнительно содержит второе растворенное окислительно-восстановительное соединение, выбранное из группы, состоящей из:
(a) ацетатной, нитратной, сульфатной или трифлатной соли Li+, Mg2+, Zn2+, Cu+/2+, Fe2+/3+, Co2+/3+, Mn2+ или Cr3+;
(b) кислорода, перманганатной, дихроматной, перхлоратной или галогенидной соли Li+, K+, Са2+, Na+ или Mg2+; и
(c) смеси (а) и (b).
11. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что выполнено одно или более из:
(i) любая или обе из указанной первой и второй желатинизированной ионной жидкой пленки содержит две или более разных ионных жидкостей;
(ii) любая или обе из указанной первой и второй желатинизированной ионной жидкой пленки содержит два или более катионов и два или более анионов, которые вместе образуют эвтектическую смесь; и
(iii) любая или обе из первой и второй желатинизированной ионной жидкой пленки дополнительно содержит электролитную соль.
12. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что любая или обе из указанной первой и второй желатинизированной ионной жидкой пленки дополнительно содержит электролитную соль.
13. Электрохимическая ячейка по п. 12, отличающаяся тем, что указанная электролитная соль растворима в по меньшей мере одной из указанной первой ионной жидкости и указанной второй ионной жидкости.
14. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:
третью желатинизированную ионную жидкую пленку, контактирующую с третьей электропроводящей поверхностью, при этом указанная третья желатинизированная ионная жидкая пленка содержит третью ионную жидкость, инкапсулированную внутри третьей гелевой матрицы; и
при этом указанные вторая и третья желатинизированные ионные жидкие пленки по меньшей мере частично находятся в контакте друг с другом.
15. Электрохимическая ячейка по п. 14, отличающаяся тем, что выполнено по меньшей мере одно из:
указанные вторая и третья желатинизированные ионные жидкие пленки являются не смешивающимися друг с другом; и
указанные первая и третья электропроводящие поверхности представляют собой аноды и указанная вторая электропроводящая поверхность представляет собой катод.
16. Способ изготовления электрохимической ячейки по п. 1, включающий: обеспечение первой желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей:
первую инкапсулированную ионную жидкость, контактирующую с первой электропроводящей поверхностью;
обеспечение второй желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей вторую инкапсулированную ионную жидкость, контактирующую со второй электропроводящей поверхностью; и
приведение в контакт друг с другом указанных первой и второй желатинизированных ионных жидких пленок.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из указанных стадий обеспечения включает:
объединение гелеобразующего агента с ионной жидкостью при подходящей температуре с получением смеси и обеспечение затвердевания гелеобразующего агента с получением тем самым желатинизированной ионной жидкой пленки, в которой инкапсулирована указанная ионная жидкость; и
приведение указанной смеси или указанной желатинизированной ионной жидкой пленки в контакт с электропроводящей поверхностью.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что указанную смесь приводят в контакт с указанной электропроводящей поверхностью перед затвердеванием указанного гелеобразующего агента.
