CN105164777A - 电解质组合物和由其形成的电化学双层电容器 - Google Patents
电解质组合物和由其形成的电化学双层电容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105164777A CN105164777A CN201380072274.5A CN201380072274A CN105164777A CN 105164777 A CN105164777 A CN 105164777A CN 201380072274 A CN201380072274 A CN 201380072274A CN 105164777 A CN105164777 A CN 105164777A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phosphonium
- salt
- edlc
- ococoo
- anion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 207
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 178
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 48
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 251
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 163
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 158
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 3
- -1 carbonic acid ethylidene ester Chemical class 0.000 claims description 114
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 105
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 96
- 150000004714 phosphonium salts Chemical class 0.000 claims description 96
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 72
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 70
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 46
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 38
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 claims description 29
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 29
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 24
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 claims description 22
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 15
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 13
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 claims description 10
- PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N monofluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1 PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IBZJNLWLRUHZIX-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methyl-2h-imidazole Chemical compound CCN1CN(C)C=C1 IBZJNLWLRUHZIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 4
- JJHBVPFPFOAOOG-UHFFFAOYSA-N boric acid;triethyl(methyl)azanium Chemical compound OB(O)O.CC[N+](C)(CC)CC JJHBVPFPFOAOOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims 3
- ROEGPEFCFBNLIS-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl methyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCCCO ROEGPEFCFBNLIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 30
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 57
- 239000002585 base Substances 0.000 description 54
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 52
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 description 42
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 40
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 38
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 35
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 33
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 32
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 32
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 23
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 23
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 22
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 18
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 18
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 17
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 14
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 14
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 13
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Substances C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 10
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 9
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 8
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 7
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 7
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 7
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 101800000021 N-terminal protease Proteins 0.000 description 6
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 6
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 6
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 6
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- VXTFGYMINLXJPW-UHFFFAOYSA-N phosphinane Chemical compound C1CCPCC1 VXTFGYMINLXJPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 101710130550 Class E basic helix-loop-helix protein 40 Proteins 0.000 description 5
- 102100025314 Deleted in esophageal cancer 1 Human genes 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 5
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 5
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- LSMAIBOZUPTNBR-UHFFFAOYSA-N phosphanium;iodide Chemical compound [PH4+].[I-] LSMAIBOZUPTNBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YSMXCCJRHLZHLJ-UHFFFAOYSA-N phospholane Chemical compound C1CCPC1.C1CCPC1 YSMXCCJRHLZHLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 4
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 4
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 description 4
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 4
- 125000004415 heterocyclylalkyl group Chemical group 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 4
- 125000000472 sulfonyl group Chemical group *S(*)(=O)=O 0.000 description 4
- 125000001889 triflyl group Chemical group FC(F)(F)S(*)(=O)=O 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 4-[1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(4-hydroxy-3-prop-2-enylphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical group C1=C(CC=C)C(O)=CC=C1C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C1=CC=C(O)C(CC=C)=C1 QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ANOXEUSGZWSCQL-LOYHVIPDSA-N Cycleanine Chemical compound C([C@H]1N(C)CCC=2C=C(C(=C(OC3=CC=C(C=C3)C[C@H]3N(C)CCC=4C=C(OC)C(OC)=C(C3=4)O3)C=21)OC)OC)C1=CC=C3C=C1 ANOXEUSGZWSCQL-LOYHVIPDSA-N 0.000 description 3
- PEVPVMCJEMVCAS-UHFFFAOYSA-N Cycleanine Natural products COc1cc2CCN(C)C3Cc4ccc(Oc5cccc6CCN(C)C(Cc7ccc(Oc(c1OC)c23)cc7)c56)cc4 PEVPVMCJEMVCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100021650 ER membrane protein complex subunit 1 Human genes 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101000896333 Homo sapiens ER membrane protein complex subunit 1 Proteins 0.000 description 3
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ANOXEUSGZWSCQL-UHFFFAOYSA-N O-Methyl-isochondodendrin Natural products O1C(C2=3)=C(OC)C(OC)=CC=3CCN(C)C2CC(C=C2)=CC=C2OC(C=23)=C(OC)C(OC)=CC=2CCN(C)C3CC2=CC=C1C=C2 ANOXEUSGZWSCQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FBDMTTNVIIVBKI-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2].[Li+] Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2].[Li+] FBDMTTNVIIVBKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007960 acetonitrile Chemical class 0.000 description 3
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 3
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WDGKXRCNMKPDSD-UHFFFAOYSA-N lithium;trifluoromethanesulfonic acid Chemical compound [Li].OS(=O)(=O)C(F)(F)F WDGKXRCNMKPDSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000474 mercury oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N mercury(ii) oxide Chemical compound [Hg]=O UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 3
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 150000004857 phospholes Chemical class 0.000 description 3
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 3
- 125000003375 sulfoxide group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- QBPPRVHXOZRESW-UHFFFAOYSA-N 1,4,7,10-tetraazacyclododecane Chemical class C1CNCCNCCNCCN1 QBPPRVHXOZRESW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MDAXKAUIABOHTD-UHFFFAOYSA-N 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane Chemical class C1CNCCNCCCNCCNC1 MDAXKAUIABOHTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 1H-pyrrole Natural products C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WWUVJRULCWHUSA-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1-pentene Chemical compound CCCC(C)=C WWUVJRULCWHUSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical group NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005800 NiMnCo Inorganic materials 0.000 description 2
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021612 Silver iodide Inorganic materials 0.000 description 2
- 241001061127 Thione Species 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- STUKNTHDFYCZOR-UHFFFAOYSA-N [Ba+2].[O-2].[Li+] Chemical compound [Ba+2].[O-2].[Li+] STUKNTHDFYCZOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 125000003282 alkyl amino group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004414 alkyl thio group Chemical group 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- BHPNXACHQYJJJS-UHFFFAOYSA-N bacteriochlorin Chemical compound N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)CC2)=CC=C1C=C1CCC4=N1 BHPNXACHQYJJJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical group C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical class [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 description 2
- 101150047356 dec-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N dinitrogen pentaoxide Chemical compound [O-][N+](=O)O[N+]([O-])=O ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 125000001434 methanylylidene group Chemical group [H]C#[*] 0.000 description 2
- 238000005442 molecular electronic Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N pentamethylene Natural products C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920001289 polyvinyl ether Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 150000003217 pyrazoles Chemical class 0.000 description 2
- PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N pyridazine Chemical compound C1=CC=NN=C1 PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003235 pyrrolidines Chemical class 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Chemical group 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- BGHCVCJVXZWKCC-UHFFFAOYSA-N tetradecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC BGHCVCJVXZWKCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DTMHTVJOHYTUHE-UHFFFAOYSA-N thiocyanogen Chemical group N#CSSC#N DTMHTVJOHYTUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004169 (C1-C6) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- OFKCFUCRFXSKRV-UHFFFAOYSA-N 1-ethylphosphinane Chemical compound CCP1CCCCC1 OFKCFUCRFXSKRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILDJYBYCHCSGMR-UHFFFAOYSA-N 1-ethylphospholane Chemical compound CCP1CCCC1 ILDJYBYCHCSGMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFILEFCRRKEBFA-UHFFFAOYSA-N 1-phenylphosphinane Chemical compound C1CCCCP1C1=CC=CC=C1 PFILEFCRRKEBFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JYDAZNWPLREYCL-UHFFFAOYSA-N 1-phenylphospholane Chemical compound C1CCCP1C1=CC=CC=C1 JYDAZNWPLREYCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKFYKCYQEWQPTM-UHFFFAOYSA-N 2-azaniumyl-2-(4-fluorophenyl)acetate Chemical compound OC(=O)C(N)C1=CC=C(F)C=C1 JKFYKCYQEWQPTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZMAWJRXKGLWGS-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-[4-(4-methoxyphenyl)-1,3-thiazol-2-yl]-n-(3-methoxypropyl)acetamide Chemical compound S1C(N(C(=O)CCl)CCCOC)=NC(C=2C=CC(OC)=CC=2)=C1 KZMAWJRXKGLWGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SFPSQHKUYOFLDQ-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-1h-phosphole Chemical class CCC1=CC=CP1 SFPSQHKUYOFLDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHNNAWXXUZQSNM-UHFFFAOYSA-N 2-methylbut-1-ene Chemical compound CCC(C)=C MHNNAWXXUZQSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XRUMKPYIPGKNJD-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-1h-phosphole Chemical class C1=CPC(C=2C=CC=CC=2)=C1 XRUMKPYIPGKNJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMUDPLZKKRQECS-UHFFFAOYSA-K 3-[18-(2-carboxyethyl)-8,13-bis(ethenyl)-3,7,12,17-tetramethylporphyrin-21,24-diid-2-yl]propanoic acid iron(3+) hydroxide Chemical compound [OH-].[Fe+3].[N-]1C2=C(C)C(CCC(O)=O)=C1C=C([N-]1)C(CCC(O)=O)=C(C)C1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=C2 BMUDPLZKKRQECS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VAJVGAQAYOAJQI-UHFFFAOYSA-N 3-[18-(2-carboxylatoethyl)-3,8,13,17-tetramethyl-22,23-dihydroporphyrin-21,24-diium-2-yl]propanoate Chemical compound N1C(C=C2C(C)=CC(N2)=CC=2C(=C(CCC(O)=O)C(=C3)N=2)C)=CC(C)=C1C=C1C(C)=C(CCC(O)=O)C3=N1 VAJVGAQAYOAJQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFKRXESVMDBTNQ-UHFFFAOYSA-N 3-[18-(2-carboxylatoethyl)-8,13-bis(1-hydroxyethyl)-3,7,12,17-tetramethyl-22,23-dihydroporphyrin-21,24-diium-2-yl]propanoate Chemical compound N1C2=C(C)C(C(C)O)=C1C=C(N1)C(C)=C(C(O)C)C1=CC(C(C)=C1CCC(O)=O)=NC1=CC(C(CCC(O)=O)=C1C)=NC1=C2 KFKRXESVMDBTNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NCAJWYASAWUEBY-UHFFFAOYSA-N 3-[20-(2-carboxyethyl)-9,14-diethyl-5,10,15,19-tetramethyl-21,22,23,24-tetraazapentacyclo[16.2.1.1^{3,6}.1^{8,11}.1^{13,16}]tetracosa-1(21),2,4,6(24),7,9,11,13,15,17,19-undecaen-4-yl]propanoic acid Chemical compound N1C2=C(C)C(CC)=C1C=C(N1)C(C)=C(CC)C1=CC(C(C)=C1CCC(O)=O)=NC1=CC(C(CCC(O)=O)=C1C)=NC1=C2 NCAJWYASAWUEBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDTAOIUHUHHCMU-UHFFFAOYSA-N 3-methylpent-1-ene Chemical compound CCC(C)C=C LDTAOIUHUHHCMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIVLDFFWTQYGSR-UHFFFAOYSA-N 4,7-dimethyl-[1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CC2=C(C)C=CN=C2C2=C1C(C)=CC=N2 JIVLDFFWTQYGSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRYKBDMLJJLFAB-UHFFFAOYSA-N 4-methylbenzenesulfonic acid;silver Chemical compound [Ag].CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 BRYKBDMLJJLFAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O Chemical compound CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N 0.000 description 1
- ZHDYNXRKIQFXRF-UHFFFAOYSA-N CCP1(C)CCCCC1 Chemical compound CCP1(C)CCCCC1 ZHDYNXRKIQFXRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HGYQEAFQPNKUIC-UHFFFAOYSA-N CP1CCCCC1c1ccccc1 Chemical compound CP1CCCCC1c1ccccc1 HGYQEAFQPNKUIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Chemical group 0.000 description 1
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000572 Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide (NCM) Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N Phenanthrene Natural products C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N Purine Natural products N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000738 acetamido group Chemical group [H]C([H])([H])C(=O)N([H])[*] 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 125000005037 alkyl phenyl group Chemical group 0.000 description 1
- NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N aluminum lithium cobalt(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Co++].[Ni++] NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical class [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012683 anionic precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052789 astatine Inorganic materials 0.000 description 1
- RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N astatine atom Chemical compound [At] RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYOVOXDWRFGKEX-UHFFFAOYSA-N azepine Chemical compound N1C=CC=CC=C1 XYOVOXDWRFGKEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URAPFRVSOJQECJ-UHFFFAOYSA-N benzene chromium Chemical compound [Cr].C1=CC=CC=C1 URAPFRVSOJQECJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVBYPTUGEKVEIJ-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-diol;formaldehyde Chemical compound O=C.OC1=CC=CC(O)=C1 KVBYPTUGEKVEIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003236 benzoyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 210000000476 body water Anatomy 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002837 carbocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- SURLGNKAQXKNSP-DBLYXWCISA-N chlorin Chemical compound C\1=C/2\N/C(=C\C3=N/C(=C\C=4NC(/C=C\5/C=CC/1=N/5)=CC=4)/C=C3)/CC\2 SURLGNKAQXKNSP-DBLYXWCISA-N 0.000 description 1
- 229930002868 chlorophyll a Natural products 0.000 description 1
- NSMUHPMZFPKNMZ-VBYMZDBQSA-M chlorophyll b Chemical group C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C=O)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 NSMUHPMZFPKNMZ-VBYMZDBQSA-M 0.000 description 1
- 229930002869 chlorophyll b Chemical group 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 150000004039 corphins Chemical class 0.000 description 1
- WUPRCGRRQUZFAB-DEGKJRJSSA-N corrin Chemical compound N1C2CC\C1=C\C(CC/1)=N\C\1=C/C(CC\1)=N/C/1=C\C1=NC2CC1 WUPRCGRRQUZFAB-DEGKJRJSSA-N 0.000 description 1
- LYNARWYQOUZXDY-UHFFFAOYSA-N corrole Chemical compound N1C(C=C2NC(=CC=3NC4=CC=3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 LYNARWYQOUZXDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003983 crown ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 1
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000006841 cyclic skeleton Chemical group 0.000 description 1
- 125000001047 cyclobutenyl group Chemical group C1(=CCC1)* 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 229960001760 dimethyl sulfoxide Drugs 0.000 description 1
- KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N diphenyl sulfone Chemical compound C=1C=CC=CC=1S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVQAWSJMUYMNQN-UHFFFAOYSA-N dipyridophenazine Chemical compound C1=CC=C2C3=NC4=CC=CC=C4N=C3C3=CC=CN=C3C2=N1 BVQAWSJMUYMNQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000002355 dual-layer Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229940109738 hematin Drugs 0.000 description 1
- BTIJJDXEELBZFS-QDUVMHSLSA-K hemin Chemical compound CC1=C(CCC(O)=O)C(C=C2C(CCC(O)=O)=C(C)\C(N2[Fe](Cl)N23)=C\4)=N\C1=C/C2=C(C)C(C=C)=C3\C=C/1C(C)=C(C=C)C/4=N\1 BTIJJDXEELBZFS-QDUVMHSLSA-K 0.000 description 1
- 229940025294 hemin Drugs 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000006038 hexenyl group Chemical group 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
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 125000003454 indenyl group Chemical class C1(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000339 iron disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000005956 isoquinolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002678 macrocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005649 metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 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
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical group 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003452 oxalyl group Chemical group *C(=O)C(*)=O 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-SVYQBANQSA-N oxolane-d8 Chemical compound [2H]C1([2H])OC([2H])([2H])C([2H])([2H])C1([2H])[2H] WYURNTSHIVDZCO-SVYQBANQSA-N 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- WQIQNKQYEUMPBM-UHFFFAOYSA-N pentamethylcyclopentadiene Chemical compound CC1C(C)=C(C)C(C)=C1C WQIQNKQYEUMPBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004817 pentamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 125000002255 pentenyl group Chemical group C(=CCCC)* 0.000 description 1
- 150000005041 phenanthrolines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003170 phenylsulfonyl group Chemical group C1(=CC=CC=C1)S(=O)(=O)* 0.000 description 1
- PMOIAJVKYNVHQE-UHFFFAOYSA-N phosphanium;bromide Chemical compound [PH4+].[Br-] PMOIAJVKYNVHQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTKLVWMDKKAGQI-UHFFFAOYSA-O phosphanium;nitrate Chemical compound [PH4+].[O-][N+]([O-])=O MTKLVWMDKKAGQI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- MHEKZRVHRNTHLQ-UHFFFAOYSA-N phosphinan-1-ium iodide Chemical compound [I-].[PH2+]1CCCCC1 MHEKZRVHRNTHLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920006289 polycarbonate film Polymers 0.000 description 1
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 1
- 230000010181 polygamy Effects 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229950003776 protoporphyrin Drugs 0.000 description 1
- 229960005206 pyrazinamide Drugs 0.000 description 1
- IPEHBUMCGVEMRF-UHFFFAOYSA-N pyrazinecarboxamide Chemical compound NC(=O)C1=CN=CC=N1 IPEHBUMCGVEMRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UBQKCCHYAOITMY-UHFFFAOYSA-N pyridin-2-ol Chemical class OC1=CC=CC=N1 UBQKCCHYAOITMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 125000005493 quinolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910021481 rutherfordium Inorganic materials 0.000 description 1
- YGPLJIIQQIDVFJ-UHFFFAOYSA-N rutherfordium atom Chemical compound [Rf] YGPLJIIQQIDVFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 229940045105 silver iodide Drugs 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- RAVDHKVWJUPFPT-UHFFFAOYSA-N silver;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [Ag+].[O-][V](=O)=O RAVDHKVWJUPFPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- PMJMHCXAGMRGBZ-UHFFFAOYSA-N subphthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(=N3)N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C3=N1 PMJMHCXAGMRGBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004962 sulfoxyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N technetium atom Chemical compound [Tc] GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 125000000335 thiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005031 thiocyano group Chemical group S(C#N)* 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/122—Ionic conductors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
- C07F9/535—Organo-phosphoranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
