本发明专利技术提供了鏻离子液体、组合物、制备方法及由其形成的装置。本发明专利技术总体上涵盖鏻(或磷鎓)离子液体和组合物以及它们在许多应用中的用途，包括但不限于：作为电子装置(或器件)如存储装置(或器件)，包括静态、永久和动态随机存取存储器中的电解质；作为电池电解质；作为热转移介质、燃料电池和电致变色装置(或器件)，以及其他应用。尤其是，本发明专利技术总体上涉及具有结构特征的鏻(或磷鎓)离子液体、组合物和分子，其中该分子表现出热力学稳定性、低挥发性、宽的液相线范围和离子导电性的优异组合。本发明专利技术进一步涵盖制备这样的鏻(或磷鎓)离子液体、组合物和分子的方法，以及包括它们的操作装置和系统。
【技术实现步骤摘要】
鳞离子液体、组合物、制备方法及由其形成的装置本申请为申请日为2009年7月14日，申请号为200980135853.3，专利技术名称为“鱗离子液体、组合物、制备方法及由其形成的装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术总体上涵盖鱗离子(磷鎗离子)液体、组合物以及它们在许多应用(场合)中的用途，包括但不限于:作为电子装置(或器件)如存储装置(或器件)包括静态、永久和动态随机存取存储器中的电解质，作为电池电解质，在染料-敏化太阳能电池(DSSC)、燃料电池中的电解质，作为热转移介质、高温反应和/或提取介质，以及其他应用。尤其是，本专利技术涉及具有结构特征的鱗(或磷鎗)离子液体、组合物和分子，其中该组合物表现出以下至少两种或更多种的期望组合:热力学稳定性、低挥发性、宽的液相线范围和离子导电性。本专利技术进一步涵盖制备这样的鱗(或磷鎗)离子液体、组合物和分子的方法，以及包括它们的操作装置和系统。
技术介绍
部分地由于其广泛的潜在用途和应用，离子液体已经受到显著关注。术语“离子液体”通常用于其熔点较低(低于100°c)的盐。室温下为液体的盐通常称为室温离子液体。早期研究人员采用基于二烷基-咪唑鎗盐的离子液体。例如，Wilkes等人开发了基于二烷基-咪唑鐵盐的离子液体,与招金属阳极(anode)和氯阴极(chlorine cathode) 一起使用试图形成电池。J.Wilkes, J.Levisky, R.Wilson, C.Hussey, Inorg.Chem, 21, 1263 (1982)。最广泛研究和通常使用的离子液体中的一些基于吡啶鎗盐，其中N-烷基吡啶鎗和N，N’ - 二烷基咪唑鎗发现(具有)重要用途。吡啶鎗基离子液体，包括N-烷基-吡啶鎗和N，N- 二烷基咪唑鎗，以及氮-基离子液体(或含氮基离子液体)通常具有限于300°C或更低的热力学稳定性，可易于蒸馏，并且趋于具有在显著低于200°C的温度下的可检测蒸汽压。这样的性能限制了它们的用途，以及它们的应用(场合)。例如，这样的离子液体在后端线(back end of line, BE0L)热加工期间易发生分解。另外，这样的离子液体在经常使离子液体经受超过300°C温度的连续热循环的其它热转移加工步骤期间也发生分解。离子液体的不同性质被持续开发，并且已经考虑离子液体的另外的用途。例如，电化学方法和应用需要电解质以增强在各种各样的装置和应用中的导电性。近期在室温离子液体领域已进行了研究，作为基于传统溶剂的电解质的可能替代。虽然已经进行了开发，但是很明显，对于离子液体组合物方面的新的开发以及对于其中可能采用离子液体以用于锂离子电池、燃料电池、染料-敏化太阳能电池和分子电容器中的聚合物-凝胶电解质的材料和用途仍存在持续的需求。
技术实现思路
本专利技术宽泛地涵盖鱗(磷鎗)离子液体、组合物以及它们在许多应用(场合)中的用途，包括但不限于:作为电子装置(或器件)如存储装置(或器件)包括静态、永久和动态随机存取存储器、染料-敏化太阳能电池、燃料电池中的电解质，作为电池电解质，作为热转移介质，高温反应和/或提取介质，以及其他应用。尤其是，本专利技术涉及具有结构特征的鱗(或磷鎗)离子液体、组合物和分子，其中该组合物表现出以下至少两种或更多种的期望组合:热力学稳定性、低挥发性、宽的液相线范围和离子导电性。在一个方面，提供了一种离子液体组合物，包括:以下通式的一种或多种鱗(或磷鐵)基阳尚子:R1R2R3R4P其中R1、R2、R3和R4可选且各自独立地是取代基；以及一种或多种阴离子。在一些实施方式中，R1、R2> R3和R4各自独立地是由2-14个碳原子构成的不同烷基。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4中的至少一个是脂族、杂环部分。可替换地，R1、R2、R3和R4中的至少一个是芳族、杂环部分。在其他实施方式中，R1和R2相同且由以下构成:四亚甲基憐杂环戍烧(tetramethylene phospholane)、五亚甲基憐杂环己烧(pentamethylelephosphorinane)、四次甲基磷杂环戍(二)烯(tetramethinyl phosphole)、磷杂环戍烧或磷杂环己烷。