19. Способ по п. 16, дополнительно включающий:
обеспечение третьей желатинизированной ионной жидкой пленки, содержащей третью инкапсулированную ионную жидкость, контактирующей с третьей электропроводящей поверхностью; и
приведение в контакт указанных второй и третьей желатинизированных ионных жидких пленок.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2014900359A AU2014900359A0 (en) | 2014-02-06 | Ionic liquid film and uses thereof | |
| AU2014900359 | 2014-02-06 | ||
| AU2014905263A AU2014905263A0 (en) | 2014-12-24 | Ionic liquid film and uses thereof | |
| AU2014905263 | 2014-12-24 | ||
| PCT/AU2015/000062 WO2015117189A1 (en) | 2014-02-06 | 2015-02-06 | Gelated ionic liquid film-coated surfaces and uses thereof |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016135786A RU2016135786A (ru) | 2018-03-12 |
| RU2016135786A3 RU2016135786A3 (ru) | 2018-09-11 |
| RU2672059C2 true RU2672059C2 (ru) | 2018-11-09 |
Family
ID=53777059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016135786A RU2672059C2 (ru) | 2014-02-06 | 2015-02-06 | Поверхности, покрытые желатинизированными ионными жидкими пленками, и их применение |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10122049B2 (ru) |
| EP (1) | EP3103156B1 (ru) |
| JP (2) | JP6431094B2 (ru) |
| KR (1) | KR102027825B1 (ru) |
| CN (1) | CN106463771B (ru) |
| AU (1) | AU2015213471B2 (ru) |
| BR (1) | BR112016018105B1 (ru) |
| CA (1) | CA2938623C (ru) |
| ES (1) | ES2735373T3 (ru) |
| IL (1) | IL247112B (ru) |
| MX (1) | MX370775B (ru) |
| NZ (1) | NZ722728A (ru) |
| RU (1) | RU2672059C2 (ru) |
| SG (1) | SG11201606504QA (ru) |
| WO (1) | WO2015117189A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201605364B (ru) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10079401B2 (en) * | 2014-03-24 | 2018-09-18 | Cornell University | Symmetric redox flow battery containing organic redox active molecule |
| WO2018191959A1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Polymer electrolyte composition and polymer secondary battery |
| US11296356B2 (en) * | 2017-04-21 | 2022-04-05 | Showa Denko Materials Co., Ltd. | Polymer electrolyte composition including polymer having a structural unit represented by formula (1), electrolyte salt, and molten salt, and polymer secondary battery including the same |
| JP2018206561A (ja) * | 2017-06-01 | 2018-12-27 | 日立化成株式会社 | 二次電池 |
| WO2018229560A1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-12-20 | National Research Council Of Canada | Solid polymer electrolyte for batteries |
| CN108878972B (zh) * | 2018-07-06 | 2021-11-30 | 哈尔滨理工大学 | 一种全生物类固态聚合物电解质膜的制备方法 |
| CN112771702A (zh) | 2018-09-12 | 2021-05-07 | 格利恩技术私人有限公司 | 具有卤素螯合剂的电池 |
| CN109585890A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-05 | 江苏师范大学 | 高温质子交换膜燃料电池用离子凝胶基电解质及其制备方法 |
| WO2021017751A1 (zh) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | 瑞新材料科技(香港)有限公司 | 正极材料、正极、电池和电池组 |
| CN112945428A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 天津大学 | 一种微尺度网格状介电层及其制备方法和应用 |
| CN112932466A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 天津大学 | 一种基于微尺度网格状介电层的柔性传感器及其制备方法和应用 |
| CN111430793B (zh) * | 2020-03-31 | 2021-12-10 | 宁德新能源科技有限公司 | 电解液及使用其的电化学装置和电子装置 |
| KR102468658B1 (ko) | 2020-08-06 | 2022-11-21 | 서울대학교산학협력단 | 복합 분리막 및 복합 분리막의 제조 방법 |
| US20230352729A1 (en) * | 2020-09-30 | 2023-11-02 | Northwestern University | Heterostructure ionogel electrolytes, fabricating methods and applications of same |
| CN112421037A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-26 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种锂电池疏水型nca正极材料及制备方法 |
| TWI760922B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-04-11 | 國立成功大學 | 電解質及其製作方法，以及鋰電池 |
| JP2024512677A (ja) * | 2021-03-31 | 2024-03-19 | イオス エナジー テクノロジー ホールディングス リミテッド ライアビリティ カンパニー | 静的ハロゲン化亜鉛電池内のカソード面に結合したハロゲン複合化剤 |
| CN113793965B (zh) * | 2021-09-01 | 2024-01-09 | 西安交通大学 | 一种柔性离子凝胶电池的多材料打印装置及方法 |
| CN116137339A (zh) * | 2021-11-16 | 2023-05-19 | 西湖大学 | 离子交换液态膜液流电池 |
| CN115382095B (zh) * | 2022-08-21 | 2025-08-08 | 兰州理工大学 | 超级电容器、应用超级电容器的伤口敷料，以及制备方法 |
| TWI866308B (zh) * | 2023-06-28 | 2024-12-11 | 靜宜大學 | 鋅離子膠電解質及其製造方法、可僅透過空氣進行自充電之儲能裝置及其用途 |