- C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
- C07F9/5407—Acyclic saturated phosphonium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
- C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
- C07F9/5442—Aromatic phosphonium compounds (P-C aromatic linkage)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
- C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/6568—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus atoms as the only ring hetero atoms
- C07F9/65688—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus atoms as the only ring hetero atoms the ring phosphorus atom being part of a phosphonium compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
- C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/6571—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
- C07F9/6574—Esters of oxyacids of phosphorus
- C07F9/65742—Esters of oxyacids of phosphorus non-condensed with carbocyclic rings or heterocyclic rings or ring systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
- C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/6571—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
- C07F9/6574—Esters of oxyacids of phosphorus
- C07F9/65748—Esters of oxyacids of phosphorus the cyclic phosphorus atom belonging to more than one ring system
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
-
- 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
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Abstract
本发明总体上包括鏻离子液体、盐、组合物和它们在许多应用中的用途，包括但不限于：作为电子装置如记忆装置，包括静态、永久和动态随机访问存储器中的电解质，作为能量存储装置如电池、电化学双层电容器(EDLC)或超级电容器或超电容器、电解电容器中的电解质，作为染料敏化太阳能电池(DSSC)中的电解质，作为燃料电池中的电解质，作为传热介质，以及其他应用。特别地，本发明总体上涉及鏻离子液体、盐、组合物，其中，该组合物表现出热力学稳定性、低挥发性、宽液相线范围、离子电导率和电化学稳定性的优异组合。本发明进一步包括制作这类鏻离子液体、盐、组合物的方法，包括其的操作装置和***。
Description
技术领域
本发明总体上包括基于鏻离子液体、盐、组合物的电解质组合物和它们在许多应用中的用途，包括但不限于：作为电子装置如记忆装置，包括静态、永久和动态随机访问存储器中的电解质，作为能量存储装置如电池、电化学双层电容器(EDLC)或超级电容器(supercapacitor)或超电容器(ultracapacitor)、电解电容器中的电解质，作为染料敏化太阳能电池(DSSC)中的电解质，作为燃料电池中的电解质，作为传热介质、高温反应和/或提取介质，以及其他应用。具体地，本发明涉及鏻离子液体、盐、组合物和具有结构特征的分子，其中，这些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、宽液相线范围和离子电导率。本发明进一步包括制作这种鏻离子液体、盐、组合物和分子的方法以及包括其的操作装置和***。
背景技术
离子液体部分地由于它们广泛的潜在用途和应用而受到显著关注。术语“离子液体”通常用于熔点相对低(在100℃和100℃以下)的盐。在室温下是液体的盐通常称为室温离子液体。早期的研究员采用基于二烷基咪唑鎓盐的离子液体。例如，Wilkes等人在建立电池的尝试中研发了与铝金属阳极和氯阴极一起使用的基于二烷基咪唑鎓盐的离子液体。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是基于吡啶鎓盐，其中N-烷基吡啶鎓和N,N’-二烷基咪唑鎓发现显著用途。吡啶鎓类离子液体(包括N-烷基-吡啶鎓和N,N-二烷基咪唑鎓)和氮类离子液体通常具有限于300℃以下的热力学稳定性，易于蒸馏且在显著低于200℃的温度下往往具有可测量的蒸汽压。这些性质限制它们的有用性以及它们的应用。例如，这种离子液体在后端工序(backendofline)(BEOL)热加工过程中容易分解。此外，这种离子液体也在经常使离子液体经受超过300℃温度的连续热循环的其他传热加工步骤过程中分解。
继续探讨了离子液体的多种性质，且已经考虑了离子液体的另外用途。例如，电化学方法和应用需要电解质来增强多种装置和应用中的电导率。近年来的研究已经在作为常规的溶剂类电解质的可能替代的室温离子液体领域进行。
尽管已经进行了研发，但是显而易见的是，存在对于离子液体、盐和电解质组合物以及可能采用电解质用于电化学双层电容器、锂金属和锂离子电池、燃料电池、染料敏化太阳能电池和分子记忆装置的材料和用途的新研发的持续需要。
发明内容
本发明广泛地包括鏻离子液体、盐、组合物和它们在许多应用中的用途，包括但不限于：作为电子装置如记忆装置，包括静态、永久和动态随机访问存储器中的电解质，作为能量存储装置如电池、电化学双层电容器(EDLC)或超级电容器或超电容器、电解电容器中的电解质，作为染料敏化太阳能电池(DSSC)中的电解质，作为燃料电池中的电解质，作为传热介质、高温反应和/或提取介质，以及其他应用。具体地，本发明涉及鏻离子液体、盐、组合物和具有结构特征的分子，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、宽液相线范围和离子电导率。
一方面，提供了离子液体组合物，其包含：以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中：其中，R1、R2、R3和R4是可选的且各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立地是由2至14个碳原子组成的不同的烷基基团。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4中的至少一个是脂肪族杂环部分。可替代地，R1、R2、R3和R4中的至少一个是芳香族杂环部分。在其他实施方式中，R1和R2相同且由以下组成：四亚甲基磷杂环戊烷(tetramethylenephospholane)、五亚甲基磷杂环己烷(pentamethylenephosphorinane)、四次甲基磷杂环戊烯(tetramethinylphosphole)、磷杂环戊烷(phospholane)或磷杂环己烷(phosphorinane)。在另一个实施方式中，R2、R3和R4相同且由以下组成：磷杂环戊烷、磷杂环己烷或磷杂环戊烯。
在另一个实施方式中，提供了离子液体组合物，包含一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子，其中，该离子液体组合物表现出大于375℃的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围和室温下最高达10mS/cm的离子电导率。
另一方面，本发明包括由鏻类阳离子与合适的阴离子组成的电解质组合物。在一些实施方式中，使用了术语“电解质”或“电解质溶液”或“电解质组合物”或“离子电解质”或“离子导电电解质”或“离子导电组合物”或“离子组合物”并在本文中将其定义为以下的任何一种或多种：(a)离子液体，(b)室温离子液体，(c)溶解在至少一种溶剂中的一种或多种盐；和(d)溶解在至少一种溶剂中与至少一种聚合物一起形成凝胶电解质的一种或多种盐。此外，将一种或多种盐定义为包括：(a)在100℃及以下的温度下是固体的一种或多种盐，和(b)在100℃及以下的温度下是液体的一种或多种盐。
在另一个实施方式中，提供了电解质组合物，且其由以下组成：溶解在溶剂中的一种或多种盐，该一种或多种盐包含以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P(1)，
和一种或多种阴离子，并且其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基，例如但不限于以下所描述的烷基基团。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立地是由1至6个碳原子，更常见地1至4个碳原子组成的烷基基团。盐中的任何一种或多种在100℃及以下的温度下可以是液体或固体。在一些实施方式中，盐由一种阳离子和一种阴离子对组成。在其他实施方式中，盐由一种阳离子和多种阴离子组成。在其他实施方式中，盐由一种阴离子和多种阳离子组成。在进一步的实施方式中，盐由多种阳离子和多种阴离子组成。
在另一个实施方式中，电解质组合物进一步包含一种或多种常规的非鏻盐。在一些实施方式中，该电解质组合物可以由常规的盐组成，并且其中，本文公开的鏻类离子液体或盐是添加剂。在一些实施方式中，电解质组合物由鏻类离子液体或盐和一种或多种常规的盐组成，以1:100至1:1鏻类离子液体或盐：常规的盐范围内的摩尔(或摩尔量)比存在。常规的盐的实例包括但不限于由一种或多种阳离子和一种或多种阴离子组成的盐，该阳离子选自由以下组成的组：四烷基铵，例如(CH3CH2)4N+、(CH3CH2)3(CH3)N+、(CH3CH2)2(CH3)2N+、(CH3CH2)(CH3)3N+、(CH3)4N+、咪唑鎓、吡唑鎓、吡啶鎓、吡嗪鎓、嘧啶鎓、哒嗪鎓、吡咯烷鎓，该阴离子选自由以下组成的组：ClO4 -、BF4 -、CF3SO3 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、(CF3SO2)2N-、(CF3CF2SO2)2N-、(CF3SO2)3C-。在一些实施方式中，一种或多种常规的盐包括但不限于：四氟硼酸四乙基铵(TEABF4)、四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMABF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMIBF4)、1-乙基-1-甲基吡啶鎓四氟硼酸盐(EMPBF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(EMIIm)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(EMIPF6)。在一些实施方式中，一种或多种常规的盐是锂类盐，包括但不限于：六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟代甲磺酸锂或三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li(CF3SO2)2N或LiIm)和双(五氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li(CF3CF2SO2)2N或LiBETI)。
本发明的进一步方面提供了电池，包括：正极、负极、所述正极和负极之间的隔膜；和电解质。该电解质由溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种盐组成，包含：以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子。在一个实施方式中，电解质由具有一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的离子液体组成，其中，离子液体组合物表现出最高达375℃的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围和室温下至少1mS/cm、或至少5mS/cm或至少10mS/cm的离子电导率。在另一个实施方式中，电解质由具有溶解在溶剂中的一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的一种或多种盐组成，其中，该电解质组合物表现出室温下至少5mS/cm、或至少10mS/cm、或至少15mS/cm、或至少20mS/cm、或至少30mS/cm、或至少40mS/cm、或至少50mS/cm或至少60mS/cm的离子电导率。在进一步的方面，鏻电解质表现出与常规的电解质相比降低的可燃性，因此改善了电池操作的安全性。在另外的方面，可以将鏻离子液体或盐用作添加剂来促进固体电解质相间(SEI)层或电极保护层的形成。该SEI层可以拓宽电化学稳定窗口，抑制电池的降解或分解反应，从而改善电池循环寿命。
本发明的进一步方面提供了电化学双层电容器(EDLC)，包含：正极、负极、所述正极和负极之间的隔膜；和电解质。该电解质由溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种盐组成，包含：以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子。在一个实施方式中，电解质由具有一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的离子液体组成，其中，离子液体组合物表现出最高达375℃的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围和室温下至少1mS/cm、或至少5mS/cm或至少10mS/cm的离子电导率。在另一个实施方式中，电解质由具有溶解在溶剂中的一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的一种或多种盐组成，其中，该电解质组合物表现出室温下至少5mS/cm、或至少10mS/cm、或至少15mS/cm、或至少20mS/cm、或至少30mS/cm、或至少40mS/cm、或至少50mS/cm或至少60mS/cm的离子电导率。在进一步的方面，鏻电解质表现出与常规的电解质相比降低的可燃性，因此改善了EDLC操作的安全性。在另外的方面，可以将鏻离子液体或盐用作添加剂来促进固体电解质相间(SEI)层或电极保护层的形成。不受任何特定理论的约束，发明人认为该保护层用于拓宽电化学稳定性窗口，抑制EDLC的降解或分解反应，从而改善EDLC的循环寿命。
本发明的实施方式进一步提供了传热介质，包含溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种盐，包含：一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子，其中，该传热介质表现出在大于375℃温度下的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围。
鏻离子液体组合物和盐可用于形成多种混合式电气装置。例如，在一个实施方式中，提供了一种装置，包括第一电极、第二电极和由溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种盐组成的电解质，包含：以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中，R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子，并且其中，所述电解质电耦合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)组成。
在另一个实施方式中，提供了分子存储装置，其包含工作电极和和配置为提供电容的反电极；和包含以下各项的离子导电组合物：以上通式的一种或多种鏻类阳离子，并且其中，该离子导电组合物电耦合至工作电极和反电极中的至少一个。
在另一个实施方式中，本发明包括包含开关装置、耦合至开关装置的位线(bitline)和字线(wordline)的分子记忆元件以及通过该开关装置可访问的分子存储装置。能够将该分子存储装置放置在两个或更多个离散状态，其中，通过施加至位线和字线的信号将该分子存储装置放置在离散状态中的一个。该分子存储装置包括第一电极、第二电极和所述第一和第二电极之间的鏻类阳离子和合适的阴离子的电解质。
另一个实施方式包括分子记忆阵列，其包括多个分子存储元件，其中，能够将每个分子存储元件放置在两个或更多个离散状态。将多个位线和字线耦合至多个分子存储元件使得每个分子存储元件耦合至至少一条位线和至少一条字线并可由其寻址。
附图说明
通过阅读本发明的详细描述和以下提供的附属权利要求以及通过参考附图，本发明的其他方面、实施方式和优势将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的电化学双层电容器(EDLC)的截面图；
图2A和2B是根据本发明的一个实施方式的EDLC的双极性电极和多单元叠层结构(mutil-cellstackstructure)的截面图；
图3描绘了形成根据本发明的一些实施方式的鏻离子液体的一种反应方案；
图4描绘了形成本发明的鏻离子液体的其他实施方式的另一种反应方案；
图5描绘了形成根据本发明的其他实施方式的鏻离子液体的另一种反应方案；
图6描绘了形成根据本发明的进一步实施方式的鏻离子液体的另一种反应方案；
图7是对根据实施例1制备的鏻离子液体的示例性实施方式进行的热重分析(TGA)图；
图8A描绘了反应方案，且图8B和8C分别示出了根据实施例2制备的鏻离子液体的示例性实施方式的热重分析(TGA)和逸出气体分析(evolvedgasanalysis)(EGA)图；
图9A和9B分别是示出了根据实施例3制备的鏻离子液体的示例性实施方式的热重分析(TGA)和逸出气体分析(EGA)的图；
图10A描绘了反应方案，且图10B示出了如图4和实施例4所描述的制备的鏻离子液体的示例性实施方式的1HNMR谱图；
图11A是反应方案，且图11B是示出了根据实施例5制备的鏻离子液体的示例性实施方式的热重分析(TGA)结果的图；
图12是示出了根据实施例6制备的鏻离子液体的示例性实施方式的热重分析(TGA)结果的图；
图13是示出了根据实施例7制备的鏻离子液体的示例性实施方式的热重分析(TGA)结果的图；
图14A描绘了反应方案，且图14B是示出了根据实施例8制备的鏻离子液体的示例性实施方式的热重分析(TGA)结果的图；
图15A和图15B分别示出了如实施例9所描述的制备的鏻盐的示例性实施方式的1H和31PNMR谱图；
图16是示出了根据实施例9制备的鏻盐的示例性实施方式的热重分析(TGA)结果的图；
图17A和图17B分别示出了如实施例10所描述的制备的鏻盐的示例性实施方式的1H和31PNMR谱图；
图18是示出了根据实施例10制备的鏻盐的示例性实施方式的热重分析(TGA)结果的图；
图19A和图19B分别示出了如实施例11所描述的制备的鏻盐的示例性实施方式的1H和31PNMR谱图；
图20是示出了根据实施例11制备的鏻盐的示例性实施方式的热重分析(TGA)结果的图；
图21A和图21B是示出了根据实施例12制备的鏻离子液体的示例性实施方式的差示扫描量热法(DSC)结果的图；
图22描绘了如实施例14所描述的对于在乙腈(ACN)中的鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3作为ACN/盐体积比的函数的离子电导率；
图23描绘了如实施例15所描述对于在碳酸亚丙基酯(PC)中的鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3作为PC/盐体积比的函数的离子电导率；
图24描绘了与如实施例42-45中所描述的作为与处于碳酸亚丙基酯中铵盐相比，鏻盐的摩尔浓度的函数的离子电导率；
图25描绘了如实施例46所描述的对于乙腈、乙腈与1.0M铵盐和乙腈与1.0M鏻盐作为温度的函数的蒸汽压；
图26示出了如实施例51所描述的在-30至60℃的不同温度下鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3对EC:DEC1:1中的1.0MLiPF6的离子电导率的影响；
图27示出了如实施例52所描述的在20至90℃的不同温度下鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3对EC:DEC1:1中的1.0MLiPF6的离子电导率的影响；
图28是如实施例53所描述的根据本发明的一个实施方式的EDLC纽扣电池的截面图；
图29示出了如实施例53所描述的具有处于碳酸亚丙基酯中的1.0M鏻盐-(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2CF3F3的纽扣电池的充电-放电曲线；
图30A是如实施例54-57所描述的根据本发明的一个实施方式的EDLC袋装电池的截面图；
图30B示出了如实施例54-57所描述的根据本发明的一个实施方式的EDLC袋装电池的制造过程；
图31A示出了如实施例54-57所描述的具有处于碳酸亚丙基酯中的1.0M鏻盐-(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2CF3F3的袋装电池的充电-放电曲线；
图31B示出了如实施例54-57所描述的用银参比电极测量的正和负碳电极处的解析的电极电位(resolvedelectrodepotential)；
图32是如实施例58所描述的根据本发明的一个实施方式的EDLC圆柱状电池的分解图；
图33示出了如实施例58所描述的具有处于碳酸亚丙基酯中的1.0M鏻盐-(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2CF3F3的圆柱状电池的充电-放电曲线；
图34示出了如实施例59-61所描述的与处于碳酸亚丙基酯中的铵盐相比，具有1.0M鏻盐的袋装电池在2.7V和70℃下的电容保持率；以及
图35示出了如实施例62所描述的与处于碳酸亚丙基酯中的铵盐相比，具有1.0M鏻盐的袋装电池在不同温度下的电容保持率。
具体实施方式
概述
本发明总体上涉及鏻离子液体、盐、和组合物以及它们在许多应用中的用途。
一般描述
本发明包括新型鏻离子液体、盐、组合物和它们在许多应用中的用途，包括但不限于：作为电子装置如记忆装置，包括静态、永久和动态随机访问存储器中的电解质，作为电池、电化学双层电容器、电解电容器、燃料电池、染料敏化太阳能电池和电致变色装置中的电解质。另外的应用包括用作传热介质、高温反应和/或提取介质，以及其他应用。具体地，本发明涉及鏻离子液体、盐、组合物和具有结构特征的分子，其中，该组合物表现出以下的至少两种或更多种的期望组合：热力学稳定性、低挥发性、宽液相线范围、离子电导率和电化学稳定性。本发明进一步包括制作这种鏻离子液体、组合物和分子的方法以及包括其的操作装置和***。
另一方面，本发明的实施方式提供了具有由溶解在溶剂中的鏻离子液体组合物或一种或多种盐组成的电解质的装置。另一方面，本发明的实施方式提供了包括由溶解在溶剂中的鏻离子液体组合物或一种或多种盐组成的电解质的电池。在进一步的方面，本发明的实施方式提供了包括由溶解在溶剂中的鏻离子液体组合物或一种或多种盐组成的电解质的电化学双层电容器(EDLC)。
该鏻离子液体组合物的有利性质使它们特别适用于作为电子装置、电池、EDLC、燃料电池、染料敏化太阳能电池(DSSC)和电致变色装置中的电解质的应用。
在本发明的进一步的方面，提供了由溶解在溶剂中的鏻离子液体组合物或一种或多种盐组成的传热介质。本发明的组合物的有利性质非常适合作为传热介质，且在其中采用传热介质的过程和***(如热提取(heatextraction)过程和高温反应)中是有用的。
定义
