五元环阴离子盐及其作为电解质的用途制造技术

本发明专利技术涉及五元环阴离子盐及其用于电解质组合物中的用途。所述化合物包括化合价为ｍ（１≤ｍ≤３）的无机阳离子、有机阳离子或有机金属阳离子Ｍ和ｍ个符合式（Ｉ）的阴离子其中Ｒｆ是－ＣＦＺ’Ｚ”基团，其中Ｚ′是Ｆ或具有１到３个碳原子的全氟烷基；Ｚ”是Ｈ、Ｆ或Ｃｌ基、具有１到５个碳原子的任选地氟化或全氟化的烷氧基、具有１到５个碳原子的任选地氟化或全氟化的氧杂烷氧基或具有１到５个碳原子的任选地氟化或全氟化的烷基；当Ｚ’是Ｆ时，Ｚ”不是Ｆ。本发明专利技术还涉及电解质组合物，该组合物包含所述盐在液体溶剂或聚合物溶剂中的溶液。

【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制备用于电池的电解质的离子化合物。
技术介绍
在非水介质(特别是非质子介质，更常称作“质子惰性”介质)中的电解质溶液在技术上很重要，因为它们可以拓展电池可以没有副反应(比如溶剂分解)地操作的电势范围，所述电势在水中不超过1. 3V的值。能够溶解盐的介质主要是极性有机溶剂或溶剂化聚合物，特别是那些包括分布在大分子链中的醚基的介质，其结构可以是直链或支链，梳状，具有或不具有交联结点。具有-CH2CH2O-重复单元的聚醚因其高溶剂化能力而特别有价值。也已知离子液体，所述产品是在低温下熔融的盐，由至少一种具有离域电荷的阳离子(比如(乙基)(甲基)咪唑鐺(EMI)、(甲基)(丙基)吡咯烷鐺或二乙基甲基O-甲氧基乙基)铵)和阴离子组成，优选阴离子本身也具有在大体积上离域的电荷，以减小阳离子和阴离子之间的相互作用，由此可以实现低固化温度。旨在引入电解质所需的离子型导电性的溶解物选自金属盐和选自通过一种或多种元素(比如N、0、S、P、As或I)的自由电子对和质子或有机基团结合以形成阳离子而获得的“鐺”盐。可以提到铵、鳞、锍、碘鐺、吡啶鐺、咪唑鐺、噁唑鐺和噻唑鐺离子。在金属中， 特别重要的是碱金属和碱土金属盐，特别是锂盐。锂离子实际上具有非常丰富的电化学性， 可以形成具有高能量密度的电池，这在现代技术中非常重要。作为非水电解质的其它应用， 可以提到电致变色系统和超级电容。充当阳离子对电荷的阴离子选自那些显示离域负电荷的阳离子，因为质子惰性电解质不能和负电荷形成氢原子，且离域是在这些条件下获得可感知的分解的仅有方法。在最著名的阴离子中，可以提及ClOp BFp PFp AsF6-或SbF6_。C104_阴离子可以形成爆炸性混合物。来源于As和Sb的阴离子是有毒和不常见的。BF4IA离子相对轻微分离。LiPF6 阴离子的盐在锂发电机中最广为使用，不过具有大的劣势i)它们非常易于水解，释放HF， HF有毒且对电极材料有腐蚀性。HF从正极释放阳离子(1^、!^等)并使它们迁移到负极， 它们在那里被还原(Mn。、！等)，这显著增大该电极的界面阻抗，减小可用功率和寿命； ii) LiPF6G LiF + PF5酸/碱平衡释放非常强的能够特别对酯或醚(由所述酯或醚可以形成电解质溶剂)诱发碳阳离子化学破坏的路易斯酸；iii)在强加热的不受控反应(“失控反应”)的情况下，以充当氟化剂，得到单氟乙醇或单氟乙酸衍生物，它们非常有也已知无氟的配位阴离子，特别是双(草酸)硼酸根离子_，其采用便宜的元素；然而，它的锂盐的导电性有限。所述阴离子的刚性及其大尺寸在包括碳酸乙烯酯的标准电解质中产生不利的相图(低温下的导电性差)。此外，该阴离子在高温(65°C)下对氧化具有非常有限的稳定性，这引起自放电和气体释放的问题。已知其它显示高电化学稳定性和高导电性的阴离子，包括液体和聚合物。其中，形成阴离子液体的阴离子最有效。主要的种类是磺酰亚胺_，它的最重要的代表符合& = CF3(TFSI)。一方面，这些盐的劣势是由于将所述盐用于电池或超级电容(带有具有由铝制成的集流体的电极)时在超过3.6V vs.Li+:Li°时缺乏铝的钝化。另一个劣势是高制备成本，这和CF3SO2合成纤维的价格有关。-阴离子就铝的腐蚀而言，具有较良好的性质，但制备非常昂贵，且锂盐的稳定性有限(130°C)。通常，当形成包括共价阴离子的盐作为可溶性铝盐(比如，例如，TFSI盐3A1，它稳定且非常易溶)的电解质，所述电解质不能钝化金属表面时，似乎铝的腐蚀在3. 6伏特以上不可避免。