| WO2025160627A1 (en) * | 2024-01-30 | 2025-08-07 | The University Of Adelaide | Electrolyte additive for high performance iodine or bromine based electrochemical device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2339121C1 (ru) * | 2007-04-09 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора |
| US20100178555A1 (en) * | 2007-06-29 | 2010-07-15 | Adam Samuel Best | Lithium energy storage device |
| RU2474011C1 (ru) * | 2011-11-24 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова" | Способ изготовления тонкопленочного анода литий-ионных аккумуляторов на основе пленок наноструктурированного кремния, покрытого двуокисью кремния |
| US8375768B2 (en) * | 2006-03-30 | 2013-02-19 | Oakland University | Ionic liquid thin layer sensor for electrochemical and/or piezoelectric measurements |
Family Cites Families (130)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5436082A (en) | 1993-12-27 | 1995-07-25 | National Semiconductor Corporation | Protective coating combination for lead frames |
| IL108253A0 (en) * | 1993-12-28 | 1994-04-12 | Yeda Res & Dev | Rechargeable zinc halide electrochemical cell |
| US5582623A (en) | 1994-11-23 | 1996-12-10 | Polyplus Battery Company, Inc. | Methods of fabricating rechargeable positive electrodes |
| US6017651A (en) | 1994-11-23 | 2000-01-25 | Polyplus Battery Company, Inc. | Methods and reagents for enhancing the cycling efficiency of lithium polymer batteries |
| US6025094A (en) | 1994-11-23 | 2000-02-15 | Polyplus Battery Company, Inc. | Protective coatings for negative electrodes |
| US5523179A (en) | 1994-11-23 | 1996-06-04 | Polyplus Battery Company | Rechargeable positive electrode |
| US6376123B1 (en) | 1994-11-23 | 2002-04-23 | Polyplus Battery Company | Rechargeable positive electrodes |
| US5814420A (en) | 1994-11-23 | 1998-09-29 | Polyplus Battery Company, Inc. | Rechargeable positive electrodes |
| US5686201A (en) | 1994-11-23 | 1997-11-11 | Polyplus Battery Company, Inc. | Rechargeable positive electrodes |
| US6030720A (en) | 1994-11-23 | 2000-02-29 | Polyplus Battery Co., Inc. | Liquid electrolyte lithium-sulfur batteries |
| US6358643B1 (en) | 1994-11-23 | 2002-03-19 | Polyplus Battery Company | Liquid electrolyte lithium-sulfur batteries |
| WO1999018030A2 (en) | 1997-10-02 | 1999-04-15 | Biotraces, Inc. | Diamond-based composites with high thermal conductivity |
| US6239508B1 (en) | 1997-10-06 | 2001-05-29 | Reveo, Inc. | Electrical power generation system having means for managing the discharging and recharging of metal fuel contained within a network of metal-air fuel cell battery subsystems |
| US6641943B1 (en) | 1997-10-06 | 2003-11-04 | Reveo, Inc. | Metal-air fuel cell battery system having means for recording and reading operating parameters during discharging and recharging modes of operation |
| US6228519B1 (en) | 1997-10-06 | 2001-05-08 | Reveo, Inc. | Metal-air fuel cell battery systems having mechanism for extending the path length of metal-fuel tape during discharging and recharging modes of operation |
| US6558829B1 (en) | 1997-10-06 | 2003-05-06 | Reveo, Inc. | Appliance with refuelable and rechargeable metal-air fuel cell battery power supply unit integrated therein |
| US6296960B1 (en) | 1997-10-06 | 2001-10-02 | Reveo, Inc. | System and method for producing electrical power using metal-air fuel cell battery technology |
| US6299997B1 (en) | 1997-10-06 | 2001-10-09 | Reveo, Inc. | Ionically-conductive belt structure for use in a metal-air fuel cell battery system and method of fabricating the same |
| US6335111B1 (en) | 1997-10-06 | 2002-01-01 | Reveo, Inc. | Metal-air fuel cell battery system employing a plurality of moving cathode structures for improved volumetric power density |
| US6348277B1 (en) | 1997-10-06 | 2002-02-19 | Reveo, Inc. | Method of and system for producing and supplying electrical power to an electrical power consuming device using a metal-air fuel cell battery (FCB) module and a supply of metal-fuel cards |
| US6287715B1 (en) | 1997-10-06 | 2001-09-11 | Reveo, Inc. | Metal-air fuel cell battery system having means for controlling discharging and recharging parameters for improved operating efficiency |