如本文所使用的且除非另外指出，否则使用术语“电解质”或“电解质溶液”或“电解质组合物”或“离子电解质”或“离子导电电解质”或“离子导电组合物”或“离子组合物”并在本文中将其定义为以下的任何一种或多种：(a)离子液体，(b)室温离子液体，(c)溶解在至少一种溶剂中的一种或多种盐，和(d)溶解在至少一种溶剂中与至少一种聚合物一起形成凝胶电解质的一种或多种盐。此外，将一种或多种盐定义为包括：(a)在100℃及以下的温度下是固体的一种或多种盐，和(b)在100℃及以下的温度下是液体的一种或多种盐。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“酰基”是指其中羧基基团的OH被一些其他的取代基(RCO-)(如本文描述为“R”的取代基)置换了的有机酸基团。实例包括但不限于卤素、乙酰基和苯甲酰基。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“烷氧基基团”意指-O-烷基基团，其中，烷基如本文所定义。烷氧基基团可以是未取代的或被一个、两个或三个合适的取代基取代。优选地，烷氧基基团的烷基链在长度上是1至6个碳原子，例如，在本文中称为“(C1-C6)烷氧基”。
如本文所使用的且除非另外指出，否则“烷基”本身或作为另一个取代基的一部分是指通过从母体烷烃、烯烃或炔烃的单个碳原子除去一个氢原子衍生的饱和的或不饱和的、支链的、直链的或环状的单价烃自由基。还包括在烷基基团的定义内的是环烷基基团如C5、C6或其他环，和具有氮、氧、硫或磷的杂环(杂环烷基)。烷基还包括杂烷基，其中杂原子硫、氧、氮、磷以及硅在某些实施方式中发现特别的用途。烷基基团可以被R基团可选地取代，在以下所描述的每个位置独立地选择。
烷基基团的实例包括但不限于(C1-C6)烷基基团，如甲基、乙基、丙基、异丙基、2-甲基-1-丙基、2-甲基-2-丙基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-3-丁基、2,2-二甲基-1-丙基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2,2-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、2-乙基-1-丁基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基和己基以及更长的烷基基团如庚基和辛基。
术语“烷基”确切地旨在包括具有任何程度或水平的饱和度的基团，即，仅具有碳-碳单键的基团、具有一个或多个碳-碳双键的基团、具有一个或多个碳-碳三键的基团和具有碳-碳单、双和三键的混合物的基团。当意在指饱和度的特定水平时，使用表达“烷烃基”、“烯烃基”和“炔烃基”。
“烷烃基”本身或作为另一个取代基的一部分是指通过从母体烷烃的单个碳原子除去一个氢原子衍生的饱和的支链、直链或环状烷基基团。如以上所描述的，包括“杂烷烃基”。
“烯烃基”本身或作为另一个取代基的一部分是指通过从母体烯烃的单个碳原子除去一个氢原子衍生的具有至少一个碳-碳双键的不饱和的支链、直链或环状烷基基团。该基团关于双键可以是顺式构象也可以是反式构象。合适的烯烃基基团包括但不限于(C2-C6)烯烃基基团，如乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、丁二烯基、戊二烯基、己二烯基、2-乙基己烯基、2-丙基-2-丁烯基、4-(2-甲基-3-丁烯)-戊烯基。烯烃基基团可以是未取代的或可以被一个或多个独立选择的R基团取代。
“炔烃基”本身或作为另一个取代基的一部分是指通过从母体炔烃的单个碳原子除去一个氢原子衍生的具有至少一个碳-碳三键的不饱和的支链、直链或环状烷基基团。
还包括在“烷基”的定义内的是“取代的烷基”。“取代的”在本文中通常特指“R”，并是指其中一个或多个氢原子被相同或不同的取代基独立置换了的基团。R取代基可以独立地选自但不限于氢、卤素、烷基(包括取代的烷基(烷硫基、烷氨基、烷氧基等)、环烷基、取代的环烷基、杂环烷基和取代的杂环烷基)、芳基(包括取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基)、羰基、醇、氨基、酰胺基(amido)、硝基、醚、酯、醛、磺酰基、亚砜基(sulfoxyl)、氨基甲酰基、酰基、氰基、硫氰基、硅部分、卤素、含硫部分、含磷部分等。在一些实施方式中，如本文所描述的，R取代基包括氧化还原活性部分(ReAM)。在一些实施方式中，可选地，R和R'与它们连接的原子一起形成环烷基(包括杂环烷基)和/或环芳基(包括杂环芳基)，其也可以根据期望被进一步取代。在本文所描绘的结构中，当位置是未取代的时，R是氢。应当注意的是，一些位置可以容许两个或三个取代基R、R'和R”，在该情况中，R、R'和R”基团可以相同或不同。
在一些实施方式中，R基团(子单元)用于调节主体化合物的氧化还原电位。因此，如在以下和本文引用的参考中更全面地描述的，可以将R基团如氧化还原活性子单元添加至大环，特别是卟啉大环以改变它的氧化还原电位。某些优选的取代基包括但不限于4-氯苯基、3-乙酰胺基苯基、2,4-二氯-4-三氟甲基和二茂铁(包括二茂铁衍生物)。当将取代基用于改变氧化还原电位时，优选的取代基提供小于约5伏、优选地小于约2伏、更优选地小于约1伏的氧化还原电位范围。
在某些实施方式中，R基团如美国临时序列号60/687,464的附图和文本所定义和描绘的，通过引用将其结合于此。美国专利号6,212,093；6,728,129；6,451,942；6,777,516；6,381,169；6,208,553；6,657,884；6,272,038；6,484,394；和美国序列号10/040,059；10/682,868；10/445,977；10/834,630；10/135,220；10/723,315；10/456,321；10/376,865中概述了多种合适的前配体(proligand)和络合物以及合适的取代基，通过引用明确地结合上述全部专利，特别是其中描绘的它们的结构和描述，由此明确地将其作为取代基实施方式结合，无论是其中描绘了取代基的特定大环还是进一步的取代衍生物。
本文的“芳基”或语法等效物意指通常包含5至14个碳原子的芳香族单环或多环烃部分(尽管可以制作更大的多环结构)和任何碳环酮、亚胺或它们的硫酮衍生物，其中，具有自由价的碳原子是芳香族环的成员。芳香族基团包括除去了多于两个原子的亚芳基基团和芳香族基团。出于本申请的目的，芳基包括杂芳基。“杂芳基”意指其中指定碳原子中的1至5个被选自氮、氧、硫、磷、硼和硅的杂原子置换的芳香族基团(其中，具有自由价的原子是芳香族环的成员)和任何杂环酮以及它们的硫酮衍生物。因此，杂环包括单环和多环***两者，例如，噻吩基、呋喃基、吡咯基、嘧啶基、吲哚基、嘌呤基、喹啉基、异喹啉基、噻唑基、咪唑基、萘、菲咯啉等。还包括在芳基的定义内的是取代的芳基，具有本文所定义的和以上及本文所概述的一个或多个取代基“R”。例如，包括“全氟芳基”且其是指其中每个氢原子被氟原子置换了的芳基基团。还包括的是草酰基。
如本文所使用的，术语“卤素”是指元素周期表的第VIIA族的电负性元素中的一种(氟、氯、溴、碘和砹)。
术语“硝基”是指-NO2基团。
本文的“氨基基团”或语法等效物意指-NH2、-NHR和-NRR'基团，R和R'独立地如本文所定义。
如本文所使用的，术语“吡啶基”是指其中一个CH单元被氮原子置换了的芳基基团。
如本文所使用的，术语“氰基”是指-CN基团。
如本文所使用的，术语“硫氰基”是指-SCN基团。
术语“亚砜基”是指组成为RS(O)-的基团，其中，R是如本文所定义的取代基，包括烷基(环烷基、全氟烷基等)或芳基(例如，全氟芳基基团)。实例包括但不限于甲基亚砜基、苯基亚砜基等。
术语“磺酰基”是指组成为RSO2-的基团，其中，R是如本文所定义的具有烷基、芳基(包括环烷基、全氟烷基或全氟芳基基团)的取代基。实例包括但不限于甲基磺酰基、苯基磺酰基、对-甲苯磺酰基等。
术语“氨基甲酰基”是指组成为R(R')NC(O)-的基团，其中，R和R'如本文所定义，实例包括但不限于N-乙基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基等。
术语“酰胺基”是指组成为R1CONR2-的基团，其中，R1和R2是如本文所定义的取代基。实例包括但不限于乙酰胺基、N-乙基苯甲酰胺基等。
术语“亚胺”是指＝NR。
在某些实施方式中，当例如通过“M”或“Mn”特指金属时，其中，n是整数，认为该金属可以与反离子相结合。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“电流测定装置”是能够测量电化学电池中产生的电流(作为应用特定场电位(“电压”)的结果)的装置。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“芳氧基基团”意指-O-芳基基团，其中，芳基如本文所定义。芳氧基基团可以是未取代的或可以被一个或两个合适的取代基取代。优选地，芳氧基基团的芳环是单环，其中，该环包含6个碳原子，在本文中称为“(C6)芳氧基”。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“苄基”意指-CH2-苯基。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“羰基”基团是式-C(O)-的二价基团。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“库伦测量装置”是能够测量应用电势场(potentialfield)(“电压”)至电化学电池的过程中产生的净电荷的装置。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“氰基”是指-CN基团。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“不同的和可区分的”当涉及两种或更多种氧化态时，意指实体(原子、分子、聚集体、子单元等)上的净电荷可以以两种不同的状态存在。当状态之间的差值大于室温下的热能时，则这些状态是“可区分的”。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“E1/2”是指通过E＝E0+(RT/nF)ln(Dox/Dred)所定义的氧化还原过程的表观电位(formalpotential)(E0)的实际定义，其中，R是气体常数，T是以K(开尔文)计的温度，n是该过程中涉及的电子数，F是法拉第常数(96,485库仑/摩尔)，Dox是氧化物质的扩散系数以及Dred是还原物质的扩散系数。
如本文所使用的且除非另外指出，否则当用于提及存储分子和/或存储介质和电极时，术语“电耦合”是指该存储介质或分子和电极之间的结合使得电子从存储介质/分子移动至电极或从电极移动至存储介质/分子，从而改变存储介质/分子的氧化态。电耦合可以包括存储介质/分子和电极之间的直接共价连接、间接共价耦合(例如，通过连接基)、存储介质/分子和电极之间的直接或间接离子键合或其他键合(例如，疏水键合)。此外，可能不要求实际的键合，且可以简单地将存储介质/分子与电极表面接触。电极和存储介质/分子之间也没有必要存在任何接触，其中电极充分地接近存储介质/分子以允许介质/分子和电极之间的电子隧道效应(electrontunneling)。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“电化学电池”最小限度地由参比电极、工作电极、氧化还原反应介质(例如，存储介质)以及如果需要，用于提供电极之间和/或电极和介质之间的导电性的一些装置(例如，电介质)组成。在一些实施方式中，电介质是存储介质的组分。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“电极”是指能够输送电荷(例如，电子)至存储分子和/或由存储分子输送电荷(例如，电子)的任何介质。优选的电极是金属或导电有机分子。可以将电极制造为实际地任何2维或3维形状(例如，离散的线、衬垫、平面、球体、圆柱体等)。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“固定电极”旨在反映电极基本上稳定且相对于存储介质不可移动的事实。即，以基本上彼此固定的几何关系布置电极和存储介质。当然应当认识到的是，由于介质随热变化的膨胀和收缩或由于包含电极和/或存储介质的分子的构象变化，关系稍微改变。然而，总体的空间布置基本保持不变。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“连接基”是用于耦合两种不同的分子、分子的两个子单元或耦合分子至基底的分子。
本文所描述的许多化合物利用本文中通常描绘为“R”的取代基。合适的R基团包括但不限于氢、烷基、醇、芳基、氨基、酰胺基、硝基、醚、酯、醛、磺酰基、硅部分、卤素、氰基、酰基、含硫部分、含磷部分、Sb、亚酰胺基、氨基甲酰基、连接基、连接部分、ReAM和其他子单元。应当注意的是，一些位置可以允许两个取代基R和R'，在该情况中，R和R'基团可以相同或不同，且通常优选的是取代基中的一个是氢。在一些实施方式中，R基团如美国的附图和文本所定义和描绘的。美国专利号6,212,093；6,728,129；6,451,942；6,777,516；6,381,169；6,208,553；6,657,884；6,272,038；6,484,394；和美国序列号10/040,059；10/682,868；10/445,977；10/834,630；10/135,220；10/723,315；10/456,321；10/376,865中概述了多种合适的前配体和络合物以及合适的取代基，通过引用明确地结合其全部，特别是其中描绘的它们的结构和描述，由此明确地将其作为取代基实施方式结合，无论是其中描绘了取代基的特定大环还是进一步的取代衍生物。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“子单元(subunit)”是指分子的氧化还原活性组分。
本发明的鏻离子液体、盐和组合物
如本文详细描述的，本发明的新型鏻离子液体、盐和组合物的实施方式表现出期望的性质，且具体地以下中的至少两种或更多种的组合：高热力学稳定性、低挥发性、宽液相线范围、高离子电导率和宽电化学稳定性窗口。最多至，以及在一些实施方式中，所有这些性质以期望水平在一种组合物中的组合是出人意料且没有预测到的，并提供了超过已知的离子组合物的显著优势。表现出这些性质的本发明的鏻组合物的实施方式使之前不可获得的应用和装置成为可能。
在一些实施方式中，本发明的鏻离子液体包含选定分子量和取代模式的鏻阳离子，与选定的阴离子耦合，以形成具有热力学稳定性、离子电导率、液相线范围和低挥发性性质的可调组合的离子液体。
在一些实施方式中，本文的“离子液体”意指在100℃及以下是液体状态的盐。本文中将“室温”离子液体进一步定义为其在室温及以下是液体状态。
在其他实施方式中，使用了术语“电解质”或“电解质溶液”或“电解质组合物”或“离子电解质”或“离子导电电解质”或“离子导电组合物”或“离子组合物”并在本文中将其定义为以下中的任何一种或多种：(a)离子液体，(b)室温离子液体，(c)溶解在至少一种溶剂中的一种或多种盐，和(d)溶解在至少一种溶剂中与至少一种聚合物一起形成凝胶电解质的一种或多种盐。此外，将一种或多种盐定义为包括：(a)在100℃及以下的温度下是固体的一种或多种盐，和(b)在100℃及以下的温度下是液体的一种或多种盐。
在一些实施方式中，本发明包括表现出最高至约400℃的温度以及更常见地最高至约375℃的温度的热力学稳定性的鏻离子液体和鏻电解质。表现出最高至这么高温度的热稳定性是重大进展，并允许在宽范围的应用中使用本发明的鏻离子液体。本发明的鏻离子液体和鏻电解质的实施方式进一步表现出室温下至少1mS/cm、或至少5mS/cm、或至少10mS/cm、或至少15mS/cm、或至少20mS/cm、或至少30mS/cm、或至少40mS/cm、或至少50mS/cm或至少60mS/cm的离子电导率。本发明的鏻离子液体和鏻电解质的实施方式表现出比它们的氮类类似物低约20％的挥发性。高热稳定性、高离子电导率、宽液相线范围和低挥发性的该组合是高度令人希望的和出人意料的。通常，在现有技术中，发现离子液体的热稳定性和离子电导率表现出相反的关系。
在一些实施方式中，鏻离子液体和鏻电解质由具有最高至500道尔顿的分子量的阳离子组成。在其他实施方式中，鏻离子液体和鏻电解质由具有用于在较低热稳定性范围下的离子液体的200至500道尔顿范围内的分子量的阳离子组成。
本发明的鏻离子组合物由以下通式的鏻类阳离子组成：
R1R2R3R4P(1)，
其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基。在一些实施方式中，其中，阳离子由开链组成。
在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立地是烷基基团。在一个实施方式中，烷基基团中的至少一种与另外两种不同。在一个实施方式中，烷基基团都不是甲基。在一些实施方式中，烷基基团由2至7个碳原子，更常见地1至6个碳原子组成。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立地是由2至14个碳原子组成的不同的烷基基团。在一些实施方式中，烷基基团不包含支链。在一个实施方式中，R1＝R2是脂肪族杂环部分。可替代地，R1＝R2是芳香族杂环部分。
在一些实施方式中，R1或R2由苯基或取代的烷基苯基组成。在一些实施方式中，R1和R2相同且由四亚甲基(磷杂环戊烷)或五亚甲基(磷杂环己烷)组成。可替代地，R1和R2相同且由四次甲基(磷杂环戊烯)组成。在进一步的实施方式中，R1和R2相同且由磷杂环戊烷或磷杂环己烷组成。此外，在另一个实施方式中，R2、R3和R4相同且由磷杂环戊烷、磷杂环己烷或磷杂环戊烯组成。
在一些实施方式中，选择R1、R2、R3和R4中的至少一个、多个或全部使得每一个都不包含与以下描述的氧化还原活性分子(ReAM)反应的官能团。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4中的至少一个、多个或全部不包含卤化物、金属或O、N、P、或Sb。
在一些实施方式中，烷基基团包含1至7个碳原子。在其他实施方式中，所有烷基基团的总碳原子是12个以下。在其他的实施方式中，烷基基团各自独立地由1至6个碳原子，更通常地1至5个碳原子组成。
在另一个实施方式中，提供了鏻离子组合物，且其由以下组成：溶解在溶剂中的一种或多种盐，该一种或多种盐包含以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P(1)，
和一种或多种阴离子，并且其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基，例如但不限于以下所描述的烷基基团。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立地是由1至6个碳原子，更常见地1至4个碳原子组成的烷基基团。在一些实施方式中，一个或多个R基团中的一个或多个氢原子被氟取代。盐中的任何一种或多种在100℃及以下的温度下可以是液体或固体。在一些实施方式中，盐由一种阳离子和一种阴离子组成。在其他实施方式中，盐由一种阳离子和多种阴离子组成。在其他实施方式中，盐由一种阴离子和多种阳离子组成。在进一步的实施方式中，盐由多种阳离子和多种阴离子组成。合适溶剂的示例性实施方式包括但不限于以下的一种或多种：乙腈、碳酸亚乙基酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸亚丁基酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙甲酯(EMC)或碳酸甲乙酯(MEC)、丙酸甲酯(MP)、氟代碳酸亚乙基酯(FEC)、氟苯(FB)、碳酸亚乙烯基酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙基酯(VEC)、苯基碳酸亚乙基酯(PhEC)，丙基甲基碳酸酯(PMC)、二乙氧基乙烷(DEE)、二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)和γ-戊内酯(GVL)。
在一个示例性的实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在另一个示例性的实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在再一个示例性的实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在另外的示例性实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在进一步的示例性实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在另外的示例性实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在另外的示例性实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在另一个示例性的实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在进一步的示例性实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在再一个示例性的实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
在又一个示例性的实施方式中，鏻阳离子由下式组成：
另一个实施例提供了由下式组成的鏻阳离子：
进一步提供的是由下式组成的鏻阳离子：
在一些实施方式中，合适的鏻阳离子的实例包括但不限于：二-正丙基乙基鏻；正丁基正丙基乙基鏻；正己基正丁基乙基鏻等。
在其他实施方式中，合适的鏻阳离子的实例包括但不限于：乙基磷杂环戊烷；正丙基磷杂环戊烷；正丁基磷杂环戊烷；正己基磷杂环戊烷；和苯基磷杂环戊烷。
在进一步的实施方式中，合适的鏻阳离子的实例包括但不限于：乙基磷杂环戊烯；正丙基磷杂环戊烯；正丁基磷杂环戊烯；正己基磷杂环戊烯；和苯基磷杂环戊烯。
在再一个实施方式中，合适的鏻阳离子的实例包括但不限于：1-乙基磷杂环己烷；正丙基磷杂环己烷；正丁基磷杂环己烷；正己基磷杂环己烷；和苯基磷杂环己烷。
本发明的鏻离子液体或盐由阳离子和阴离子组成。本领域的技术人员将要了解的是，存在各种可能的阳离子和阴离子组合。本发明的鏻离子液体或盐包含以上所描述的阳离子与通常选自易于与以下通式的试剂或溶剂离子交换的化合物的阴离子：
C+A-，
其中，C+是阳离子以及A+是阴离子。在有机溶剂的情况中，C+优选地是Li+、K+、Na+、NH4 +或Ag+。在水性溶剂的情况中，C+优选地是Ag+。
可以选择许多阴离子。在一个优选的实施方式中，阴离子是双-全氟甲基磺酰基酰亚胺。合适的阴离子的示例性实例包括但不限于以下的任何一种或多种：NO3 -、O3SCF3 -、N(SO2CF3)2 -、PF6 -、O3SC6H4CH3 -、O3SCF2CF2CF3 -、O3SCH3 -、I-、C(CN)3 -、-O3SCF3、-N(SO2)2CF3、CF3BF3 -、-O3SCF2CF2CF3、SO4 2-、-O2CCF3、-O2CCF2CF2CF3或-N(CN)2。
在一些实施方式中，本发明的鏻离子液体或盐由单一的阳离子-阴离子对组成。可替代地，可以使用两种或更多种鏻离子液体或盐形成常见的二元体系(binary)、混合的二元体系、常见的三元体系(ternary)、混合的三元体系等。对于每种组分阳离子和每种组分阴离子，二元体系、三元体系等的组成范围包括1ppm至最多999,999ppm。在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的一种或多种盐组成，且该盐在100℃的温度下可以是液体或固体。在一些实施方式中，盐由单一的阳离子-阴离子对组成。在其他实施方式中，盐由一种阳离子和多种阴离子组成。在其他实施方式中，盐由一种阴离子和多种阳离子组成。在又其他的实施方式中，盐由多种阳离子和多种阴离子组成。
与其同时提交的共同未决美国专利申请序列号(代理人案卷号057472-058)中进一步描述了根据本发明的一些实施方式的电解质组合物，通过引用将其全部公开结合于此。
在一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表1A和1B所示的阳离子和阴离子组合组成。在另一个优选的实施方式中，鏻电解质由以下表1C、1D、1E和1F所示的阳离子和阴离子组合组成。简洁起见，已经省略了式中的电荷标记。
表1示出了具有常见阳离子的阴离子二元体系的实例：
表1A
表1B示出了阳离子和阴离子组合的实例：
表1B
在另一个实施方式中，鏻电解质由具有以下表1C-1至1C-3所示的阳离子的盐组成：
表1C-1：
表1C-2：
表1C-3：
在另一个实施方式中，鏻电解质由具有以下表1D-1至1D-4所示的阴离子的盐组成：
表1D-1：
表1D-2：
表1D-3：
表1D-4：
在另一个实施方式中，鏻电解质组合物由具有以下表1E-1至1E-4所示的阳离子和阴离子组合的盐组成：
表1E-1
表1E-2
表1E-3
表1E-4
在一些实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：下式中的一种或多种阳离子：
