【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于旨在用于钠离子电池(battery)的电解质的盐组合物、及制备其的工艺、以及并入含有该组合物的电解质的电化学单元电池(cell)。
技术介绍
1、锂离子(li-离子)电池通常用于电动汽车以及移动和便携设备中。
2、钠离子(na-离子)电池是比li离子电池更加环境友好的替代品。
3、na离子电池至少包括负极(阳极)、正极(阴极)、电解质以及优选地隔板。电解质一般由溶解在溶剂中的钠盐形成，该溶剂可为有机溶剂的混合物，以使在电解质的粘度和介电常数之间实现良好的折衷。
4、在电池的第一个充电/放电周期期间形成的钝化层对于电池寿命至关重要。钝化层特别地包括铝的钝化(铝一般为用于阴极处的集流体)和固体电解质界面(sei)，其为在阳极/电解质和阴极/电解质界面处形成的无机和聚合物层。这些界面的稳定性是改进电池寿命的重大挑战。
5、关于na离子电池的现有技术，可参考以下评论文章：
6、-hwang等人，sodium-ion batteries:present and future,in chem.soc.rev.,46:3529-2614(2017)；
7、-chen等人，readiness level of sodium-ion battery technology:amaterialsreview,in adv.sus.sys.,doi:10.1002/adsu.201700153(2018)；
8、-eshetu等人，electrolyt
9、在后者中，提出了用于na离子电池的多种电解质。提及了nafsi(双(氟磺酰基酰亚胺)钠)作为可能的电解质盐。
10、文献ep 2578533描述了具有低于3000ppm的硫酸根离子含量的氟磺酰基酰亚胺类型的碱金属盐(优选地锂盐)。
11、文献us 9,440,852描述了具有大于或等于99.5重量％的纯度、不含水分的nafsi(双(氟磺酰亚胺)钠)盐，并且其中nacl、naf和nafso3杂质以小于或等于1000ppm的含量存在。
12、文献jp 6592380公开了用于na离子电池的电解质，其含有nafsi和碳酸丙烯酯(pc)，其中pc和钠之间的比率特定。
13、文献ep 3985775教导了包括钠盐、碳酸盐类型的溶剂以及添加剂(碳酸亚烷基酯或腈)的电解质。在可能的钠盐清单中提及了nafsi。
14、文献wo 2019/229359描述了由双(氟磺酰基)酰亚胺(hfsi)制备盐诸如双(氟磺酰基)酰亚胺锂(lifsi)的工艺。
15、需要提供可用于制备用于na离子电池的电解质的组合物，该组合物在不燃性、性能以及特别地电池寿命方面具有有利的性质，并可通过简单且廉价的工艺制造。
技术实现思路
1、本专利技术首先涉及组合物，其包括由钠阳离子和下式(ii)的阴离子构成的盐：[化学1]
2、
3、其中r1和r2独立地表示氟原子或全氟代的基团，该组合物具有按重量计0.1至3000ppm的氨基磺酸根离子含量。
4、在一些实施方式中，式(ii)的阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子，优选地双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子。
5、在一些实施方式中，氨基磺酸根离子含量为按重量计1至1000ppm、优选地10至300ppm。
6、在一些实施方式中，盐以如下的重量含量存在：大于或等于99.5重量％、优选地大于或等于99.8重量％、更优选地大于或等于99.9重量％。
7、在一些实施方式中，该组合物还包括按重量计：
8、-0至500ppm的水，优选地0.5至100ppm、且更优选地1至50ppm；
9、-0至50ppm的cl-离子，优选地0.5至20ppm、更优选地1至10ppm；
10、-0至100ppm的f-离子，优选地0.5至50ppm、更优选地1至10ppm；
11、-0至3000ppm的so42-离子，优选地0.5至500ppm、更优选地1至20ppm；
12、-0至100ppm的fso3-离子，优选地0.5至50ppm、更优选地1至10ppm。
13、本专利技术还涉及制备上述组合物的工艺，其包括：
14、-提供下式(i)的化合物：
15、[化学2]
16、
17、其中r1和r2独立地表示氟原子或全氟代的基团，
18、-将式(i)的化合物与钠化合物反应。
19、在一些实施方式中，式(i)的化合物具有按重量计1至5000ppm、优选地500至2500ppm的氨基磺酸含量。
20、在一些实施方式中，钠化合物为nacl或钠碱，该钠碱优选地选自nah、naoh、nahco3、na2co3和na(oac)，并且优选地na2co3。
21、在一些实施方式中，反应如下进行：
22、-在有机溶剂的存在下，该有机溶剂优选地选自腈类、酯类、醚类、酮类、醇类、碳酸酯类及其组合；和/或
23、-在钠化合物/式(i)的化合物的摩尔比率为0.9至1.1、优选地1至1.05的情况下；和/或