| US6569555B1 (en) | 1997-10-06 | 2003-05-27 | Reveo, Inc. | Refuelable and rechargeable metal-air fuel cell battery power supply unit for integration into an appliance |
| CN1278724A (zh) | 1997-10-06 | 2001-01-03 | 巴斯福股份公司 | 抑制酪氨酸激酶活性的茚并[1,2－c]吡唑衍生物 |
| US6472093B2 (en) | 1997-10-06 | 2002-10-29 | Reveo, Inc. | Metal-air fuel cell battery systems having a metal-fuel card storage cartridge, insertable within a fuel cartridge insertion port, containing a supply of substantially planar discrete metal-fuel cards, and fuel card transport mechanisms therein |
| US6451463B1 (en) | 1997-10-06 | 2002-09-17 | Reveo, Inc. | Electro-chemical power generation systems employing arrays of electronically-controllable discharging and/or recharging cells within a unity support structure |
| US6306534B1 (en) | 1997-10-06 | 2001-10-23 | Reveo, Inc. | Metal-air fuel cell battery systems employing means for discharging and recharging metal-fuel cards |
| US6086540A (en) | 1997-10-07 | 2000-07-11 | Molecular Biosystems, Inc. | Methods of ultrasound imaging using echogenically persistent contrast agents |
| JP4421107B2 (ja) | 1997-12-26 | 2010-02-24 | 株式会社クレハ | ポリマー電解質及びそれを用いた非水系電池 |
| US6634558B1 (en) | 1998-08-12 | 2003-10-21 | Symbol Technologies, Inc. | Optical code reader with hand mounted imager |
| US20040247969A1 (en) | 1998-08-31 | 2004-12-09 | Faris Sadeg M. | System and method for producing electrical power using metal-air fuel cell battery technology |
| US6537701B1 (en) | 1998-09-03 | 2003-03-25 | Polyplus Battery Company, Inc. | Coated lithium electrodes |
| US6955866B2 (en) | 1998-09-03 | 2005-10-18 | Polyplus Battery Company | Coated lithium electrodes |
| US7695860B2 (en) | 2002-03-22 | 2010-04-13 | Quallion Llc | Nonaqueous liquid electrolyte |
| US7226702B2 (en) | 2002-03-22 | 2007-06-05 | Quallion Llc | Solid polymer electrolyte and method of preparation |
| AU2003223327A1 (en) | 2002-03-22 | 2003-10-13 | Quallion Llc | Polymer electrolyte for electrochemical cell |
| US7498102B2 (en) | 2002-03-22 | 2009-03-03 | Bookeun Oh | Nonaqueous liquid electrolyte |
| US20030180624A1 (en) | 2002-03-22 | 2003-09-25 | Bookeun Oh | Solid polymer electrolyte and method of preparation |
| US20040214090A1 (en) | 2002-03-22 | 2004-10-28 | West Robert C | Polymer electrolyte for electrochemical cell |
| US20050019656A1 (en) | 2002-03-22 | 2005-01-27 | Yoon Sang Young | Method for fabricating composite electrodes |
| US20040248014A1 (en) | 2003-01-30 | 2004-12-09 | West Robert C. | Electrolyte including polysiloxane with cyclic carbonate groups |
| US20050106470A1 (en) | 2003-01-22 | 2005-05-19 | Yoon Sang Y. | Battery having electrolyte including one or more additives |
| US7588859B1 (en) | 2004-02-11 | 2009-09-15 | Bookeun Oh | Electrolyte for use in electrochemical devices |
| US7718321B2 (en) | 2004-02-04 | 2010-05-18 | Quallion Llc | Battery having electrolyte including organoborate salt |
| US7476468B1 (en) | 2005-11-10 | 2009-01-13 | Quallion Llc | Flame retardant battery |
| US8076032B1 (en) | 2004-02-04 | 2011-12-13 | West Robert C | Electrolyte including silane for use in electrochemical devices |
| US8076031B1 (en) | 2003-09-10 | 2011-12-13 | West Robert C | Electrochemical device having electrolyte including disiloxane |
| US7771496B1 (en) | 2005-02-08 | 2010-08-10 | Quallion Llc | Reduction of impurities in battery electrolyte |
| US20070065728A1 (en) | 2003-03-20 | 2007-03-22 | Zhengcheng Zhang | Battery having electrolyte with mixed solvent |
| US7598003B1 (en) | 2004-02-04 | 2009-10-06 | Quallion Llc | Battery having enhanced energy density |
| US20050170254A1 (en) | 2004-02-04 | 2005-08-04 | West Robert C. | Electrochemical device having electrolyte including disiloxane |
| US20060035154A1 (en) | 2003-09-10 | 2006-02-16 | West Robert C | Electrochemical device having an electrolyte that includes a tetrasiloxane |
| US8765295B2 (en) | 2004-02-04 | 2014-07-01 | Robert C. West | Electrolyte including silane for use in electrochemical devices |