P(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)4-x-y(x、y＝0至4；x+y≤4)、
P(CF3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)4-x-y(x、y＝0至4；x+y≤4)、
P(-CH2CH2CH2CH2-)(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)2-x-y(x、y＝0至2；x+y≤2)、
P(-CH2CH2CH2CH2CH2-)(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)2-x-y(x、y＝0至2；x+y≤2)，
和下式中的一种或多种阴离子：
(CF3)xBF4-x(x＝0至4)、
(CF3(CF2)n)xPF6-x(n＝0至2；x＝0至4)、
(-OCO(CH2)nCOO-)(CF3)xBF2-x(n＝0至2；x＝0至2)、
(-OCO(CF2)nCOO-)(CF3)xBF2-x(n＝0或2；x＝0至2)、
(-OCO(CH2)nCOO-)2B(n＝0至2)、
(-OCO(CF2)nCOO-)2B(n＝0至2)、
(-OOR)x(CF3)BF3-x(x＝0至3)、
(-OCOCOCOO-)(CF3)xBF2-x(x＝0至2)、
(-OCOCOCOO-)2B、
(-OSOCH2SOO-)(CF3)xBF2-x(x＝0至2)、
(-OSOCF2SOO-)(CF3)xBF2-x(x＝0至2)、
(-OCOCOO-)x(CF3)yPF6-2x-y(x＝1至3；y＝0至4；2x+y≤6)。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：下式中的一种或多种阳离子：
P(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)4-x-y(其中，x、y＝0至4；x+y≤4)；
和
下式中的一种或多种阴离子：
(CF3)xBF4-x(其中，x＝0至4)、
(CF3(CF2)n)xPF6-x(其中，n＝0至2；x＝0至4)、
(-OCO(CH2)nCOO-)(CF3)xBF2-x(其中，n＝0至2；x＝0至2)、
(-OCO(CH2)nCOO-)2B(其中，n＝0至2)、
(-OSOCH2SOO-)(CF3)xBF2-x(其中，x＝0至2)、
(-OCOCOO-)x(CF3)yPF6-2x-y(x＝1至3；y＝0至4；2x+y≤6)。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：下式中的一种或多种阳离子：
P(-CH2CH2CH2CH2-)(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)2-x-y(其中，x、y＝0至2；x+y≤2)、
P(-CH2CH2CH2CH2CH2-)(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)2-x-y(其中，x、y＝0至2；x+y≤2)；
和
下式中的一种或多种阴离子：
(CF3)xBF4-x(其中，x＝0至4)、
(CF3(CF2)n)xPF6-x(其中，n＝0至2；x＝0至4)、
(-OCO(CH2)nCOO-)(CF3)xBF2-x(其中，n＝0至2；x＝0至2)、
(-OCO(CH2)nCOO-)2B(其中，n＝0至2)、
(-OSOCH2SOO-)(CF3)xBF2-x(其中，x＝0至2)、
(-OCOCOO-)x(CF3)yPF6-2x-y(x＝1至3；y＝0至4；2x+y≤6)。
在一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由选自由以下组成的组中的一种或多种阴离子组成：PF6、(CF3)3PF3、(CF3)4PF2、(CF3CF2)4PF2、(CF3CF2CF2)4PF2、(-OCOCOO-)PF4、(-OCOCOO-)(CF3)3PF、(-OCOCOO-)3P、BF4、CF3BF3、(CF3)2BF2、(CF3)3BF、(CF3)4B、(-OCOCOO-)BF2、(-OCOCOO-)BF(CF3)、(-OCOCOO-)(CF3)2B、(-OSOCH2SOO-)BF2、(-OSOCF2SOO-)BF2、(-OSOCH2SOO-)BF(CF3)、(-OSOCF2SOO-)BF(CF3)、(-OSOCH2SOO-)B(CF3)2、(-OSOCF2SOO-)B(CF3)2、CF3SO3、(CF3SO2)2N、(-OCOCOO-)2PF2、(CF3CF2)3PF3、(CF3CF2CF2)3PF3、(-OCOCOO-)2B、(-OCO(CH2)nCOO-)BF(CF3)、(-OCOCR2COO-)BF(CF3)、(-OCOCR2COO-)B(CF3)2、(-OCOCR2COO-)2B、CF3BF(-OOR)2、CF3B(-OOR)3、CF3B(-OOR)F2、(-OCOCOCOO-)BF(CF3)、(-OCOCOCOO-)B(CF3)2、(-OCOCOCOO-)2B、(-OCOCR1R2CR1R2COO-)BF(CF3)和(-OCOCR1R2CR1R2COO-)B(CF3)2；并且其中，R、R1和R2各自独立地是H或F。
在一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：下式的阳离子：(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+和下式中的任何一种或多种的阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：式(CH3)(CH3CH2)3P+的阳离子和下式中的任何一种或多种阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：式(CH3CH2CH2)(CH3CH2)3P+的阳离子和下式中的任何一种或多种阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：式(CH3CH2CH2)3(CH3)P+的阳离子和下式中的任何一种或多种阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：式(CH3CH2CH2)3(CH3CH2)P+的阳离子和下式中的任何一种或多种阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：式(CH3CH2CH2)2(CH3CH2)(CH3)P+的阳离子和下式中的任何一种或多种阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在另一个实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：式(CH3CH2)4P+的阳离子和下式中的任何一种或多种阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在进一步的实施方式中，鏻电解质由溶解在溶剂中的盐组成，其中，该盐由以下组成：1:3:1摩尔比的式(CH3CH2CH2)(CH3)3P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)2(CH3)P的阳离子和下式中的任何一种或多种阴离子：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合。
在一些实施方式中，阴离子由100/1至1/1范围内的[BF4 -]：[CF3BF3 -]摩尔比的浓度的BF4 -和CF3BF3 -的混合物组成。在其他实施方式中，阴离子由100/1至1/1范围内的[PF6 -]：[CF3BF3 -]摩尔比的浓度的PF6 -和CF3BF3 -的混合物组成。在还要进一步的实施方式中，阴离子由100/1至1/1范围内的[PF6 -]：[BF4 -]摩尔比的浓度的PF6 -和BF4 -的混合物组成。
在另一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表2所示的阳离子和阴离子组合组成：
表2
在另一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表3所示的阳离子和阴离子组合组成：
表3
在进一步优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表4所示的阳离子和阴离子组合组成：
表4
在再进一步优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表5所示的阳离子和阴离子组合组成：
表5
在另一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表6所示的阳离子和阴离子组合组成：
表6
在另一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表7所示的阳离子和阴离子组合组成：
表7
在另一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表8所示的阳离子和阴离子组合组成：
表8
在另一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表9所示的阳离子和阴离子组合组成：
表9
在另一个优选的实施方式中，鏻离子液体组合物由以下表10所示的阳离子和阴离子组合组成：
表10
另外优选的实施方式包括由以下表11所示的阳离子和阴离子组合组成的鏻离子液体组合物：
表11
提供了由以下表12所示的阳离子和阴离子组合组成的鏻离子液体组合物的进一步优选的实施方式：
表12
另一个优选的示例性实施方式包括由以下表13所示的阳离子和阴离子组合组成的鏻离子液体组合物：
表13
在一些实施方式中，合适的鏻离子液体组合物的进一步实例包括但不限于：二-正丙基乙基甲基鏻双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正丁基正丙基乙基甲基鏻双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正己基正丁基乙基甲基鏻双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺等。
合适的鏻离子液体组合物的示出性实例进一步包括但不限于：1-乙基-1-甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正丙基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正丁基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正己基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；和苯基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺。
在另一个实施方式中，合适的鏻离子液体组合物的实例包括但不限于：1-乙基-1-甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正丙基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正丁基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正己基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；和苯基甲基鏻杂环戊烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺。
合适的鏻离子液体组合物的进一步示例性实施方式包括但不限于：1-乙基-1-甲基磷杂环己烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正丙基甲基磷杂环己烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正丁基甲基磷杂环己烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；正己基甲基磷杂环己烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺；和苯基甲基磷杂环己烷双-(三氟甲基磺酰基)酰亚胺。
根据一些实施方式，本发明的鏻离子液体还可以由一种或多种固体形成或由固体和液体形成共晶体(eutectic)。在该情况中，术语“离子液体”进一步定义为包括作为由离子固体或由离子液体和离子固体(如二元体系、三元体系等)形成的共晶体的离子液体。
氧化还原活性分子
可以采用本文描述的本发明的鏻离子液体合成宽范围的混合组件和/或装置，如例如记忆装置和元件。在一个示例性的实施方式中，本文的鏻离子液体用于形成其中将信息储存在氧化还原活性信息存储分子中的分子记忆装置。
本文的术语“氧化还原活性分子(ReAM)”意在指能够，例如通过应用合适的电压被氧化或还原的分子或分子的组分。如以下所描述的，ReAM可以包括但不限于大环(包括卟啉和卟啉衍生物)以及非大环化合物，并包括夹层化合物(sandwichcompound)，例如，如本文所描述的。在某些实施方式中，ReAM可以包含多个子单元，例如，在二元组(dyad)或三元组(triad)的情况中。ReAM可以包括二茂铁、Bipys、PAH、紫碱(viologen)等。一般来说，如以下所描述的，存在几种类型的可用于本发明的ReAM，所有都是基于多配位的前配体(polydentateproligand)，包括大环和非大环部分。美国专利号6,212,093；6,728,129；6,451,942；6,777,516；6,381,169；6,208,553；6,657,884；6,272,038；6,484,394；和U.S.S.N10/040,059；10/682,868；10/445,977；10/834,630；10/135,220；10/723,315；10/456,321；10/376,865中概述了多种合适的前配体和络合物以及合适的取代基；通过引用明确地结合其全部，特别是其中描绘的其结构和描述。
合适的前配体分为两个类别：使用氮、氧、硫、碳或磷原子(取决于金属离子)作为配位原子(通常在文献中称为西格马(σ)供体)的配体和有机金属配体如茂金属配体(通常在文献中称为pi(π)供体，以及本文中描绘为Lm)。
此外，单个ReAM可以具有两种或更多种氧化还原活性。例如，美国公开号2007/0108438的图13A示出了两种氧化还原活性子单元、卟啉(在金属不存在下示出)和二茂铁。类似地，将夹层配位化合物视为单个ReAM。这与其中这些ReAM作为单体聚合的情况相区别。此外，本发明的金属离子/络合物可以与本文没有通常描绘的反离子结合。
大环配体
在一个实施方式中，ReAM是大环配体，其包括大环前配体和大环络合物两者。本文的“大环前配体”意指环状化合物，其包含定向的供体原子(有时在本文中称为“配位原子”)，使得它们可以结合至金属离子且其足够大以环绕金属原子。一般来说，供体原子是杂原子，包括但不限于氮、氧和硫，前者是尤其优选的。然而，本领域的技术人员将要了解的是，不同的金属离子优先地结合至不同的杂原子，因此使用的杂原子可以取决于需要的金属离子。此外，在一些实施方式中，单个大环可以包含不同类型的杂原子。
“大环络合物”是具有至少一个金属离子的大环前配体；在一些实施方式中，大环络合物包含单个金属离子，尽管如以下所描述的，也考虑了多核络合物，包括多核的大环络合物。
在本发明中发现了各种各样的大环配体的用途，包括电子共轭的那些和可能非电子共轭的那些；然而，本发明的大环配体优选地具有至少一个，以及优选地两个或更多个氧化态，其中4、6和8氧化态具有特别意义。
美国公开号2007/0108438的图11和14示出和描述了合适的大环配体的广泛示意图，除图11和14之外通过引用将其全部结合于此。在该实施方式中，大致基于卟啉，考虑了所有的16元环(当–X—部分包含单个原子，或碳或杂原子时)、17元环(其中，–X—部分中的一个包含两个骨架原子)、18元环(其中，–X—部分中的两个包含两个骨架原子)、19元环(其中，–X—部分中的三个包含两个骨架原子)或20元环(其中，–X—部分中的所有四个包含两个骨架原子)。独立地选择每个–X—基团。对于5或6元环，—Q—部分，与骨架–C—杂原子—C(其中单键或双键独立地连接碳和杂原子)一起，可选地被独立选择的R2基团1或2(在5元环的情况中)或1、2或3(在6元环的情况中)取代。在一些实施方式中，选择环、键和取代基以得到电子共轭的且最低限度具有至少两种氧化态的化合物。
在一些实施方式中，本发明的大环配体选自由卟啉(特别是以下所定义的卟啉衍生物)和轮环藤宁(cyclen)衍生物组成的组。
卟啉
适用于本发明的大环的特别优选的子集是卟啉，包括卟啉衍生物。这些衍生物包括具有与卟啉核邻位稠合或邻位-外周稠合(perifused)的额外环的卟啉、具有卟啉环的一个或多个碳原子被另一种元素的原子的置换(骨架置换)的卟啉、具有卟啉环的氮原子被另一种元素的原子置换(氮的骨架置换)的衍生物、具有除位于***(卟啉的间-、卟啉的3-或核心原子)的氢的取代基的衍生物、卟啉的一个或多个键饱和的衍生物(氢化卟啉，例如，二氢卟酚、菌绿素、异菌绿素、十氢卟啉、corphins、pyrrocorphins等)、具有一个或多个原子，包括吡咯基和吡咯次甲基单元***到卟啉环中衍生物(延伸的卟啉)、具有从卟啉环中除去一个或多个基团的衍生物(收缩的卟啉，例如，咕啉，咔咯(corrole))和上述衍生物的组合(例如酞菁，亚酞菁和卟啉异构体)。另外合适的卟啉衍生物包括但不限于叶绿素基团，包括初卟啉合镁盐、焦卟啉、玫红卟啉、叶卟啉、叶赤素、叶绿素a和b，以及血红蛋白基团，包括次卟啉、次氯血红素、氯高铁血红素、正铁血红素、原卟啉、中氯化血红素、血卟啉、中卟啉、粪卟啉、uruporphyrin和羽红铜卟啉以及一系列四芳基氮杂二吡咯次甲基。
对于本文所概述的化合物是正确的，且本领域技术人员将了解的是，每个不饱和位置，无论是碳或杂原子，根据***的需要化合价，可以包含本文描述的一个或多个取代基。
在一个优选的实施方式中，氧化还原活性分子可以是金属茂，使用本文独立选择的R基团，其可以在任何适当的位置被取代。发现在本发明中有特别用途的金属茂包括二茂铁和它的衍生物。在该实施方式中，优选的取代基包括但不限于4-氯苯基、3-乙酰胺基苯基、2,4-二氯-4-三氟甲基。优选的取代基提供小于约2伏的氧化还原电位范围。
将要了解的是，可以通过改变金属(M)或取代基常规地改变该系列成员的氧化电位。
美国公开号2007/018438的图12H示出了由卟啉组成的氧化还原活性分子的另一个实例，其中，F是氧化还原活性子单元(如二茂铁、取代的二茂铁、金属卟啉或金属二氢卟吩等)，JI是连接基，M是金属(如Zn、Mg、Cd、Hg、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Mn、B、Al、Ga、Pb和Sn)，S1和S2独立地选自以下各项的组：芳基、苯基、环烷基、烷基、卤素、烷氧基、烷硫基、全氟烷基、全氟芳基、吡啶基、氰基、氰硫基、硝基、氨基、烷基氨基、酰基、亚砜基、磺酰基、亚胺基、酰胺基和氨基甲酰基，其中，所述取代基提供小于约2伏的氧化还原电位范围，K1、K2、K3和K4独立地选自以下各项的组：N、O、S、Se、Te和CH；L是连接基；X选自以下各项的组：基底、与基板的连接物和可以离子耦合至基板的反应活性位点。在优选的实施方式中，X或L-X可以是醇或硫醇。在一些实施方式中，可以消除L-X且可以用独立地选自与SlorS2相同的基团的取代基置换。
对在本发明的记忆装置中使用的氧化还原活性分子的氧化还原活性单元的空穴-存储和空穴-跳跃性质的控制允许很好地控制该记忆装置的结构。
这种控制是通过合成设计进行的。空穴-存储性质取决于其本身是或用于组装在本发明装置中使用的存储介质的氧化还原活性单元或子单元的氧化电位。可以通过选择基础分子、结合的金属和周围的取代基精确调节空穴-存储性质和氧化还原电位(Yangetal.(1999)J.PorphyrinsPhthalocyanines,3:117-147)，通过引用将其公开结合于此。
例如，在卟啉的情况中，Mg卟啉比Zn卟啉更容易被氧化，且吸电子或推电子芳基基团可以以可预见的方式调节氧化性质。空穴-跳跃出现在纳米结构的等能卟啉中并经由接合卟啉的共价连接基介导(Sethetal.(1994)J.Am.Chem.Soc.,116:10578-10592、Sethetal(1996)J.Am.Chem.Soc.,118:11194-11207、Strachanetal.(1997)J.Am.Chem.Soc.,119:11191-11201；Lietal.(1997)J.Mater.Chem.,7:1245-1262、Strachanetal.(1998)Inorg.Chem.,37:1191-1201、Yangetal.(1999)J.Am.Chem.Soc.,121:4008-4018)，通过该引用将其全部公开明确地结合于此。
具有预测的氧化还原电位的化合物的设计是本领域普通技术人员熟知的。一般来说，氧化还原活性单元或子单元的氧化电位是本领域技术人员熟知的且可以被查到(例如，参见HandbookofElectrochemistryoftheElements)。此外，一般来说，多种取代基对分子的氧化还原电位的作用通常是加和性的。因此，可以容易地预测任何电位数据存储分子的理论氧化电位。实际的氧化电位，特别是信息存储分子或信息存储介质的氧化电位，可以根据标准方法测量。典型地，通过比较实验确定的基础分子的氧化电位和带一个取代基的基础分子的氧化电位预测氧化电位，以确定由于特定取代基所导致的电位漂移。然后，各个取代基的这些取代基依赖的电位偏移的总和得到预测的氧化电位。
可以容易地确定用于本发明的方法的特定氧化还原活性分子的适用性。根据本发明的方法，简单地聚合令人感兴趣的分子并将其耦合至表面(例如，氢钝化的表面)。然后可以进行正弦伏安法(例如，如本文或在美国专利6,272,038；6,212,093；和6,208,553中，PCT公开WO01/03126中，或由(Rothetal.(2000)Vac.Sci.Technol.B18:2359-2364；Rothetal.(2003)J.Am.Chem.Soc.125:505-517)所描述的)，以评估1)这些分子是否耦合至表面，2)覆盖程度(耦合)；3)这些分子在耦合步骤中是否降解，以及4)这些分子多次读/写操作的稳定性。
此外，包括在“卟啉”定义中的是卟啉络合物，其包含卟啉前配体和至少一种金属离子。用于卟啉化合物的合适金属将取决于用作配位原子的杂原子，但一般来说选自过渡金属离子。本文所使用的术语“过渡金属”典型地是指周期表的第3族至第12族的38种元素。典型的过渡金属由它们的价电子或它们用于与其他元素结合的电子存在于多于一个壳中并因此往往表现出几种常见的氧化态的事实表征。在某些实施方式中，本发明的过渡金属包括但不限于以下的一种或多种：钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、钅卢(rutherfordium)和/或它们的氧化物、和/或氮化物、和/或合金、和/或混合物。
其他大环
存在许多基于轮环藤宁(cyclen)衍生物的大环。美国公开号2007/0108438的图17和13C示出了许多松散地基于轮环藤宁/环拉胺(cyclam)衍生物的大环前配体，其可以通过包含独立选择的碳或杂原子包括骨架延伸。在一些实施方式中，至少一个R基团是氧化还原活性的子单元，其优选地电子共轭至金属。在一些实施方式中，当至少一个R基团是氧化还原活性的子单元时，包括两个或多个临近的R2基团形成环或芳基基团。