24、-在-5℃至40℃、优选地15℃至25℃的温度下。
25、在一些实施方式中，该工艺包括以下步骤：
26、-合成式(i)的化合物，优选地通过氯代化合物的氟化和任选地蒸馏。
27、在一些实施方式中，该工艺进一步包括以下步骤：
28、-在反应之后纯化反应混合物，优选地通过过滤和结晶。
29、在一些实施方式中，在式(ii)的化合物的非溶剂的存在下进行结晶，该非溶剂优选地选自氯代溶剂、芳族溶剂、烷烃及其组合。
30、本专利技术还涉及包括上述组合物的电解质，其与一种或多种溶剂以及任选地一种或多种添加剂混合。
31、在一些实施方式中，该电解质进一步包括离子液体，该离子液体优选地包括与鎓阳离子结合的fsi或tfsi阴离子。
32、本专利技术还涉及电化学单元电池，其包括负极、正极和电解质，其中该电解质包括上述组合物。
33、在一些实施方式中，负极包括作为电化学活性材料的硬碳和/或软碳，并且其中正极包括含有钠的多(聚)阴离子化合物。
34、本专利技术还涉及包括上述至少一个电化学单元电池的电池。
35、本专利技术使得可以满足上述需求。
36、有利地，本专利技术的组合物使得可以改进na离子电池中的sei的品质。
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1.组合物，其包括由钠阳离子和下式(II)的阴离子构成的盐：
2.如权利要求1的组合物，其中式(II)的阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子、优选地双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子。
3.如权利要求1和2之一的组合物，其中氨基磺酸根离子含量为按重量计1至1000ppm、优选地10至300ppm。
4.如权利要求1至3之一的组合物，其中所述盐以如下的重量含量存在：大于或等于99.5重量％、优选地大于或等于99.8重量％、更优选地大于或等于99.9重量％。
5.如权利要求1至4之一的组合物，还包括按重量计：
6.制备如权利要求1至5之一的组合物的工艺，其包括：
7.如权利要求6的工艺，其中式(I)的化合物具有按重量计1至5000ppm、优选地500至2500ppm的氨基磺酸含量。
8.如权利要求6或7的工艺，其中钠化合物为NaCl或钠碱，该钠碱优选地选自NaH、NaOH、NaHCO3、Na2CO3和Na(OAc)，并且优选地为Na2CO3。
9.如权利要求6至8之
10.如权利要求6至9之一的工艺，其包括以下步骤：
11.如权利要求6至10之一的工艺，其进一步包括以下步骤：
12.如权利要求11的工艺，其中在对于式(II)的化合物的非溶剂的存在下进行结晶，该非溶剂优选地选自氯代溶剂、芳族溶剂、烷烃及其组合。
13.包括如权利要求1至5之一的组合物的电解质，其与一种或多种溶剂以及任选地一种或多种添加剂混合。
14.如权利要求13的电解质，其进一步包括离子液体，该离子液体优选地包括与鎓阳离子结合的FSI或TFSI阴离子。
15.电化学单元电池，其包括负极、正极和电解质，其中该电解质包括如权利要求1至5之一的组合物。
16.如权利要求15的单元电池，其中负极包括作为电化学活性材料的硬碳和/或软碳，并且其中正极包括含有钠的多阴离子化合物。
17.电池，其包括至少一个如权利要求15或16的电化学单元电池。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.组合物，其包括由钠阳离子和下式(ii)的阴离子构成的盐：
2.如权利要求1的组合物，其中式(ii)的阴离子为双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子、优选地双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子。
3.如权利要求1和2之一的组合物，其中氨基磺酸根离子含量为按重量计1至1000ppm、优选地10至300ppm。
4.如权利要求1至3之一的组合物，其中所述盐以如下的重量含量存在：大于或等于99.5重量％、优选地大于或等于99.8重量％、更优选地大于或等于99.9重量％。
5.如权利要求1至4之一的组合物，还包括按重量计：
6.制备如权利要求1至5之一的组合物的工艺，其包括：
7.如权利要求6的工艺，其中式(i)的化合物具有按重量计1至5000ppm、优选地500至2500ppm的氨基磺酸含量。
8.如权利要求6或7的工艺，其中钠化合物为nacl或钠碱，该钠碱优选地选自nah、naoh、nahco3、na2co3和na(oac)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·朱安内奥，JL·库蒂利耶，J·鲍彻，
申请(专利权)人：阿科玛法国公司，
类型：发明
国别省市：
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