| US9786954B2 (en) | 2004-02-04 | 2017-10-10 | Robert C. West | Electrolyte including silane for use in electrochemical devices |
| US8153307B1 (en) | 2004-02-11 | 2012-04-10 | Quallion Llc | Battery including electrolyte with mixed solvent |
| US9466837B1 (en) | 2005-07-05 | 2016-10-11 | Quallion Llc | Battery having negative electrode including amorphous carbon |
| US8535834B1 (en) | 2004-04-19 | 2013-09-17 | Quallion Llc | Battery having electrolyte including multiple passivation layer forming components |
| US8815453B1 (en) | 2005-04-05 | 2014-08-26 | Quallion Llc | Flame retardant battery |
| US7628901B2 (en) | 2005-08-03 | 2009-12-08 | Horiba, Ltd. | Reference electrode, salt bridge and ionic concentration measuring device by the use of reference electrode and salt bridge |
| CN100470685C (zh) | 2006-09-14 | 2009-03-18 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 准固态纳米复合凝胶电解质及其制作方法、应用 |
| US20080070104A1 (en) | 2006-09-19 | 2008-03-20 | Caleb Technology Corporation | Forming Polymer Electrolyte Coating on Lithium-Ion Polymer Battery Electrode |
| WO2010054261A1 (en) | 2008-11-07 | 2010-05-14 | Seeo, Inc | Multiple electrolyte electrochemical cells |
| US20110033755A1 (en) | 2008-04-21 | 2011-02-10 | Seeo, Inc | Protected lithium metal electrodes for rechargeable batteries |
| US20110003211A1 (en) | 2008-02-13 | 2011-01-06 | Seeo, Inc. | Electrodes with solid polymer electrolytes |
| US9893337B2 (en) | 2008-02-13 | 2018-02-13 | Seeo, Inc. | Multi-phase electrolyte lithium batteries |
| US7938892B2 (en) | 2008-06-10 | 2011-05-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Producing articles that include ionic liquids |
| US8999008B2 (en) | 2008-11-07 | 2015-04-07 | Seeo, Inc. | Method of forming an electrode assembly |
| WO2010054270A1 (en) | 2008-11-07 | 2010-05-14 | Seeo, Inc | Electrodes with solid polymer electrolytes and reduced porosity |
| FR2942235B1 (fr) | 2009-02-13 | 2011-07-22 | Centre Nat Rech Scient | Gels conducteurs ioniques, leur procede de preparation et leur utilisation comme electrolyte |
| US20110205688A1 (en) * | 2010-02-19 | 2011-08-25 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc. | Multilayer Carbon Nanotube Capacitor |
| KR101861212B1 (ko) | 2010-09-09 | 2018-06-29 | 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 | 전기화학적 에너지 저장 시스템 및 방법 |
| US20130189592A1 (en) | 2010-09-09 | 2013-07-25 | Farshid ROUMI | Part solid, part fluid and flow electrochemical cells including metal-air and li-air battery systems |
| JP2012201723A (ja) | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Honda Motor Co Ltd | 皮膜付イオンゲル及びその製造方法 |
| US8735001B2 (en) | 2011-04-08 | 2014-05-27 | Empire Technology Development Llc | Gel formed battery |
| US20130217961A1 (en) | 2011-04-08 | 2013-08-22 | Empire Technology Development Llc | Sexual enhancement preparations and devices |
| US8744593B2 (en) | 2011-04-08 | 2014-06-03 | Empire Technology Development Llc | Gel formed battery |
| WO2012138352A1 (en) | 2011-04-08 | 2012-10-11 | Empire Technology Development Llc | Charge storage system |
| US8828581B2 (en) | 2011-04-08 | 2014-09-09 | Empire Technology Development Llc | Liquid battery formed from encapsulated components |
| US20120270078A1 (en) | 2011-04-08 | 2012-10-25 | Glenn Godden | Liquid Battery Formed from Encapsulated Components |
| JP5834482B2 (ja) | 2011-05-12 | 2015-12-24 | Dic株式会社 | 電池用の有機無機複合電解質層の製造方法 |
| JP5994966B2 (ja) | 2011-09-07 | 2016-09-21 | 学校法人 関西大学 | 非水系ゲル電解質およびその製造方法、並びにその利用 |
| US9413032B2 (en) | 2011-12-09 | 2016-08-09 | Nokia Technologies Oy | Mixture, a slurry for an electrode, a battery electrode, a battery and associated methods |
| KR20130099706A (ko) | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 삼성전자주식회사 | 전해질 및 이를 포함하는 리튬공기전지 |
| US9099718B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-08-04 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Transition metal hexacyanoferrate battery cathode with single plateau charge/discharge curve |
| US20140255770A1 (en) | 2013-03-11 | 2014-09-11 | Jong-Jan Lee | Carbon-Sulfur Composite Cathode Passivation and Method for Making Same |