此外，在一些实施方式中，使用了依赖于有机金属配体的大环络合物。除了用作氧化还原部分的纯有机化合物和含有具有供体原子的δ-键有机配体作为杂环或环外取代基的多种过渡金属配位络合物之外，各种各样的具有π-键有机配体的过渡金属有机金属化合物也是可获得的(参见AdvancedInorganicChemistry,5thEd.,Cotton&Wilkinson,JohnWiley&Sons,1988,chapter26；Organometallics,AConciseIntroduction,Elschenbroichetal.,2ndEd.,1992,VCH；和ComprehensiveOrganometallicChemistryII,AReviewoftheLiterature1982-1994,Abeletal.Ed.,Vol.7,chapters7,8,10&11,PergamonPress，通过引用明确地结合于此)。这种有机金属配体包括环状芳香族化合物如环戊二烯阴离子(cyclopentadienideion)[C5H5(-1)]和多种环取代的和环稠合的衍生物如茚(-1)阴离子(indenylideion)，其产生一类双(环戊二烯基)金属化合物(即，金属茂)；例如，参见Robinsetal.,J.Am.Chem.Soc.104:1882-1893(1982)；和Gassmanetal.,J.Am.Chem.Soc.108:4228-4229(1986)，通过引用结合。在这些中，二茂铁[(C5H5)2Fe]和它的衍生物是原型实例，其已用于各种各样的化学(Connellyetal.,Chem.Rev.96:877-910(1996)，通过引用结合)和电化学(Geigeretal.,AdvancesinOrganometallicChemistry23:1-93；和Geigeretal.,AdvancesinOrganometallicChemistry24:87，通过引用结合)电子转移或“氧化还原”反应。多种第一、第二和第三行过渡金属的金属茂衍生物可用作氧化还原部分(和氧化还原子单元)。其它可能合适的有机金属配体包括环状芳烯如苯，以产生双(芳烯)金属化合物和它们的环取代的和环稠合的衍生物，其中，双(苯)铬是原型实例，其它的非环状π-键配体如烯丙基(-1)离子或丁二烯产生可能合适的有机金属化合物，和所有这些配体，与其它π-键和δ-键配体结合构成有机金属化合物的一般类型，其中，存在金属-碳键。这些具有桥连有机配体和另外的非桥连配体以及具有和不具有金属-金属键的化合物的多种二聚体和低聚物的电化学研究都是有用的。
当共配体中的一种或多种是有机金属配体时，配体通常通过有机金属配体的碳原子中的一个连接，虽然连接可以通过杂环配体的其它原子。优选的有机金属配体包括金属茂配体，包括取代的衍生物和metalloceneophanes(参见上文CottonandWilkenson的第1174页)。例如，金属茂配体的衍生物如甲基环戊二烯基(其中多个甲基基团是优选的，如五甲基环戊二烯基)，可用于增加金属茂的稳定性。在一些实施方式中，金属茂被本文所概述的一种或多种取代基衍生，特别是改变子单元或部分的氧化还原电位。
如本文所描述的，可以使用配体的任何组合。优选的组合包括：a)所有配体是氮供给配体；b)所有配体是有机金属配体。
夹层配位络合物
在一些实施方式中，ReAM是夹层配位络合物。术语“夹层配位化合物”或“夹层配位络合物”是指式L-Mn-L的化合物，其中，每个L是杂环配体(如以下所描述的)，每个M是金属，n是2或以上，最优选地是2或3，以及每个金属位于一对配体之间并与每个配体中的一个或多个杂原子(并且典型地，多个杂原子，例如2、3、4、5)连接(取决于金属的氧化态)。因此，夹层配位化合物不是其中金属连接至碳原子的有机金属化合物，如二茂铁。夹层配位化合物中的配体通常以堆叠方向排列(即，通常是共面定向的和轴向彼此对齐的，虽然它们可以或不可以围绕轴彼此相对的转动)(例如，参见NgandJiang(1997)ChemicalSocietyReviews26:433-442)，通过引用结合。夹层配位络合物包括但不限于“双层夹层配位化合物”和“三层夹层配位化合物”。美国专利6,212,093；6,451,942；6,777,516中详细描述了夹层配位化合物的合成和用途；且美国公开号2007/0123618中描述了这些分子的聚合，其全部包括在本文中，特别是在夹层络合物和“单个”“大环”络合物两者中发现用途的单独的取代基。
术语“双层夹层配位化合物”是指以上所描述的其中n是2的夹层配位化合物，因此具有式L'-M'-LZ，其中，L1和LZ中的每个可以相同或不同(例如，参见Jiangetal.(1999)J.PorphyrinsPhthalocyanines3:322-328)和美国专利号6,212,093；6,451,942；6,777,516；且美国公开号2007/0123618中描述了这些分子的聚合，通过引用将其全部结合于此。
术语“三层夹层配位化合物”是指以上所描述的其中n是3的夹层配位化合物，因此具有式L'-M'LZ-MZ-L3，其中，L1、LZ和L3中的每个可以相同或不同，且Ml和MZ可以相同或不同(例如，参见Arnoldetal.(1999)ChemistryLetters483-484)和美国专利号6,212,093；6,451,942；6,777,516；且美国公开号2007/0123618中描述了这些分子的聚合，通过引用将其全部结合于此。
此外，这些夹层化合物的聚合物也是有用的；其包括U.S.S.N6,212,093；6,451,942；6,777,516中所描述的“二元体(dyad)”和“三元体(triad)”；且美国公开号2007/0123618中描述了这些分子的聚合，通过引用结合。
非大环前配体和络合物
按照一般规则，由于金属的存在允许多个前配体结合在一起产生多种氧化态，所以将包含非大环螯合剂的ReAM结合至金属离子以形成非大环螯合化合物。
在一些实施方式中，使用了氮供给前配体。合适的氮供给前配体是本领域熟知的，且包括但不限于NH2；NHR；NRR’；吡啶；吡嗪；异烟酰胺；咪唑；二吡啶和二吡啶的取代衍生物；三吡啶和取代衍生物；菲咯啉，特别是1,10-菲咯啉(简称为phen)和菲咯啉的取代衍生物如4,7-二甲基菲咯啉和二吡啶酚[3,2-a:2’,3’-c]吩嗪(简称为dppz)；二吡啶并吩嗪；1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯基(简称为hat)；9,10-菲醌二亚胺(简称为phi)；1,4,5,8-四氮杂菲(简称为tap)；1,4,8,11-四氮杂环十四烷(简称为环拉胺(cyclam))和异氰化物。还可以使用取代的衍生物，包括稠合衍生物。应当注意的是，认为没有配位饱和金属离子并且需要加入另一种前配体的大环配体对于该目的是非大环的。本领域的技术人员将要了解的是，可以共价连接多个“非大环”配体以形成配位饱和的化合物，但是其缺少环状骨架。
使用碳、氧、硫和磷的合适的西格玛供给配体是本领域已知的。例如，在CottonandWilkenson,AdvancedOrganicChemistry,5thEdition,JohnWiley&Sons,1988中找到了合适的西格玛碳供体，例如，参见第38页，通过引用结合于此。类似地，合适的氧配体包括本领域已知的冠醚、水及其他物质。膦和取代的膦也是合适的；参见CottonandWilkenson的第38页。.
以允许杂原子用作配位原子的方式连接氧、硫、磷和氮供给配体。
多核前配体和络合物
此外，一些实施方式利用的多配位配体是多核配体，例如，它们能够结合多于一个金属离子。这些可以是大环的或非大环的。
美国专利号6,212,093；6,728,129；6,451,942；6,777,516；6,381,169；6,208,553；6,657,884；6,272,038；6,484,394；和美国专利系列号10/040,059；10/682,868；10/445,977；10/834,630；10/135,220；10/723,315；10/456,321；10/376,865中概述了多种合适的前配体和络合物以及合适的取代基；通过引用明确地结合其全部，特别是其中描绘的它们的结构和描述。
鏻离子液体或盐的应用和用途
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“记忆元件”、“记忆单元”或“存储单元”是指可用于存储信息的电化学电池。优选的“存储单元”是通过至少一个及优选地通过两个电极(例如，工作电极和参比电极)寻址的存储介质的离散区域。可以单独寻址存储单元(例如，独特电极与每个记忆元件结合)，或特别是当不同记忆元件的氧化态是可区别的时，可以通过单个电极寻址多个记忆元件。该记忆元件可以可选地包括电介质(例如，用反离子浸渍的电介质)。
如本文所使用的，术语“电极”是指能够输送电荷(例如，电子)至存储分子和/或由存储分子输送电荷(例如，电子)的任何介质。优选的电极是金属和导电有机分子，包括但不限于第III族元素(包括掺杂的和氧化的第III族元素)、第IV族元素(包括掺杂的和氧化的第IV族元素)、第V族元素(包括掺杂的和氧化的第V族元素)和过渡金属(包括过渡金属氧化物和过渡金属氮化物)。可以将电极制造为实际的和2维或3维的形状(例如，离散的线、衬垫(pad)、平面、球体、圆柱体)。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“多种氧化态”意指多于一种氧化态。在优选的实施方式中，氧化态可以反映得电子(还原)或失电子(氧化)。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“多卟啉阵列”是指两个或多个共价连接的卟啉大环的离散个数。多卟啉阵列可以是直链、环状或支链的。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“集成电路的输出”是指通过一个或多个集成电路和/或集成电路的一个或多个组件产生的电压或信号。
如本文所使用的且除非另外指出，否则当用于提及本发明的记忆装置时，术语“存在于单个平面”是指讨论的组件(例如，存储介质、电极等)存在于装置的相同物理平面上(例如，存在于单一薄层上)的事实。典型地可以同时，例如在单次操作中，制造在相同平面上的组件。因此，例如，可以典型地在单个(例如，溅射)步骤中应用在单个平面上的所有电极(假设它们都具有相同材料)。
如本文所使用的且除非另外指出，否则电位计装置是能够测量由电化学电池中的氧化还原分子的平衡浓度的差别引起的界面之间的电位的装置。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“氧化”是指失去元素、化合物或化学取代基/子单元中的一个或多个电子。在氧化反应中，反应中涉及的元素的原子失去电子。那么这些原子的电荷必须变得更阳性。经历氧化的物质失去电子，从而电子作为氧化反应的产物出现。因为被氧化的物质Fe2+(水溶液)失去电子，所以在反应Fe2+(水溶液)→Fe3+(水溶液)+e-中，发生氧化，尽管在氧化反应中表观产生作为“游离”实体的电子。相反地，术语还原是指元素、化合物或化学取代基/子单元得到一个或多个电子。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“氧化态”是指电中性状态或由元素、化合物或化学取代基/子单元得到或失去电子产生的状态。在一个优选的实施方式中，术语“氧化态”是指包括中性状态和由得到或失去电子(还原或氧化)导致的除中性状态之外的任何状态的状态。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“读取”或“查询”是指确定一种或多种分子(例如，包含存储介质的分子)的氧化态。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“氧化还原活性单元”或“氧化还原活性子单元”是指能够通过应用合适的电压被氧化或还原的分子或分子的组分。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“更新”，当用于提及存储分子或存储介质时，是指应用电压至存储分子或存储介质以将该存储分子或存储介质的氧化态重新设定至预定状态(例如，存储分子或存储介质在紧挨读取之前的氧化态)。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“参比电极”用于指提供用于由工作电极记录的测量的参考(例如，特定的参考电压)的一个或多个电极。在优选的实施方式中，本发明的记忆装置中的参比电极在相同的电位，尽管在一些实施方式中，不需要是这种情况。
如本文所使用的且除非另外指出，否则“正弦伏安表”是能够确定电化学电池的频域性质的伏安装置。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“存储密度”是指可以存储的每体积比特数和/或每分子比特数。当说存储介质具有大于每分子1比特的存储密度时，其是指存储介质优选地包含其中单个分子能够存储至少一比特信息的分子的事实。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“存储位置”是指其中布置存储介质的离散域或区域。当用一个或多个电极寻址时，存储位置可以形成存储单元。然而，如果两个存储位置包含相同的存储介质使得它们具有基本相同的氧化态，且共同地寻址两个存储位置，那么它们可以形成一个功能的存储单元。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“存储介质”是指包含本发明的存储分子，优选地结合至基板的组合物。
基板优选地是适用于连接一种或多种分子的固体材料。基板可以由以下材料形成：包括但不限于玻璃、塑料、硅、矿物质(例如，石英)、半导体材料、陶瓷、金属等。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“伏安测量装置”是能够测量电化学电池中作为应用电压或电压变化的结果产生的电流的装置。
如本文所使用的且除非另外指出，否则电压来源是能够应用电压至目标(例如，电极)的任何来源(例如，分子、装置、电路等)。
如本文所使用的且除非另外指出，否则术语“工作电极”用于指用于设定或读取存储介质和/或存储分子的状态的一个或多个电极。
装置
本发明的鏻离子液体组合物的一些实施方式可用于形成多种混合式电动装置。例如，在一个实施方式中，提供了装置，包含：第一电极、第二电极和由离子液体组合物组成的电解质，该离子液体组合物包含：以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中，R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子，并且其中，所述电解质电耦合至所述第一和第二电极中的至少一个。在一些实施方式中，第一电极由以上详细描述的氧化还原活性分子(ReAM)组成。
在另一个实施方式中，提供了分子存储装置，其包含工作电极和配置为提供电容的反电极；和包含以下的离子导电组合物：以上通式的一种或多种鏻类阳离子，并且其中，该离子导电组合物电耦合至至少工作电极和反电极。
在另一个实施方式中，本发明包括分子记忆元件，其包含开关装置，耦合至开关装置的位线(bitline)和字线(wordline)以及通过该开关装置可访问的分子存储装置。能够将该分子存储装置放置在两个或更多个离散状态，其中，通过施加至位线和字线的信号将该分子存储装置放置在离散状态中的一个。该分子存储装置包括第一电极、第二电极和所述第一和第二电极之间的鏻类阳离子和合适的阴离子的电解质。另一个实施方式包括分子记忆阵列，其包括多个分子存储元件，其中，能够将每个分子存储元件放置在两个或更多个离散状态。将多个位线和字线耦合至多个分子存储元件使得每个分子存储元件耦合至至少一条位线和至少一条字线并可由其寻址。
分子记忆装置可以包括分子存储元件的可寻址阵列。地址解码器接收编码地址并生成对应于编码地址的字线信号。字线驱动器耦合至地址解码器并产生放大的字线信号。放大的字线信号控制开关，该开关选择性地将分子存储元件阵列的成员耦合至位线。耦合至位线的读/写逻辑确定分子记忆装置是读模式还是写模式。在读模式中，耦合至每条位线的读出放大器检测选择性耦合的分子存储元件的电子状态并在位线上产生指示选择性耦合的分子存储元件的电子状态的数据信号。在写模式中，读/写逻辑驱动数据信号至位线和选择性耦合的分子存储元件。
另一个实施方式包括装置，其包括与嵌入的分子记忆装置如专用集成电路(applicationspecificintergratedcircuit)(ASIC)和芯片上***(systermonchip)(SOC)装置等集成的逻辑元件。这种执行包括与分子记忆装置整体形成和相互连接的一个或多个功能组件。该功能组件可以包括固态电子装置和/或分子电子装置。
在具体的实施方式中，完成分子存储装置作为其中形成活性装置的半导体基板之后形成的且在其上的叠层结构。在其他实施方式中，作为其中形成活性装置的半导体基板中的微米或纳米孔，完成分子存储装置。分子存储装置使用与半导体基板和半导体基板中之前形成的活性装置相兼容的加工技术制造。分子存储装置包括，例如具有由电解质(例如，陶瓷或固体电解质)分开的两个或更多个电极表面的电化学电池。存储分子(例如，具有可用于存储信息的一种或多种氧化态的分子)耦合至电化学电池内的电极表面。
本发明的其他实施方式包括独立地选自以下的组件的用途：晶体管开关装置，包括场效应晶体管；耦合至字线的行解码器；耦合至位线的列解码器；连接至位线的电流前置放大器；连接至位线的读出放大器，接收编码地址并生成对应于编码地址的字线信号的地址解码器，耦合至地址解码器的线驱动器，其中，线驱动器产生放大的字线信号(可选地，其中，放大的字线信号控制开关，开关选择性地耦合分子存储元件阵列的成员至位线)，耦合至位线的读/写逻辑元件，其中，读/写逻辑元件确定分子记忆装置是读模式还是写模式，耦合至每条位线的读出放大器，其中，当装置在读模式时，耦合至每条位线的读出放大器检测选择性耦合的分子存储元件的电子状态并在位线上产生指示选择性耦合的分子存储元件(使得当装置在写模式时，读/写逻辑驱动数据信号至位线和选择性耦合的分子存储元件)电解质层的电子状态的数据信号；和它们的组合。
进一步的实施方式包括耦合接地的第二电极，和垂直或平行的位线和字线。
另外的实施方式具有本发明的记忆阵列，包括挥发性存储器如DRAM或SRAM，或非挥发性存储器如闪速存储器或铁电存储器。
进一步的实施方式提供了阵列，其中，分子存储装置包括形成在第一电极上的附接层，其中，该附接层包括开口，并且其中，分子材料在开口中并电耦合至第二电极层和形成在附接层上的电解质层。
另一个实施方式包括整体集成的装置，其包括配置为执行特定功能的逻辑装置和耦合至逻辑装置的嵌入的本发明的分子记忆装置。该装置可以可选地包括专用集成电路(ASIC)、芯片上***(SOC)、固态电子装置或分子电子装置。
可以使用本领域技术人员熟知的标准方法制造本发明的记忆装置。在一个优选的实施方式中，根据熟知的标准方法(例如，参见Rai-Choudhury(1997)TheHandbookofMicrolithography,Micromachining,andMicrofabrication,SPIEOpticalEngineeringPress；Bard&Faulkner(1997)FundamentalsofMicrofabrication)将电极层施加至合适的基板(例如，二氧化硅、玻璃、塑料、陶瓷等)。在以下以及另外美国专利号6,212,093；6,728,129；6,451,942；6,777,516；6,381,169；6,208,553；6,657,884；6,272,038；6,484,394；和美国序列号10/040,059；10/682,868；10/445,977；10/834,630；10/135,220；10/723,315；10/456,321；10/376,865；和美国公开号20070123618描述了多种技术，通过引用将其全部明确地结合，特别是其中概述的制造技术。
存在得益于使用分子存储器的各种各样的装置和***构造。
通过将N位行地址接收至行地址解码器和M位列地址接收至列地址解码器操作记忆装置。行地址解码器生成在一条字线上的信号。字线可以包括在驱动高电流信号至字线上的字线驱动器电路。因为字线往往是横跨许多芯片表面延伸的长的、薄的导体，所以它需要显著的电流和大功率的开关来驱动字线信号。结果，线驱动器电路经常设置有除功率供给电路(未示出)之外为其他逻辑元件提供操作电力的电力供给。因此，字线驱动器往往包括大组件，且大电流的高速开关往往造成噪音，加重对电力供给和功率调节器的限制，并加重分离结构。
在一种常规的存储器阵列中，存在多于行(字线)的列(位线)，因为在更新操作过程中，激活每条字线来更新耦合至该字线的所有存储元件。因此，行的数越少，更新所有行花费的时间就越少。本发明的一个特征是可以配置分子记忆元件以表现出数十、数百、数千或有效地、不受限制的秒的等级的比典型的电容器显著长的数据保持时间。因此，可以以更低频率的数量级执行更新循环或全部省略。因此，可以松弛实际影响存储器阵列的物理布置的更新考虑，并且可以实现多种几何形状的阵列。例如，可以用更大量的字线容易地制造存储器阵列，这将使每条字线更短。结果，可以将字线驱动器电路制作为更小或将其消除，因为需要更低的电流来高速驱动每条字线。可替代地或另外地，可以更快地驱动较短的字线以改善读/写访问时间。作为再一种替代，存储器位置的每行可以设置有多条字线，以提供用于在每个存储器位置中存储信息的多种状态的机制。
读出放大器耦合至每条位线并操作以检测位线109上指示耦合至该位线的记忆元件的状态的信号，并放大该状态至适当的逻辑水平信号。在一个实施方式中，读出放大器可以用基本上常规的设计来实现，这样常规的设计将操作以检测并放大来自分子记忆元件的信号。可替代地，与常规的电容器不同，一些分子存储元件提供指示它们的状态的非常不同的信号。这些不同的信号可以降低对常规的读出放大器逻辑的需要，因为来自分子存储装置的状态信号可以比存储在常规电容器中的信号更容易地且可靠地锁存到读/写逻辑的缓冲区。即，本发明可以提供足够大的装置以消除对读出放大器的需要。
读/写逻辑包括用于将记忆装置置于读/写状态中的电路。在读状态中，来自分子阵列的数据被置于位线上(有或没有读出放大器的操作)，并被在读/写逻辑中缓冲区/闩锁(latch)捕获。列地址解码器将选择哪一条位线在特定的读操作中是活性的。在写操作中，读/写逻辑将数据信号驱动至选择的位线上，使得当字线被激活时，该数据将改写已经存储在寻址记忆元件中的任何数据。
更新操作基本上类似于读操作；然而，字线由更新电路(未表示)驱动而不是由外部施加的地址驱动。在更新操作中，读出放大器，如果使用的话，驱动位线至指示记忆元件的电流状态的信号水平，并且该值被自动地写回至记忆元件。与读操作不同，在更新过程中，位线的状态没有耦合至读/写逻辑。如果使用的分子的电荷保留时间小于使用的装置的操作寿命，例如，对于闪速存储器来说10年的数量级时，才需要此操作。
在包括中央处理器和分子存储器的一个示例性的嵌入***中，存储器总线耦合CPU和分子记忆装置以交换地址、数据和控制信号。可选地，嵌入***还可以包含与存储器总线耦合的常规的存储器。常规的存储器可以包括随机访问存储器(例如，DRAM、SRAM、SDRAM等)或只读存储器(例如，ROM、EPROM、EEPROM等)。这些其他类型的存储器可用于高速缓存数据分子记忆装置、存储操作***或BIOS文件等。嵌入***可以包括一个或多个输入/输出(I/O)接口，该接口能够使CPU与外部装置和***通讯。I/O接口可以由串行端口、平行端口、射频端口、光学端口、红外端口等实现。进一步的，可以配置接口以使用任何可获得的协议(包括基于数据包的协议)进行通讯。
电池
根据本发明的实施方式的鏻离子液体、盐和组合物非常适用作电池应用中的电解质。在一个实施方式中，提供了电池，其包括：正极、负极、所述正极和负极之间的隔膜；和电解质。电解质由溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种离子液体或盐组成，包含：以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子。在一个实施方式中，电解质由具有一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的离子液体组成，其中，离子液体组合物表现出最高至375℃的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围和室温下至少1mS/cm、或至少5mS/cm或至少10mS/cm的离子电导率。在另一个实施方式中，电解质由具有溶解在溶剂中的一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的一种或多种盐组成，其中，该电解质组合物表现出室温下至少5mS/cm、或至少10mS/cm、或至少15mS/cm、或至少20mS/cm、或至少30mS/cm、或至少40mS/cm、或至少50mS/cm或至少60mS/cm的离子电导率。
与其同时提交的共同未决美国专利申请序列号(代理人案卷号057472-060)中进一步描述了包含根据本发明的实施方式的电解质组合物的电池，通过引用将其全部公开结合于此。
在一些实施方式中，电解质组合物由以下溶剂中的一种或多种组成，但不限于此：乙腈、碳酸亚乙基酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸亚丁基酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙甲酯(EMC)或碳酸甲乙酯(MEC)、丙酸甲酯(MP)、氟代碳酸亚乙基酯(FEC)、氟苯(FB)、碳酸亚乙烯基酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙基酯(VEC)、碳酸苯基亚乙基酯(PhEC)，丙甲基碳酸酯(PMC)、二乙氧基乙烷(DEE)、二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)和γ-戊内酯(GVL)。