在另一实施方式中，R2、R3和R4相同并且由以下构成:磷杂环戊烷、磷杂环己烧或磷杂环戍(二)烯(phosphole)。在另一实施方式中，提供一种离子液体组合物，包括一种或多种磷鎗鱗(或磷鎗)基阳离子，以及一种或多种阴离子，其中该离子液体组合物表现出高于400°c的起始(onset)温度、高于375°C的热力学稳定性、高于400°C的液相线范围、以及室温下高达10mS/cm的离子导电性。在另一方面，本专利技术涵盖由鱗(或磷鎗)基阳离子与合适的阴离子构成的离子导电性电解质。本专利技术的其他方面，提供了一种电池，包括:正极、负极、在所述正极和负极之间的隔膜；以及电解质。该电解质由离子液体组合物构成，该离子液体组合物包括:一种或多种以下通式的鱗(或磷鎗)基阳离子:R1R2R3R4P其中HR3和R4可选且各自独立地是取代基；以及一种或多种阴离子。在另一实施方式中，该电解质的特征为具有一种或多种鱗(或磷鎗)基阳离子和一种或多种阴离子的离子液体组合物，其中该离子液体组合物表现出高于400°C的起始温度、高于375°C的热力学稳定性、高于400°C的液相线范围、以及室温下高达lOmS/cm的离子导电性。本专利技术的实施方式进一步提供一种热转移介质，包括离子液体组合物，其包括:一种或多种鱗(或磷鎗)基阳离子，以及一种或多种阴离子，其中该离子液体组合物表现出高于400°C的起始温度、高于375°C的热力学稳定性、高于400°C的液相线范围、以及室温下高达10mS/cm的离子导电性。鱗(或磷鎗)离子液体组合物在形成各种各样的混合电气装置中很有用。例如，在一个实施方式中，提供了一种装置，包括第一电极、第二电极；以及由离子液体组合物构成的电解质，该离子液体组合物包括:以下通式的一种或多种鱗(或磷鎗)基阳离子:R1R2R3R4P其中R1、R2、R3和R4可选且各自独立地是取代基；以及一种或多种阴离子，并且其中所述电解质电稱接(或电I禹联,electrically coupled to)至所述第一和第二电极中的至少一个。在一些实施方式中，第一电极由氧化还原活性分子(ReAM)构成。在另一实施方式中，提供了一种分子存储装置(器件)，包括构造成提供电容量(electrical capacitance)的工作电极和反电极；以及离子导电组合物,其包括:上述通式的一种或多种膦(或鱗)基阳离子，并且其中离子导电组合物电耦接(或电耦合)至至少工作电极和反电极(之一)。在另一实施方式中，本专利技术涵盖分子存储元件，其包括开关装置(或器件)、耦接于该开关装置(或器件)的位线和字线以及通过该开关装置(或器件)可存取的分子存储装置(或器件)。该分子存储装置(或器件)能够置于两个或更多个离散状态，其中该分子存储装置(或器件)通过施加至位线和字线的信号而置于离散状态。分子存储装置(或器件)包括第一电极、第二电极以及在该第一和第二电极之间的鱗(或鱗鎗)基阳离子和合适阴离子的电解质。另一实施方式涵盖分子存储阵列，包括多个分子存储元件，其中每个分子存储元件能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，包括：第一电极；第二电极；以及包括离子液体组合物的电解质，所述离子液体组合物包括：下式的鏻基阳离子：以及一种或多种阴离子，所述一种或多种阴离子由以下阴离子混合物中的任一种或多种构成：1NO3‑/1O3SCF3、3NO3‑/1O3SCF3,1NO3‑/3O3SCF3、1NO3‑/1N(SO2CF3)2‑、1NO3‑/1PF6‑、1O3SCF3‑/1N(SO2CF3)2‑、1O3SCF3‑/1O3SC6H4CH3‑、3O3SCF3‑/1O3SC6H4CH3‑、1O3SCF3‑/1O3SCF2CF2CF3‑、1O3SC6H4CH3‑/3O3SCH3‑、1O3SC6H4CH3‑/1O3SCF2CF2CF3‑、3O3SC6H4CH3‑/1O3SCF2CF2CF3‑、或1O3SC6H4CH3‑/3O3SCF2CF2CF3‑；其中，所述电解质电耦接至所述第一电极和第二电极中的至少一个。
【技术特征摘要】
2008.07.14 US 61/080,650;2009.07.13 US 12/502,078;1.一种装置，包括: 第一电极； 第二电极；以及 包括离子液体组合物的电解质，所述离子液体组合物包括:下式的鱗基阳离子: 2.一种装置，包括: 第一电极； 第二电极；以及 包括离子液体组合物的电解质，所述离子液体组合物包括:下式的鱗基阳离子:I 以及 一种或多种阴离子，所述一种或多种阴离子由以下中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿德里安·霍金斯，戴维·A·赫金斯，莱维·J·厄文，
申请(专利权)人：伊赛欧尼克储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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