| US9567231B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-02-14 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | System and method for large scale synthesis of metal cyanometallates |
| US9620815B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-04-11 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Electrolyte additives for transition metal cyanometallate electrode stabilization |
| US9269953B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-02-23 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Electrode forming process for metal-ion battery with hexacyanometallate electrode |
| US8968925B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-03-03 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Metal-doped transition metal hexacyanoferrate (TMHCF) battery electrode |
| US9099719B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-08-04 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Hexacyanoferrate battery electrode modified with ferrocyanides or ferricyanides |
| US9705130B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-07-11 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Antimony-based anode on aluminum current collector |
| US9431655B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-08-30 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Antiomony and layered carbon network battery anode |
| US20150266745A1 (en) | 2012-03-28 | 2015-09-24 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Metal Cyanometallate Synthesis Method |
| US9083041B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-07-14 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Transition metal hexacyanometallate-conductive polymer composite |
| US9742027B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-08-22 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Anode for sodium-ion and potassium-ion batteries |
| US8956760B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-02-17 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Electron transport in hexacyanometallate electrode for electrochemical applications |
| US9450224B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-09-20 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Sodium iron(II)-hexacyanoferrate(II) battery electrode and synthesis method |
| US9478798B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-10-25 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Prussian blue analogue electrodes without zeolitic water content |
| US9745202B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-08-29 | Board of Regents, U of Texas System | Metal cyanometallate synthesis method |
| US9484578B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-11-01 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method for the synthesis of metal cyanometallates |
| US9443664B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-09-13 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Supercapacitor with metal cyanometallate anode and carbonaceous cathode |
| US9660268B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-05-23 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Alkali-ion battery with enhanced transition metal cyanometallate electrode structure |
| US9159502B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-10-13 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Supercapacitor with hexacyanometallate cathode, activated carbon anode, and non-aqueous electrolyte |
| US9559358B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-01-31 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Alkali and alkaline-earth ion batteries with hexacyanometallate cathode and non-metal anode |
| US9531002B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-12-27 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Transition metal cyanometallate cathode battery with metal plating anode |
| US9666866B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-05-30 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Transition metal hexacyanometallate electrode with water-soluble binder |