另一方面， 配位阴离子(比如PF6-)不形成(PF6)3Al但形成AlF3盐，它不溶且钝化。其它阴离子(“HUckel阴离子”)基于应用于包括五个原子的环的Hilckel (4n+2) 规则(它预言了芳香族系统的稳定性)，其负电荷非常有利。这些阴离子中最著名的是4， 5- 二氰基三唑(DCTA)权利要求1. 一种化合物，其包括化合价为m(l Sm C3)的无机阳离子、有机阳离子或有机金属阳离子M和m个符合下式的阴离子2.权利要求1的化合物，其特征在于Rf选自CF2H,CF2Cl, C2F5, CF2CF2H, C3F7, C4F9, CF2OCH3、CF2OC2H5、CF2OC2H4OCH3、CF2OC2H4OC2H5、CF2OCH2OCF3、CF(CF3) OCH3 > CF(CF3) OC2H5, CF (CF3) OC2H4OCH3、CF (CF3) OC2H4OC2H5 和 CF (CF3) OCH2CF3.3.权利要求1的化合物，其特征在于所述阳离子是选自碱金属阳离子、碱土金属阳离子和铵离子的无机阳离子。4.权利要求1的化合物，其特征在于所述阳离子是二茂铁离子、二茂钛离子或二茂锆 1 子。5.权利要求1的化合物，其特征在于所述阳离子是选自铵、鳞、锍、碘鐺、吡啶鐺、咪唑鐺、吡唑鐺、乙酰铵、噁唑鐺、噻唑鐺、吡咯烷鐺和哌啶鐺离子的有机阳离子。6.由盐在溶剂中的溶液组成的电解质组合物，其特征在于所述盐是包括选自碱金属阳离子、碱土金属阳离子和铵离子的无机阳离子M，和m个符合下式的阴离子的化合物7.权利要求6的电解质组合物，其特征在于&选自CF3、CF2H、CF2C1、C2F5、CF2CF2H、C3F7、 C4F9、CF2OCH3、CF2OC2H5、CF2OC2H4OCH3、CF2OC2H4OC2H5、CF2OCH2OCF3、CF (CF3) OCH3、CF (CF3) OC2H5、 CF (CF3) OC2H4OCH3 和 CF (CF3) OC2H4OC2H5。8.权利要求6的电解质组合物，其特征在于所述电解质的盐的阳离子是锂离子。9.权利要求6的电解质组合物，其特征在于所述溶剂选自任选地通过聚合物凝胶的液体有机溶剂、任选地通过液体溶剂增塑的溶剂化聚合物、和离子液体。10.权利要求9的电解质组合物，其特征在于所述离子液体是包括化合价为 m(l彡m彡3)的阳离子M和m个符合下式的阴离子的化合物11.权利要求10的电解质组合物，其特征在于形成离子液体的化合物的阳离子选自 (乙基)(甲基)咪唑鐺、(丁基)(甲基)咪唑鐺、(甲基)(丙基)吡咯烷鐺、(甲基)(丁基)吡咯烷鐺、(甲基)(丙基)哌啶鐺、丁基吡啶鐺、(2-甲氧基乙基)三乙基铵和己基三甲基铵阳离子。12.权利要求9的电解质组合物，其特征在于所述溶剂是极性液体或极性液体混合物且盐的浓度为10_3mol/l到3. 5mol/l。13.权利要求9的电解质组合物，其特征在于所述溶剂是包括氧亚烷基重复单元的溶剂化聚合物，且盐的浓度使得每摩尔盐的氧原子(或重复单元)数在1和200之间。14.权利要求9的电解质组合物，其特征在于所述溶剂是离子液体，且盐的浓度为 l(T3mol/l 至Ij 3. 5mol/l。15.权利要求4或5的化合物作为电致变色系统的对电极或电化学致动器中的材料的用途。16.电解质组合物，其包括碱金属盐在权利要求4或5的化合物中的溶液，所述化合物在小于100°C的温度下是液体。17.金属纳米颗粒的制备方法，其包括将所述金属的盐溶于溶剂，且然后向溶液表面发送电子束或施加冷等离子体，以获得金属盐的还原，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种化合物，其包括化合价为ｍ（１≤ｍ≤３）的无机阳离子、有机阳离子或有机金属阳离子Ｍ和ｍ个符合下式的阴离子其中Ｒｆ是－ＣＦＺ′Ｚ”基团，其中：－Ｚ′是Ｆ或具有１到３个碳原子的全氟烷基，－Ｚ”是Ｈ、Ｆ或Ｃｌ基、具有１到５个碳原子的任选地氟化或全氟化的烷氧基、具有１到５个碳原子的任选地氟化或全氟化的氧杂烷氧基或具有１到５个碳原子的任选地氟化或全氟化的烷基；当Ｚ’是Ｆ且Ｍ是Ｌｉ时，Ｚ”不是Ｆ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·布科夫斯卡，
申请(专利权)人：国立科学研究中心，
类型：发明
国别省市：FR