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《二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(lin(cf3so2)2)應(yīng)用和合成分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰(LiN(CF3SO2)2)應(yīng)用和合成分析引言二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰(LiN(CF3SO2)2)是二(全氟甲基磺酰)亞胺鹽化合物系列的第1個(gè)成員。相對(duì)分子質(zhì)量為287.1，熔點(diǎn)236～237℃，具有良好的熱穩(wěn)定性，加熱到360℃才開始分解［1］。一方面，在強(qiáng)拉電子效應(yīng)的三氟甲基協(xié)同參與下,二（三氟甲磺酰）亞胺鋰陰離子中N原子上的負(fù)電荷可通過共振作用分散到整個(gè)O-S-N骨架上而高度離域化,從而大大增強(qiáng)了離子的穩(wěn)定性。另一方面，電化學(xué)穩(wěn)定性較高，作為鋰離子二次電池的電解質(zhì)，其穩(wěn)定電壓約為5V。它屬于有機(jī)陰離子鋰鹽
2、，從N(CF3SO2)2－的化學(xué)結(jié)構(gòu)看，電負(fù)性中心的氮原子和2個(gè)硫原子同具有強(qiáng)烈的吸電子能力的—CF3官能團(tuán)并存。其陰離子電荷分散程度高，陰離子半徑在目前所見的電解質(zhì)鋰鹽中最大［2］，因此較易電離。最后，兩個(gè)大體積三氟甲基的空間位阻,使該類離子的配位能力大大削弱，使它展現(xiàn)出潛在的強(qiáng)的化學(xué)親電性、高Lewis酸酸性及優(yōu)良的固體表面特征,從而使得該類物質(zhì)在眾多領(lǐng)域具有廣泛的用途，如制鋰離子二次電池電解質(zhì)、離子液體、選擇性氟化試劑和環(huán)境友好的高效Lewis酸催化劑。1應(yīng)用1.1做為電解質(zhì)鹽使用目前，研究應(yīng)用于鋰離子二次電池的導(dǎo)電鋰鹽主要有含
3、CF3SO2的甲基鋰鹽及亞甲基胺鋰鹽、硼酸鋰鹽、磷酸鋰鹽，無機(jī)鋰鹽水溶液作電解質(zhì)應(yīng)用于鋰離子二次電池，其平均電壓較低。若以(LiN(CF3SO2)2)為鋰鹽溶于有機(jī)溶劑中，應(yīng)用于鋰離子二次電池中，電池電壓可大大提高。其中，含有LiPF6的有機(jī)電解液顯示出導(dǎo)電率高、穩(wěn)定好的電化學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)。LiPF6成為目前商業(yè)化的主要電解液的導(dǎo)電鋰鹽，但其價(jià)格較貴，且P-F鍵易水解斷裂使其抗熱和抗水解性能不夠理想。(CF3SO2)2NLi用作鋰離子電池有機(jī)電解質(zhì)鋰鹽，具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性和電導(dǎo)率,而且在較高的電壓下對(duì)鋁集液體沒有腐蝕作用。用EC／D
4、MC配制成1mol/L電解質(zhì)溶液，電導(dǎo)率可達(dá)1.0×10-2S/cm。在－30℃下電導(dǎo)率還在10-3S/cm以上，這對(duì)于軍事應(yīng)用極為重要[3]。1.2合成室溫離子液體離子液體(RoomTemperaturelonicLiquid，RTIL)，也稱為室溫熔融鹽，是在室溫及相鄰溫度下完全由離子組成的近于室溫下呈液態(tài)的有機(jī)液體。與熔鹽相比，離子液體的熔點(diǎn)低于100℃；與固態(tài)物質(zhì)相比較,它是液態(tài)；與傳統(tǒng)的液態(tài)物質(zhì)相比較，它是離子型，全部由有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)或無機(jī)陰離子組成的鹽類離子液體的性能主要決定于組成的陽(yáng)離子和陰離子，通過分子設(shè)計(jì)可以對(duì)其進(jìn)
5、行調(diào)整。與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比較，離子液體具有一系列突出優(yōu)越特性：1)、幾乎沒有蒸氣壓，這是由于離子液體內(nèi)部存在相當(dāng)大的庫(kù)侖作用力的緣故。不揮發(fā)、無色、無臭，呈弱腐蝕性，無污染，易操作；2)、室溫離子液體具有良好的導(dǎo)電性能，是優(yōu)良的傳熱和傳能介質(zhì)，較高的電化學(xué)穩(wěn)定性，不易燃燒且可重復(fù)使用；3)、特有的反應(yīng)性能，寬液程和低黏度，高熱穩(wěn)定性，獨(dú)特的溶解特性，存在強(qiáng)的靜電場(chǎng)；(4)離子液體具有較大的液相范圍，較好的化學(xué)穩(wěn)定離子液體其呈液態(tài)的溫度區(qū)間大、溶解范圍廣、良好的穩(wěn)定性、電化學(xué)窗口大等優(yōu)點(diǎn)成為了傳統(tǒng)揮發(fā)性溶劑的理想替代品[4]。
6、因其不易揮發(fā)而不易燃易爆，在消除鋰離子電池安全缺陷的應(yīng)用研究中顯示出良好的使用性能。有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)溶劑而解決鋰離子電池的安全性問題。離子液體中的陽(yáng)離子多采用烷基取代的含氮雜環(huán)有機(jī)大離子，如吡啶陽(yáng)離子、咪唑陽(yáng)離子、吡咯陽(yáng)離子等：陰離子經(jīng)常選用全氟取代系列，如六氟化磷(PF6-)、四氟化硼(BF4-)、三氟甲基乙酸根(CF3COO-)、三氟甲基磺酸根(CF3SO3)和二(三氟甲磺酰)亞胺離子(N(CF3SO2)2-，TFSI-)等。這是因?yàn)镕的強(qiáng)拉電子性，可以很好地分散離子中的負(fù)電荷，使得陰陽(yáng)離子之間的庫(kù)侖作用減弱，擴(kuò)大體系的液態(tài)范圍
7、。許多室溫熔鹽電解液體系都基于LiTFSI體系，因?yàn)門FSI-具有較低的晶格能，能顯著降低體系的熔點(diǎn)[5]。離子液體的品種很多，大體可分為3大類：AlCl3型離子液體、非AlCl3型離子液體及其他特殊離子液體。離子液體通常含有一個(gè)雜環(huán)氮原子，理論上存在近億種可能的離子液體，隨著離子液體中陽(yáng)離子和陰離子的變化,離子液體的物理和化學(xué)特性會(huì)在很大范圍內(nèi)相應(yīng)改變。因此，可以根據(jù)需要控制陰陽(yáng)離子的組成和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合成出不同特性的離子液體。如：1）、用于鋰離子電池電解液的季胺鹽類室溫離子液體的合成[6]：R1R2R3N+R4I=R1R2R3R4N
8、+I-，R1R2R3R4NI+LiN(CF3SO2)2=R1R2R3R4N+N(CF3SO2)2-+LiI；2)、N-甲基-N-丙基哌啶-二（三氟甲基磺酰）亞胺鹽離子液體（PP13-TFSI，P-T)[7]：產(chǎn)品經(jīng)2次水