在一些实施方式中，电解质组合物由一种或多种锂盐组成，该锂盐具有选自由以下组成的组中的一种或多种阴离子：PF6、(CF3)3PF3、(CF3)4PF2、(CF3CF2)4PF2、(CF3CF2CF2)4PF2、(-OCOCOO-)PF4、(-OCOCOO-)(CF3)3PF、(-OCOCOO-)3P、BF4、CF3BF3、(CF3)2BF2、(CF3)3BF、(CF3)4B、(-OCOCOO-)BF2、(-OCOCOO-)BF(CF3)、(-OCOCOO-)(CF3)2B、(-OSOCH2SOO-)BF2、(-OSOCF2SOO-)BF2、(-OSOCH2SOO-)BF(CF3)、(-OSOCF2SOO-)BF(CF3)、(-OSOCH2SOO-)B(CF3)2、(-OSOCF2SOO-)B(CF3)2、CF3SO3、(CF3SO2)2N、(-OCOCOO-)2PF2、(CF3CF2)3PF3、(CF3CF2CF2)3PF3、(-OCOCOO-)2B、(-OCO(CH2)nCOO-)BF(CF3)、(-OCOCR2COO-)BF(CF3)、(-OCOCR2COO-)B(CF3)2、(-OCOCR2COO-)2B、CF3BF(-OOR)2、CF3B(-OOR)3、CF3B(-OOR)F2、(-OCOCOCOO-)BF(CF3)、(-OCOCOCOO-)B(CF3)2、(-OCOCOCOO-)2B、(-OCOCR1R2CR1R2COO-)BF(CF3)和(-OCOCR1R2CR1R2COO-)B(CF3)2；并且其中，R、R1和R2各自独立地是H或F。
在进一步的实施方式中，电解质组合物由以下锂盐中的一种或多种组成，但不限于此：六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟代甲磺酸锂或三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li(CF3SO2)2N或LiIm)和双(五氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li(CF3CF2SO2)2N或LiBETI)。
在进一步的方面，鏻电解质具有降低的可燃性，因此改善了电池操作的安全性。在另外的方面，可以将鏻离子液体或盐用作添加剂来促进固体电解质相间(SEI)层或电极保护层的形成。该SEI层有助于拓宽电化学稳定性窗口，抑制电池的降解或分解反应，从而改善电池循环寿命。
根据本发明的实施方式的鏻离子液体、盐和组合物非常适用作多种电池如锂原电池和锂二次电池，包括锂离子电池和可充电的锂金属电池(有时本文中统称为“锂电池”)中的电解质。锂原电池的实例包括但不限于：锂/二氧化锰(Li/MnO2)、锂/单氟化碳(Li/CFx)、锂/银钒氧化物(Li/Ag2V4O11)、Li-(CF)x、锂/二硫化铁(Li/FeS2)和锂/氧化铜(Li/CuO)。锂离子电池(LIB)的实例包括但不限于碳、石墨、石墨烯、硅(Si)、锡(Sn)、Si/Co掺杂的碳、和金属氧化物如锂钛酸氧化物(LTO)的阳极和锂钴氧化物(LCO)(LiCoO2)、锂锰氧化物(LMO)(LiMn2O4)、磷酸锂铁(LFP)(LiFePO4)、锂镍钴锰氧化物(NMC)(Li(NiMnCo)O2)、锂镍钴铝氧化物(NCA)(Li(NiCoAl)O2)、锂镍锰氧化物(LNMO)(Li2NiMn3O8)和锂钒氧化物(LVO)的阴极。可充电的锂金属电池的实例包括但不限于：锂金属阳极与锂钴氧化物((LCO)(LiCoO2)、锂锰氧化物(LMO)(Li/Mn2O4)磷酸锂铁((LFP)(LiFePO4)、锂镍锰钴(NMC)(Li(NiMnCo)O2)、锂镍钴铝(NCA)(Li(NiCoAl)O2)、锂镍锰氧化物(LNMO)(Li2NiMn3O8)的阴极，锂/硫电池和锂/空气电池。
在进一步的实施方式中，可以将以上的能量存储方法与电化学双层电容器(EDLC)结合以形成包括电池和EDLC阵列的混合式能量存储***。
电化学双层电容器
根据本发明的实施方式的鏻离子液体、盐和组合物非常适用作电化学双层电容器(EDLC)，也称为电化学电容器或超级电容器或超电容器，中的电解质。EDLC是可以存储比传统电容器更多能量并以高于可充电电池的速率放出该能量的能量存储装置。此外，电化学电容器的循环寿命应当远远超过电池***的寿命。EDLC对于要求脉冲形式电力的新兴技术领域中的电位应用是有吸引力的。这种应用的实例包括要求毫秒级功率脉冲的数字通信装置和高功率需求可以从数秒持续至数分的电动车辆中的牵引力***。电池性能和循环寿命随着功率需求增加严重劣化。已经提出电容器-电池组合，其中，电容器处理峰功率以及电池提供脉冲之间的持久负荷。这种混合动力***可以改善整体功率性能并延长电池的循环寿命，而不增加***的大小或重量。
EDLC就一般设计而言与电池基本上是相同的，不同之处在于在电极活性材料中的电荷存储性质是电容性的，即，充电和放电过程仅包括电子电荷通过固体电子相的移动和通过电解质溶液相的离子移动。与电池相比，因为在EDLC装置的电极/电解质界面处没有速率决定的和寿命限制的相转变发生，所以可以实现较高的功率密度和较长的循环寿命。
主导的EDLC技术基于在高表面积碳电极上的双层类型充电，其中，电容器通过碳表面的电子充电在碳/电解质界面处形成，而溶液相中的反离子向碳表面迁移以抵消该电荷。另一种技术是基于在导电聚合物和某些金属氧化物的电极处的伪电容(pseudocapacitance)类型充电。已经研究了导电聚合物在EDLC中的用途。由于充电通过活性聚合物材料的体积而不是仅在外表面上发生，所以可以实现较高的能量密度。还研究了金属氧化物在EDLC中的用途。报告了这种活性材料中的充电通过材料的体积发生，且结果是，观察到的电荷和能量密度相当于或甚至高于导电聚合物得到的那些。
在本发明的一个实施方式中，EDLC装置包括单电池。参考图1，示出了单电池EDLC10的示意性截面图，其包括结合至集电器板14、14’的一对电极12、12’，夹在两个电极之间的隔膜膜或薄膜16以及渗入并填充隔膜和一个或多个电极的孔的电解质溶液18(未示出)。
在本发明的另一个实施方式中，参考图2A和2B，可以将电容器电极制造为其中两个电极22、24附接至“双极性”集电器26的两侧的双极性布置20。可以通过将数个单电池布置至双极性堆叠中制造多电池EDLC，以提供所需的较高电压(和功率)。图2B示出了一个示例性的多电池EDLC30，其中，双极性堆叠由4个单元电池32至38组成。每个电池具有与图1中的单电池10的结构相同的结构。在双极性堆叠中，每个电池通过单个集电器板与它的临近电池分离，该集电器板还用作电池之间的离子阻挡层(ionicbarrier)。这种设计优化通过电池的电流路径，减少电池之间的欧姆损耗，并最小化由于集电造成的包装重量。结果是具有较高能量和功率密度的高效电容器。
在一些实施方式中，由平面或平坦结构的电极/隔膜/电极组装物形成EDLC。在其他实施方式中，由卷式螺旋结构(如圆柱和棱柱结构)的电极/隔膜/电极组装物形成EDLC。
在一些实施方式中，电极由活性材料的高表面积微米或纳米颗粒制成，颗粒由粘合剂材料结合在一起形成多孔结构。除了用粘合剂压制的粉末，可以以其他形式如纤维、织造纤维、毛毡、泡沫、布、气凝胶(arogels)和中孔球粒(mesobead)的形式制造活性材料。活性材料的实例包括但不限于：碳如炭黑、石墨、石墨烯；碳-金属复合物；导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩；锂、钌、钽、铑、铱、钴、镍、钼、钨或钒的氧化物、氯化物、溴化物、硫酸盐、硝酸盐、硫化物、氢化物、氮化物、磷化物或硒化物以及它们的组合。
在一些实施方式中，电极粘合剂材料选自以下的一种或多种，但不限于此：聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸酯、丙烯酸酯类共聚物(ACM)、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯醚(PVE)或它们的组合。
在一些实施方式中，隔膜材料选自以下的一种或多种，但不限于此：微孔聚烯烃的膜或薄膜，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVdF)、PVdF涂覆的聚烯烃、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯、间苯二酚甲醛聚合物、纤维素纸、无纺聚苯乙烯布、丙烯酸树脂纤维、无纺聚酯膜、聚碳酸酯薄膜、和玻璃纤维纸、或它们的组合。
在一个实施方式中，电解质由离子液体组合物或一种或多种离子液体或盐(溶解在溶剂中)组成，包含以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
和一种或多种阴离子，并且其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基，例如但不限于以下所描述的烷基基团。在一些实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立地是由1至6个碳原子，更常见地1至4个碳原子组成的烷基基团。盐中的任何一种或多种在100℃及以下的温度下可以是液体或固体。在一些实施方式中，盐由一种阳离子和一种阴离子对组成。在其他实施方式中，盐由一种阳离子和多种阴离子组成。在其他实施方式中，盐由一种阴离子和多种阳离子组成。在进一步的实施方式中，盐由多种阳离子和多种阴离子组成。
在一个实施方式中，电解质由具有一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的离子液体组成，其中，离子液体组合物表现出最高至375℃的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围和室温下至少1mS/cm、或至少5mS/cm或至少10mS/cm的离子电导率。在另一个实施方式中，电解质由具有溶解在溶剂中的一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的一种或多种盐组成，其中，该电解质组合物表现出室温下至少5mS/cm、或至少10mS/cm、或至少15mS/cm、或至少20mS/cm、或至少30mS/cm、或至少40mS/cm、或至少50mS/cm或至少60mS/cm的离子电导率。
在另一个实施方式中，电解质组合物进一步包含一种或多种常规的非鏻盐。在一些实施方式中，该电解质组合物可以由常规的盐组成，并且其中，本文公开的鏻类离子液体或盐是添加剂。在一些实施方式中，电解质组合物由鏻类离子液体或盐和一种或多种常规的盐组成，以1:100至1:1鏻类离子液体或盐：常规的盐范围内的摩尔(或摩尔量)比存在。常规的盐的实例包括但不限于由一种或多种阳离子和一种或多种阴离子组成的盐，该阳离子选自由以下组成的组：四烷基铵，例如(CH3CH2)4N+、(CH3CH2)3(CH3)N+、(CH3CH2)2(CH3)2N+、(CH3CH2)(CH3)3N+、(CH3)4N+、咪唑鎓、吡唑鎓、吡啶鎓、吡嗪鎓、嘧啶鎓、哒嗪鎓、吡咯烷鎓，该阴离子选自由以下组成的组：ClO4 -、BF4 -、CF3SO3 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、(CF3SO2)2N-、(CF3CF2SO2)2N-、(CF3SO2)3C-。在一些实施方式中，一种或多种常规的盐包括但不限于：四氟硼酸四乙基铵(TEABF4)、四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMABF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMIBF4)、1-乙基-1-甲基吡啶鎓四氟硼酸盐(EMPBF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(EMIIm)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(EMIPF6)。在一些实施方式中，一种或多种常规的盐是锂类盐，包括但不限于：六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟代甲磺酸锂或三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li(CF3SO2)2N或LiIm)和双(五氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li(CF3CF2SO2)2N或LiBETI)。
在一些实施方式中，电解质组合物进一步由以下溶剂中的一种或多种组成，但不限于此：乙腈、碳酸亚乙基酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸亚丁基酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙甲酯(EMC)或碳酸甲乙酯(MEC)、丙酸甲酯(MP)、氟代碳酸亚乙基酯(FEC)、氟苯(FB)、碳酸亚乙烯基酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、碳酸苯基亚乙基酯(PhEC)，丙甲基碳酸酯(PMC)、二乙氧基乙烷(DEE)、二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)和γ-戊内酯(GVL)。
在一个实施方式中，在电池装配之前，可以通过任何合适的方式如通过浸泡、喷涂、丝网印刷等将本文公开的鏻电解质组合物施加至多孔电极和隔膜。在另一个实施方式中，可以在电池装配之后通过任何合适的方式如通过使用真空注射设备，将本文公开的鏻电解质组合物施加至多孔电极和隔膜。在另一个实施方式中，可以将本文公开的鏻电解质组合物形成为聚合物凝胶电解质膜或薄膜。可替代地，可以直接将聚合物凝胶电解质施加至电极。这种独立的凝胶电解质膜或凝胶电解质涂覆的电极两者都特别适用于高体积和高通量的制造过程，如卷-卷的卷绕过程(roll-to-rollwindingprocess)。这种电解质膜的另一个优势不仅可以起电解质的作用而且可以起隔膜的作用。也可以将这种电解质膜用作电解质递送载体以精确控制电解质溶液的量和分布，从而改善电池组装的一致性并增加产物产率。在一些实施方式中，电解质膜由2008年2月7日提交的共同未决专利申请序列号12/027,924所描述的薄膜组成，通过引用将其全部公开结合于此。
在一些实施方式中，集电器选自但不限于以下的一种或多种：铝板或铝箔或铝膜、碳涂覆的铝、不锈钢、碳涂覆的不锈钢、金、铂、银、高导电性金属或碳掺杂的塑料或它们的组合。
在一个实施方式中，可以用相同类型的活性材料制造单电池EDLC10的两个电极12、12′，以提供对称的电极构造。可替代地，EDLC可以具有不对称的电极构造，其中，每个电极由不同类型的活性材料形成。对称EDLC，优选的实施方式，比不对称EDLC更容易制造。对称EDLC还容许两个电极的极性转换，对于长期电荷循环过程中的连续高性能可能的优势。然而，在电极材料的选择由成本和性能决定时，可以选择不对称EDLC。
在一个示例性的实施方式中，EDLC装置包括由结合至铝集电器的活化碳制成的一对多孔电极、夹在两个电极之间的NKK纤维素隔膜以及渗入并填充隔膜和电极的孔的本文公开的鏻电解质。
在另一个示例性的实施方式中，将EDLC制作为电池组件的堆叠。将活化碳颗粒的电极活性材料和粘合剂粘附至集电器的一侧以形成单侧电极，或粘附至“双极性”集电器的两侧以形成如图2A和2B所示的双极性或双侧电极。通过将第一NKK纤维素隔膜定位在第一单侧电极的顶部，第一双极性电极定位在第一隔膜的顶部，第二隔膜定位在第一双极性电极的顶部，第二双极性电极定位在第二隔膜的顶部，第三隔膜定位在第二双极性电极的顶部，第三双极性电极定位在第三隔膜的顶部，第四隔膜定位在第三双极性电极的顶部以及第二单侧电极定位在第四隔膜的顶部形成4电池堆叠来制造多电池堆叠。可以首先形成以上描述的多电池模块来制作包括更多电池的EDLC。然后将模块堆叠在另一个的顶部直到达到期望数目的模块。围绕边缘部分密封电极/隔膜/电极组装物。将足够量的本文公开的鏻电解质添加至组装物以在完全密封边缘之前填充隔膜和电极的孔。
在另一个示例性的实施方式中，形成螺旋卷式EDLC。将活化碳颗粒的电极活性材料和粘合剂粘附至集电器的两侧以形成与图2A和2B所示的结构类似的双侧电极。通过将第一电极定位在第一聚丙烯/聚乙烯隔膜的顶部，第二隔膜定位在第一电极的顶部以及第二电极定位在第二隔膜的顶部制成电极/隔膜堆叠或组装物。将叠层卷绕至圆形螺旋的紧密电池芯以形成圆柱形结构或平坦螺旋的紧密电池芯以形成棱柱结构。然后或者将叠层在边缘处部分密封或者将其放置在罐中。在最终密封之前将足够量的本文描述的任何电解质添加至叠层(堆叠，stack)的隔膜和电极的孔。
在另一个示例性的实施方式中，可以使用本文公开的鏻电解质组合物和导电聚合物作为一个或两个电极上的电极活性材料建立EDLC装置，以增加装置的总存储密度。导电聚合物可以选自导电有机材料中的任何一类，包括聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩。特别感兴趣的是聚噻吩如聚(3-(4-氟苯基)噻吩)(PFPT)，已知其具有良好的电化学循环稳定性并可容易地加工。
在进一步示例性的实施方式中，可以使用本文公开的鏻电解质组合物、由高表面积的活化碳制成的阴极(cathode)(正极)和由***锂离子的石墨制成的阳极(anode)(负极)建立EDLC装置。形成的EDLC是不对称的混合式电容器，称为锂离子电容器(LIC)。
对于增强的能量循环效率和递送最大功率的关键要求是较低的电池等效串联电阻(ESR)。因此，其对EDLC电解质具有高的离子移动电导率是有用的。意外地，当以上所描述的本文公开的鏻电解质组合物取代常规的电解质时或当将鏻盐与常规的电解质一起用作添加剂时，离子电导率显著升高；且EDLC装置的性能稳定性大幅度改善，在以下的实施例中可以看出。
在一个示例性的实施方式中，没有溶剂的纯鏻离子液体(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3表现出15.2mS/cm的离子电导率。
在另一个示例性的实施方式中，鏻离子液体(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3，当在乙腈(ACN)溶剂中混合时，在1.5和2.0之间的ACN/离子液体体积比下表现出75mS/cm的离子电导率。
在另一个示例性的实施方式中，鏻离子液体(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3，当在碳酸亚丙基酯(PC)溶剂中混合时，在0.75和1.25之间的PC/离子液体体积比下表现出22mS/cm的离子电导率。
在其他示例性的实施方式中，以1.0M的浓度将多种鏻盐溶解在乙腈(ACN)溶剂中。得到的电解质在室温下表现出大于约28mS/cm、或大于约34mS/cm、或大于约41mS/cm、或大于约55mS/cm、或大于约61mS/cm的离子电导率。
在另一个示例性的实施方式中，向处于1:1重量比的EC(碳酸亚乙基酯)和DEC(碳酸二乙酯)(记录为EC:DEC＝1:1)的混合溶剂中的1.0MLiPF6的常规电解质溶液中，以10w％添加鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3。通过添加鏻添加剂，该电解质的离子电导率在-30℃下升高109％，以及在+20℃和+60℃下升高约25％。一般来说，作为鏻添加剂的结果，常规的电解质溶液的离子电导率升高至少25％。
在进一步示例性的实施方式中，向处于1:1:1重量比的EC(碳酸亚乙基酯)、DEC(碳酸二乙酯)和EMC(碳酸乙甲酯)(记录为EC:DEC:EMC1:1:1)的混合溶剂中的1.0MLiPF6的常规电解质溶液中，以10w％添加鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3。通过添加鏻添加剂，电解质的离子电导率在20℃下升高36％，在60℃下升高26％，以及在90℃下升高38％。一般来说，作为鏻添加剂的结果，常规的电解质溶液的离子电导率升高至少25％。
发现隔膜是电池ESR的最大单一来源。因此，合适的隔膜需要具有高离子电导率(当用电解质浸泡时)并具有最小厚度。在一个实施方式中，隔膜厚度小于约100μm。在另一个实施方式中，隔膜厚度小于约50μm。在另一个实施方式中，隔膜厚度小于约30μm。在再一个实施方式中，隔膜厚度小于约10μm。
无论是作为置换还是将鏻盐用作常规的电解质中的添加剂，本文公开的新型鏻电解质组合物的另一个重要优势在于，它们表现出比常规的电解质更宽的电化学电压稳定性窗口。
在一些示例性的实施方式中，将多种鏻盐溶解在乙腈(ACN)溶剂中以形成1.0M浓度的电解质溶液。在具有Pt工作电极和Pt反电极以及Ag/Ag+参比电极的电池中，确定电化学电压窗口。在一个布置中，稳定的电压窗口在约-3.0V和+2.4V之间。在另一个布置中，电压窗口在约-3.2V和+2.4V之间。在另一个布置中，电压窗口在约–2.4V和+2.5V之间。在另一个布置中，电压窗口在约-1.9V和+3.0V之间。
在另外示例性的实施方式中，单电池EDLC由两个碳电极、夹在两个电极之间的纤维素隔膜以及以1.0M浓度溶解在碳酸亚丙基酯(PC)溶剂中的多种鏻盐的电解质溶液组成。在一个布置中，EDLC可以从0V至3.9V充电和放电。在另一个布置中，EDLC可以从0V至3.6V充电和放电。在另一个布置中，EDLC可以从0V至3.3V充电和放电。在配置为对称结构的EDLC的进一步的布置中，可以在-3.9V和+3.9V之间、或在-3.6V和+3.6V之间或在-3.3V至+3.3V之间操作EDLC。
无论作为置换还是将鏻盐用作EDLC的常规的电解质中的添加剂，使用本文公开的鏻电解质组合物的另一个重要优势在于，它们表现出与常规的电解质相比降低的蒸汽压及因此降低的可燃性，从而改善了EDLC操作的安全性。在本发明的一个方面，当将鏻盐与常规的电解质(其包含常规的非鏻盐)一起用作添加剂时，鏻盐和常规的盐以1/100至1/1鏻盐/常规的盐范围内的摩尔比存在于电解质中。常规的盐的实例包括但不限于：四氟硼酸四乙基铵(TEABF4)、四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMABF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMIBF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(EMIIm)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(EMIPF6)。
在一个示例性的实施方式中，通过将鏻盐-(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3溶解在乙腈(ACN)溶剂中至1.0M的浓度形成电解质。ACN的蒸汽压在25℃下降低约39％，以及在105℃下降低38％。鏻盐对蒸汽压的显著抑制是降低电解质溶液的可燃性的一个优势，从而改善装置操作的安全性。
在另一个示例性的实施方式中，处于1:1重量比的EC(碳酸亚乙基酯)和DEC(碳酸二乙酯)(记录为EC:DEC1:1)混合溶剂中的1.0MLiPF6的常规电解质溶液由NovolyteTechnologies(BASFGroup的分部)提供。将鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3添加至20w％的标准电解质溶液。通过添加鏻添加剂至常规的电解质，火焰自熄时间降低了53％。这指示通过将鏻盐用作常规的电解质中的添加剂，可以显著改善能量存储装置的安全性和可靠性。
与现有技术相比，根据本发明形成的EDLC的进一步重要优势是它们的宽温度范围。从以下的实施例可以看出，用本文公开的新型鏻电解质制成的EDLC可以在约-50℃和+120℃之间、或约-40℃和+105℃之间、或-20℃和+85℃之间或-10℃和+65℃之间的温度范围内操作。因此，通过本文公开的材料和结构，现在可以制作可以在延长的温度范围内作用的EDLC。这使得可以在制造和/或操作过程中将这些装置用于经历宽温度范围的广泛应用中。
在一些优选的实施方式中，可以将EDLC设计为在不同的电压和温度组合下操作。在一个布置中，EDLC可以在2.5V和120℃下操作。在另一个布置中，EDLC可以在2.7V和105℃下操作。在另一个布置中，EDLC可以在2.8V和85℃下操作。在另一个布置中，EDLC可以在3.0V和70℃下操作。在进一步的布置中，EDLC可以在3.5V和60℃下操作。
在进一步的实施方式中，可以将以上的能量存储方法与电池组合以形成包括电池和EDLC阵列的电容器-电池混合能量存储***。
电解电容器