| US9735444B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-08-15 | Oregon State University | Hard carbon composite for alkali metal-ion batteries |
| US9419278B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-08-16 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Rechargeable metal-ion battery with non-aqueous hybrid ion electrolyte |
| US9546097B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-01-17 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method for the synthesis of iron hexacyanoferrate |
| US9246164B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-01-26 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Protected transition metal hexacyanoferrate battery electrode |
| US9455446B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-09-27 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Sodium and potassium ion batteries with halogen salts |
| JP2015117252A (ja) | 2012-03-30 | 2015-06-25 | 国立大学法人 東京大学 | イオン液体含有ゲルの製造方法 |
| EP2839529B1 (en) | 2012-04-17 | 2018-07-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Alkali and alkaline-earth ion batteries with hexacyanometallate cathode and non-metal anode |
| JP2014010997A (ja) | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Fujikura Ltd | 電気化学素子用電解質及びこれを用いた色素増感太陽電池 |
| US20140017558A1 (en) * | 2012-07-16 | 2014-01-16 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc. | Diatomaceous Ionic Gel Separation Layer for Energy Storage Devices and Printable Composition Therefor |
| EP2951874B1 (en) | 2013-01-29 | 2017-08-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for synthesizing a transition metal hexacyanoferrate battery material |
| WO2014178171A1 (en) | 2013-04-29 | 2014-11-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Hexacyanoferrate battery electrode modified with ferrocyanides or ferricyanides |
| WO2014178170A1 (en) | 2013-04-29 | 2014-11-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Protected transition metal hexacyanoferrate battery electrode |
| WO2014178194A1 (en) | 2013-04-29 | 2014-11-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Metal-doped transition metal hexacyanoferrate (tmhcf) battery electrode |
| CN105555712B (zh) | 2013-10-30 | 2018-06-01 | 夏普株式会社 | 六氰基铁(ii)酸钠铁(ii)电池电极和合成方法 |
| CN106063013A (zh) | 2014-03-06 | 2016-10-26 | 夏普株式会社 | 具有预负载的金属的电池阳极 |
| WO2015174043A1 (en) | 2014-05-10 | 2015-11-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Supercapacitor with metal cyanometallate anode and carbonaceous cathode |
| CN106688133A (zh) | 2014-06-30 | 2017-05-17 | 夏普株式会社 | 用于使过渡金属氰合金属酸盐电极稳定的电解质添加剂 |
| WO2016147607A1 (en) | 2015-03-13 | 2016-09-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Anode for sodium-ion and potassium-ion batteries |
| WO2016152055A1 (en) | 2015-03-25 | 2016-09-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Transition metal cyanometallate cathode battery with metal plating anode |
| US9923245B2 (en) | 2015-04-03 | 2018-03-20 | Seeo, Inc. | Fluorinated alkali ion electrolytes with urethane groups |
| WO2016161465A1 (en) | 2015-04-03 | 2016-10-06 | Seeo, Inc. | Fluorinated alkali ion electrolytes with urethane groups |
| WO2016164505A1 (en) | 2015-04-07 | 2016-10-13 | Seeo, Inc. | Fluorinated alkali ion electrolytes with cyclic carbonate groups |
| KR20180005173A (ko) | 2015-05-12 | 2018-01-15 | 시오 인코퍼레이티드 | 리튬 배터리를 위한 전해질로서의 peo 및 플루오르화 중합체의 공중합체 |
| WO2016200559A1 (en) | 2015-06-09 | 2016-12-15 | Seeo, Inc. | Peo-based graft copolymers with pendant fluorinated groups for use as electrolytes |
| WO2017019163A1 (en) | 2015-07-28 | 2017-02-02 | Seeo, Inc. | Multi-phase electrolyte lithium batteries |
-
2015
- 2015-02-06 AU AU2015213471A patent/AU2015213471B2/en not_active Ceased
- 2015-02-06 SG SG11201606504QA patent/SG11201606504QA/en unknown
- 2015-02-06 WO PCT/AU2015/000062 patent/WO2015117189A1/en not_active Ceased
- 2015-02-06 EP EP15746255.7A patent/EP3103156B1/en active Active
- 2015-02-06 ES ES15746255T patent/ES2735373T3/es active Active
- 2015-02-06 CN CN201580013342.XA patent/CN106463771B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-02-06 US US15/116,802 patent/US10122049B2/en active Active
- 2015-02-06 KR KR1020167024423A patent/KR102027825B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2015-02-06 BR BR112016018105-0A patent/BR112016018105B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2015-02-06 NZ NZ722728A patent/NZ722728A/en not_active IP Right Cessation
- 2015-02-06 CA CA2938623A patent/CA2938623C/en active Active
- 2015-02-06 JP JP2016568086A patent/JP6431094B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2015-02-06 MX MX2016010165A patent/MX370775B/es active IP Right Grant
- 2015-02-06 RU RU2016135786A patent/RU2672059C2/ru active
-
2016
- 2016-08-04 ZA ZA2016/05364A patent/ZA201605364B/en unknown
- 2016-08-04 IL IL247112A patent/IL247112B/en active IP Right Grant
-
2018
- 2018-09-28 US US16/146,702 patent/US20190097273A1/en not_active Abandoned
- 2018-11-01 JP JP2018206686A patent/JP6616479B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8375768B2 (en) * | 2006-03-30 | 2013-02-19 | Oakland University | Ionic liquid thin layer sensor for electrochemical and/or piezoelectric measurements |
| RU2339121C1 (ru) * | 2007-04-09 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Способ изготовления электродов литий-ионного аккумулятора |
| US20100178555A1 (en) * | 2007-06-29 | 2010-07-15 | Adam Samuel Best | Lithium energy storage device |
| RU2474011C1 (ru) * | 2011-11-24 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова" | Способ изготовления тонкопленочного анода литий-ионных аккумуляторов на основе пленок наноструктурированного кремния, покрытого двуокисью кремния |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2672059C2 (ru) | Поверхности, покрытые желатинизированными ионными жидкими пленками, и их применение | |
| Yoshida et al. | Ionic conduction in metal–organic frameworks with incorporated ionic liquids | |
| Yang et al. | Efficient absorption of SO2 by deep eutectic solvents formed by biobased aprotic organic compound succinonitrile and 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride | |
| Vizintin et al. | Linear and cross-linked ionic liquid polymers as binders in lithium–sulfur batteries | |
| Le Bideau et al. | Ionogels, ionic liquid based hybrid materials | |
| Liu et al. | Ionic liquids in surface electrochemistry | |
| KR101779243B1 (ko) | 전해질 제제, 전기화학 및/또는 광전자 디바이스 | |
| Zhang et al. | Facile in situ chemical cross-linking gel polymer electrolyte, which confines the shuttle effect with high ionic conductivity and li-ion transference number for quasi-solid-state lithium–sulfur battery | |
| US20180294518A1 (en) | Solid State Integrated Electrode/Electrolyte System | |
| KR20150059531A (ko) | 레독스 플로우 전지 | |
| Wei et al. | Boosting the performance of positive electrolyte for VRFB by employing zwitterion molecule containing sulfonic and pyridine groups as the additive | |
| Yoshikawa et al. | Proton-rocking-chair-type redox capacitors based on indium tin oxide electrodes with multilayer films containing Ru complexes | |
| KR20150051082A (ko) | 이온 교환막, 그 제조방법 및 그것을 포함한 레독스 플로우 전지 | |
| Sun et al. | Porous attapulgite interfaces with nanochannels that enable dendrite-free aqueous zinc ion batteries | |
| Anouti | Room-temperature molten salts: protic ionic liquids and deep eutectic solvents as media for electrochemical application | |
| Silva et al. | Insight on polymer electrolytes for electrochemical devices applications | |
| CA3178572A1 (en) | Electrolytes for target ion transport | |
| Huang et al. | Innovative Separator Engineering: Hydrogen Bond-Driven Layer-By-Layer Assembly for Enhanced Stability and Efficiency in Lithium Metal Batteries | |
| WO2015104727A1 (en) | Polymer electrolyte membranes and process for the production thereof | |
| HK1226195B (en) | Gelated ionic liquid film-coated surfaces and uses thereof | |
| US20230411677A1 (en) | Electrochemical Process for Forming a Solid Electrolyte | |
| JP2015046342A (ja) | 溶融塩電池の製造方法および溶融塩電池 | |
| Barbosa | Development of Three Component Solid-Polymer Electrolytes for Energy Storage Applications | |
| JP2010111639A (ja) | ケトン化合物の製造方法および蓄電デバイスの製造方法 | |
| Pham-Truong et al. | Redox-active Immobilized Ionic Liquids and Polymer Ionic Liquids |