根据本发明的实施方式的鏻离子液体、盐和组合物非常适用作电解电容器中的电解质。在一个实施方式中，提供了电解电容器，其包括：正极、负极、所述正极和负极之间的隔膜；和电解质。电解质由溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种离子液体或盐组成，包含以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子。在一个实施方式中，电解质由具有一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的离子液体组成，其中，离子液体组合物表现出最高至375℃的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围和室温下至少1mS/cm、或至少5mS/cm或至少10mS/cm的离子电导率。在另一个实施方式中，电解质由具有溶解在溶剂中的一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子的一种或多种盐组成，其中，该电解质组合物表现出室温下至少5mS/cm、或至少10mS/cm、或至少15mS/cm、或至少20mS/cm、或至少30mS/cm、或至少40mS/cm、或至少50mS/cm或至少60mS/cm的离子电导率。在一些实施方式中，电解质组合物由以下溶剂中的一种或多种组成，但不限于此：乙腈、碳酸亚乙基酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸亚丁基酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙甲酯(EMC)或碳酸甲乙酯(MEC)、丙酸甲酯(MP)、氟代碳酸亚乙基酯(FEC)、氟苯(FB)、碳酸亚乙烯基酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙基酯(VEC)、碳酸苯基亚乙基酯(PhEC)，丙甲基碳酸酯(PMC)、二乙氧基乙烷(DEE)、二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)和γ-戊内酯(GVL)。在一个实施方式中，正极-阳极典型地是具有由电解氧化或阳极化形成的薄氧化物膜的铝箔。虽然铝是用于阳极的优选金属，但是可以使用其他金属如钽、镁、钛、铌、锆和锌。负极-阴极常见地是蚀刻的铝箔。在进一步的方面，鏻电解质表现出与常规的电解质相比降低的可燃性，因此改善了电解电容器操作的安全性。
染料敏化太阳能电池
根据本发明的实施方式的鏻离子液体、盐和组合物非常适用作染料敏化太阳能电池(DSSC)中的电解质。在一个实施方式中，提供了DSSC，其包括：染料分子附接的阳极、包含氧化还原***的电解质、和阴极。电解质由溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种离子液体或盐组成，包含：以下通式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中：R1、R2、R3和R4各自独立地是取代基；和一种或多种阴离子。在另一个实施方式中，电解质由具有一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子表征，其中，该电解质组合物表现出以下中的至少两种或更多种：热力学稳定性、低挥发性、宽液相线范围、离子电导率、化学稳定性和电化学稳定性。在另一个实施方式中，该电解质由具有一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子表征，其中，电解质组合物表现出最高至大约375℃或更高温度的热力学稳定性和至少5mS/cm、或至少10mS/cm或至少15mS/cm的离子电导率。
电解膜
根据本发明的实施方式的鏻离子液体、盐和组合物非常适用作电解膜或电解质膜。在一个实施方式中，提供了电解膜，包含：施加至基板的鏻离子液体组合物。在另一个实施方式中，提供了电解膜，包含：施加至基板的溶解在溶剂中的一种或多种鏻离子液体或盐。在一个实施例中，一种或多种鏻离子液体或盐溶解在溶剂中，以形成涂覆溶液。通过任何合适的方式，如通过喷涂、旋涂等，将溶液施加至基板。然后加热基板以部分或完全除去溶剂，形成电解质或离子导电膜。在其他实施方式中，将溶解在合适的溶剂中的离子液体、盐和聚合物的溶液涂覆在基板上，如通过喷涂或旋涂，然后部分或完全蒸发溶剂。这导致离子导电聚合物凝胶/膜的形成。这种膜特别适用作用于电池、EDLC和DSSC的电解质，以及用作燃料电池薄膜。
传热介质
本发明的鏻离子液体的高热力学稳定性、低挥发性和宽液相线范围的期望性质非常适用于传热介质。本发明的一些实施方式提供了传热介质，包含溶解在溶剂中的离子液体组合物或一种或多种盐，包含：一种或多种鏻类阳离子和一种或多种阴离子，其中，该传热介质表现出最高达大约375℃温度的热力学稳定性、大于400℃的液相线范围。在一些实施方式中，本发明的传热介质是高温反应介质。在另一个实施方式中，本发明的传热介质是高提取介质。
其他应用
本发明的鏻离子液体在另外的应用中发现了用途。在一个示例性的实施方式中，检验了嵌入电容器。在一个实施方式中，嵌入电容器由布置在两个电极之间的电介质组成，其中，电介质由以上所描述的鏻离子组合物的电解膜组成。可以将本发明的嵌入电容器嵌入在集成电路包装中。进一步的实施方式包括“板上(on-board)”电容器布置。
以上描述旨在是说明性的，而不将这些鏻离子液体电解质组合物的应用限于所列出的应用或过程。
实施例
现在参考具体的实施例更详细地描述本发明的实施方式。以下提供的实施例仅旨在用于举例说明的目的，且并不以任何方式限制本发明的范围和/或教导。
一般来说，通过适当取代的鏻盐与适当取代的金属盐的复分解反应，或通过适当取代的膦前体与适当取代的阴离子前体的反应，制备鏻离子液体。图3至6示出了进行本发明的鏻离子液体的四个示例性实施方式的反应方案。
实施例1
制备了鏻离子液体。将AgSO3CF3加入至50ml的圆底(Rb)烧瓶并组装至3cm旋转玻璃料(swivelfrit)。排空烧瓶并将其放入手套箱中。在手套箱中，添加二-正丙基乙基甲基鏻碘化物，并重新组装烧瓶，将其放入真空管线，排空，并真空移入无水THF。允许将烧瓶升温至室温，然后加热至40℃2小时。这导致淡绿色珠状固体的形成。通过过滤除去该固体。这产生珍珠状的乳白色溶液。通过使用30℃热水浴加热在高真空下除去挥发材料。这得到产率为0.470g的白色结晶材料。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图7中。
实施例2
制备了进一步的鏻离子液体。在手套箱中将二-正丙基乙基甲基鏻碘化物添加至100ml的Rb烧瓶中，然后移开并溶解在50ml的DIH2O中。添加AgO2CCF3至该溶液，立即产生黄色的珠状沉淀物。搅拌2小时后，通过过滤除去AgI，并用每次5ml的DIH2O洗涤滤饼3次。通过旋转蒸发器除去主体水。这产生澄清的、低粘度的液体，然后在真空中通过加热和搅拌将其干燥。这导致材料的固化。在温水浴中柔和地加热白色固体得到似乎刚好在室温以上熔融的液体。该实验产生0.410g的材料。图8A描绘了反应方案。对材料进行热重分析(TGA)和逸出气体分析(evolvedgasanalysis)(EGA)测试，且结果分别示于图8B和图8C中。
实施例3
在该实施例中，在手套箱中将二-正丙基乙基甲基鏻碘化物添加至100ml的Rb烧瓶中，然后从通风橱中取出并溶解在70mlMeOH中。接下来，添加AgO2CCF2CF2CF3，立即产生黄色的浆料。搅拌3小时后，通过过滤移除固体，通过旋转蒸发除去主体MeOH，并在高真空下干燥剩余的残留物。这产生黄色的凝胶状泥浆材料。观察到“液体”型晶体形成在Rb***侧面，然后当刮擦烧瓶时其“熔融”掉。该实验产生0.618g的材料。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图9A中。还进行逸出气体分析(EGA)，且结果示于图9B中。
实施例4
将压力烧瓶放入手套箱中，并添加0.100g的P(CH2OH)3，随后添加5mL的THF-d8。一旦固体溶解，则添加Me2SO4。然后密封烧瓶并将其从手套箱中取出。在110℃的油浴中将其加热10分钟，然后冷却，再放回至手套箱，并取出1mL等分部分用于1HNMR。图10A示出了反应方案。图10B示出了1HNMR谱图。
实施例5
在该实验中，在手套箱中将1-乙基-1-甲基鏻杂环戊烷(phospholanium)硝酸盐添加至100ml的14/20Rb烧瓶中。将KC(CN)3添加至其中，然后将Rb组装至3cm的旋转玻璃料。将该玻璃料取出至管线，并真空移入CHCl3。允许搅拌烧瓶12小时。在烧瓶底部观察到胶黏的棕色材料。过滤溶液得到珍珠状、乳白色过滤物，由其分离出棕色油。用再循环的CHCl3洗涤2次该棕色材料，导致它变得更白且更粒状。在高真空下除去所有挥发性组分，产生低粘度的棕色油。该实验产生1.52g的材料。反应方案示于图11A中。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图11B中。
实施例6
在该实验中，在手套箱中将1-乙基-1-甲基鏻杂环己烷(phosphorinanium)碘化物添加至100ml的Rb烧瓶中，然后将其从通风橱中取出(在通风橱中将其溶解在70mlMeOH中)。接下来，添加AgO2CCF2CF2CF3，立即产生黄色的沉淀。搅拌烧瓶18小时，然后通过过滤除去固体。通过旋转蒸发除去主体MeOH，并在高真空下干燥残留物。该步骤产生灰白色、淡黄色固体。该实验产生0.620g的材料。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图12中。
实施例7
在另一个实验中，在通风橱中将1-丁基-1-乙基鏻杂环戊烷(phospholanium)碘化物添加至Rb烧瓶中，然后将其溶解在水中并搅拌。添加AgO3SCF3，且立即形成黄色沉淀。搅拌烧瓶2小时，然后真空过滤。溶液在过滤期间发泡，且过滤后观察到乳状物质。旋转蒸发该材料，并在真空下在熔融固体的油浴上干燥残留物。该实验产生0.490g的材料。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图13中。
实施例8
在进一步的实验中，在通风橱中将1-丁基-1-乙基鏻杂环己烷碘化物添加至烧瓶中。添加MeOH，然后搅拌烧瓶15分钟。添加对-甲苯磺酸银。搅拌烧瓶4小时。形成黄色沉淀。重力过滤该材料，然后旋转蒸发。在真空下干燥材料，得到液体。该实验产生0.253g的材料。反应方案示于图14A中。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图14B中。
实施例9
在另一个实验中，将250mg(0.96mmol)三乙基甲基鏻碘化物添加至15mL的去离子水中，随后将163mg(0.96mmol)硝酸银预溶解在5.0mL的去离子水中。搅拌反应10分钟，此时过滤出白黄色沉淀。然后用5.0mL去离子水洗涤固体，并合并含水部分。在旋转蒸发器上在真空下除去水，以剩余白色固体残留物，将其由乙酸乙酯和乙腈的3:1混合物再结晶，产生三乙基甲基鏻硝酸盐。产率：176mg，94％。将鏻硝酸盐(176mg，0.90mmol)溶解在5mL的无水乙腈中。将溶解在5mL无水乙腈中的113mg(0.90mmol)四氟硼酸钾添加至鏻盐中，并在搅拌5分钟之后，通过过滤除去固体。在旋转蒸发器上除去溶剂，且得到的灰白色固体由热的2-丙醇再结晶，产生分析纯的三乙基甲基鏻四氟硼酸盐。产率：161mg，81％。通过图15A所示的1HNMR谱图和图15B所示的31PNMR谱图确认组合物。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图16中。
实施例10
在另一个实验中，将250mg(1.04mmol)的三乙基丙基鏻溴化物和135mg(1.06mmol)的四氟硼酸钾合并在10mL乙腈中。精细的白色KBr沉淀立即开始形成。搅拌混合物1小时，过滤，并在旋转蒸发器上除去溶剂以提供白色固体。产率：218mg，85％。该粗产物可以由2-丙醇再结晶以提供分析纯的材料。通过图17A所示的1HNMR谱图和图17B所示的31PNMR谱图确认组合物。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图18中。
实施例11
在进一步的实验中，在氮气气氛的手套箱中进行反应。将三乙基丙基鏻碘化物(1.00g，3.47mmol)溶解在20mL的无水乙腈中。在连续搅拌下将六氟磷酸银877mg(3.47mmol)添加至该溶液中。碘化银白色沉淀即刻形成，且搅拌反应5分钟。过滤并用无水CH3CN多次洗涤沉淀。将过滤物从手套箱中取出，并蒸发以得到白色固体。将粗材料溶解在热的异丙醇中，并使其穿过0.2μmPTFE膜。冷却过滤物以得到白色晶体，通过过滤将其收集。产率：744mg，70％。通过图19A所示的1HNMR谱图和图19B所示的31PNMR谱图确认组合物。对该材料进行热重分析(TGA)，且结果示于图20中。
实施例12
在该实施例中，将包含1:3:1摩尔比的(CH3CH2CH2)(CH3)3PCF3BF3/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)2(CH3)PCF3BF3的三元鏻离子液体组合物与包含(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3的单组分组合物相比。对该材料进行差示扫描量热法(DSC)，且单组分组合物的结果示于图21A中以及三元组合物的结果示于图21B中。如图21A和21B所示，与单组分组合物相比，三元组合物示出较低的冷冻温度以及因此更宽的液相线范围的优势。
实施例13
在另一个实验中，制备了鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3。该盐表现出25℃下19.5cP的低粘度、-10.0℃的熔点、396.1℃的起始分解温度、407℃的液范围、15.2mS/cm的离子电导率和当在具有Pt工作电极和Pt反电极以及Ag/Ag+参比电极的电化学电池中测量时-1.550+1.5V的电化学电压窗口。结果总结在以下表14中。
表14
实施例14
在另一个实验中，制备了鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3。以0至4范围内的ACN/盐体积比将盐溶解在乙腈(ACN)溶剂中。在室温下测量得到的电解质溶液的离子电导率，且结果示于图22中。如图22所示，离子电导率随ACN/盐比升高，从0比率(纯的离子液体)下的13.9mS/cm升高至1.5至2.0之间比率下的75mS/cm的峰值。
实施例15
在另一个实验中，制备了鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3。以0至2.3范围内的PC/盐体积比将盐溶解在碳酸亚丙基酯(PC)溶剂中。在室温下测量得到的电解质溶液的离子电导率，且结果示于图23中。如图23所示，离子电导率随PC/盐比率升高，从0比率(纯的离子液体)下的13.9mS/cm升高至0.75至1.25之间比率下的22mS/cm的峰值。
实施例16-35
在进一步的实验中，制备了多种鏻盐。将盐溶解在乙腈(ACN)溶剂中以形成1.0M浓度的电解质溶液。在室温下测量得到的电解质溶液的离子电导率。在具有Pt工作电极和Pt反电极以及Ag/Ag+参比电极的电化学电池中确定电化学稳定电压窗口(电化学窗口)。结果总结于表15。该电解质在室温下表现出大于约28mS/cm、或大于约34mS/cm、或大于约41mS/cm、或大于约55mS/cm、或大于约61mS/cm的离子电导率。在一个布置中，电化学窗口在约-3.2V和+2.4V之间。在另一个布置中，电化学窗口在约-3.0V和+2.4V之间。在再一个布置中，电化学窗口在约-2.0V和+2.4V之间。
表15
| 实施例 | 阳离子 | 阴离子 | 电导率(mS/cm) | 电化学窗口(V) |
| 16 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+ | C(CN)3 - | 69.0 | -1.7至+1.1 |
| 17 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+ | CF3BF3- | 64.0 | -3.0至+2.4 |
| 18 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+ | CF3SO3 - | 43.7 | -2.0至+1.9 |
| 19 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+ | BF4 - | 55.5 | -2.0至+1.9 |
| 20 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+ | (CF3CO)2N | 41.5 | -1.6至+2.0 |
| 21 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+ | (CF3)2PO2 - | 45.6 | -1.8至+1.8 |
| 22 | (CH3CH2CH2)2(CH3)2P+ | CF3SO3 - | 38.7 | -2.0至+2.4 |
| 23 | (CH3CH2CH2)2(CH3)2P+ | CH3C6H4SO3 - | 28.6 | N/A |
| 24 | (CH3CH2CH2)2(CH3)2P+ | C(CN)3 - | 61.5 | -1.8至+1.1 |
| 25 | (CH3CH2CH2)2(CH3)2P+ | (CF3SO2)2N- | 43.1 | -3.2至+2.4 |
| 27 | (CH3CH2CH2)2(CH3)2P+ | CH2CHBF3 - | 41.0 | -1.0至+1.0 |
| 28 | ((CH3)2CH)(CH3CH2)(CH3)2P+ | C4H4SO4N | 32.5 | N/A |
| 29 | ((CH3)2CH)(CH3CH2)(CH3)2P+ | C6H5BF3 - | 37.6 | N/A |
| 30 | ((CH3)2CH)(CH3CH2)(CH3)2P+ | C6H3F2BF3 - | 37.1 | N/A |
| 31 | ((CH3)2CHCH2)(CH3CH2)(CH3)2P+ | CH2CHBF3 - | 45.7 | -1.8至+1.8 |
| 32 | ((CH3)2CHCH2)2(CH3CH2)(CH3)P+ | CF3SO3 - | 46.8 | N/A |
| 33 | ((CH3)2CHCH2)2(CH3CH2)(CH3)P+ | (CF3SO2)2N- | 37.5 | N/A |
| 34 | ((CH3)2CHCH2)2(CH3CH2)(CH3)P+ | CH3CH2BF3 - | 34.3 | N/A |
| 35 | ((CH3)2CHCH2)2(CH3CH2)(CH3)P+ | BF4 - | 33.9 | N/A |
实施例36-41
在进一步的实验中，制备了多种鏻盐并将其与对照铵盐比较。将盐溶解在碳酸亚丙基酯(PC)溶剂中以形成1.0M浓度的电解质溶液。在室温下测量得到的电解质溶液的离子电导率。在具有Pt工作电极和Pt反电极以及Ag/Ag+参比电极的电化学电池中确定电化学电压窗口(电化学窗口，EchemWindow)。结果总结在表16中，证实鏻盐表现出比对照-铵类似物更高的电导率和更宽的电化学电压稳定性窗口。在一个布置中，电化学窗口在约-2.4V和+2.5V之间。在另一个布置中，电化学窗口在约-1.9V和+3.0V之间。
表16
实施例42-45
在进一步的实验中，制备了多种鏻盐并将其与对照铵盐比较。将盐溶解在碳酸亚丙基酯(PC)溶剂中以形成0.6M至最多5.4M范围内浓度的电解质溶液。在室温下测量得到的电解质溶液的离子电导率，且结果呈现于图24中。2.0M浓度下电导率的数值示于表17中，示出鏻盐表现出比对照-铵类似物更高的电导率。
表17
实施例46
在另一个实验中，制备了鏻盐-(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3，并将其与对照铵盐(CH3CH2)3(CH3)NBF4比较。将盐溶解在乙腈(ACN)溶剂中以形成1.0M浓度的电解质溶液。在25至105℃的温度下通过压力差示扫描量热法(DSC)测量溶液的蒸汽压。在室温下测量得到的电解质溶液的离子电导率。如图25所示，在25℃下与铵盐的27％相比，鏻盐将ACN的蒸汽压降低39％，在105℃下与铵盐的13％相比，鏻盐为38％。通过鏻盐对蒸汽压的显著抑制在降低电解质溶液的可燃性方面是优势的，因此改善EDLC操作的安全性。
实施例47-50
在另一个实验中，将鏻盐用作锂电池常规电解质溶液中的添加剂。在本发明的一个实施方式中，1.0MLiPF6在1:1重量比的EC(碳酸亚乙基酯)和DEC(碳酸二乙酯)(记录为EC:DEC1:1)混合溶剂中的常规电解质溶液由NovolyteTechnologies(BASFGroup的分部)提供。将鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3添加至20w％的常规电解质溶液。在本发明的另一个实施方式中，1.0MLiPF6在1:1:1重量比的EC(碳酸亚乙基酯)、DEC(碳酸二乙酯)和EMC(碳酸乙甲酯)(记录为EC:DEC:EMC1:1:1)混合溶剂中的常规电解质溶液由NovolyteTechnologies(BASFGroup的分部)提供。将鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3添加至10w％的常规电解质溶液。通过将电解质溶液的1g样品放入玻璃皿中，点燃样品，并记录火焰熄灭所需的时间，进行火焰自熄测试。将自熄时间(SET)针对样品质量归一化。结果总结在以下表18中。在10w％和20w％之间浓度的鏻添加剂降低火焰自熄时间33％至53％。这指示通过将鏻盐用作常规的锂离子电解质中的添加剂，可以显著改善锂离子电池的安全性和可靠性。
表18
| 实施例 | 溶剂 | 常规的盐 | 鏻添加剂(w％) | SET(s/g) |
| 47 | EC∶DEC 1∶1 | 1.0M LiPF6 | 0 | 67 |
| 48 | EC∶DEC 1∶1 | 1.0M LiPF6 | 20 | 31 |
| 49 | EC:DEC:EMC | 1.0M LiPF6 | 0 | 75 |
| 50 | EC∶DEC∶EMC | 1.0M LiPF6 | 10 | 51 |
实施例51
在另一个实验中，将鏻盐用作锂电池标准电解质溶液中的添加剂。在本发明的一个实施方式中，1.0MLiPF6在1:1重量比的EC(碳酸亚乙基酯)和DEC(碳酸二乙酯)(记录为EC:DEC1:1)混合溶剂中的标准电解质溶液由NovolyteTechnologies(BASFGroup的分部)提供。将鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PC(CN)3添加至10w％的标准电解质溶液。在-30至60℃的不同温度下测量标准电解质溶液和具有鏻添加剂的溶液两者的离子电导率。如图26所示，鏻添加剂在宽温度范围改善了电解质溶液的离子电导率。在-30℃下，作为鏻添加剂的结果，离子电导率升高109％。在+20℃下，作为鏻添加剂的结果，离子电导率升高23％。在+60℃下，作为鏻添加剂的结果，离子电导率升高约25％。一般来说，作为鏻添加剂的结果，标准电解质溶液的离子电导率升高至少25％。
实施例52
在另一个实验中，将鏻盐用作锂电池标准电解质溶液中的添加剂。在本发明的一个实施方式中，1.0MLiPF6在1:1:1重量比的EC(碳酸亚乙基酯)、DEC(碳酸二乙酯)和EMC(碳酸乙甲酯)(记录为EC:DEC:EMC1:1:1)混合溶剂中的标准电解质溶液由NovolyteTechnologies(BASFGroup的分部)提供。将鏻盐(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3添加至10w％的标准电解质溶液。在20至90℃的不同温度下测量标准电解质溶液和具有鏻添加剂的溶液两者的离子电导率。如图27所示，鏻添加剂在宽温度范围改善了电解质溶液的离子电导率。在20℃下，作为鏻添加剂的结果，离子电导率升高约36％。在60℃下，作为鏻添加剂的结果，离子电导率升高约26％。在90℃下，作为鏻添加剂的结果，离子电导率升高约38％。一般来说，作为鏻添加剂的结果，标准电解质溶液的离子电导率升高至少25％。
实施例53
在进一步的实验中，如图28所示，纽扣电池由具有14mm直径的两个盘状碳电极、夹在两个电极之间的具有19mm直径的隔膜和浸渍电解质溶液组成。在本发明的一个实施方式中，具有100μm厚度的两个碳电极由活化碳(KurarayYP-50F，1500–1800m2/g)制备，与粘合剂混合并各自结合至30μm厚的铝集电器(currentcollector)。隔膜由35μmNKK纤维素隔膜(TF40-35)制备。用包含处于乙腈或碳酸亚丙基酯中的1.0M鏻盐的电解质溶液浸渍两个碳电极和隔膜。将组装物放置在2032纽扣电池壳中并通过使用压接机(crimper)应用适当的压力密封。完成的电池具有20mm的直径和3.2mm的厚度。在氮气填充的手套箱中进行全部的装配过程。通过在恒定电流下充电和放电用CHI稳压器(potentiostat)表征完成的电池。图29示出了具有处于碳酸亚丙基酯电解质中的1.0M(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2CF3F3的这种纽扣电池的充电-放电曲线。首先将电池从0V充电至2.5V，然后放电至1.0V(在10mA下)。确定电池电容为0.55F。
实施例54-57
在进一步的实验中，如图30A和图30B所示，袋装电池由15mmx15mm的两个碳电极、夹在两个电极之间的20mmx20mm的隔膜和浸渍电解质溶液组成。可选地，袋装电池包括第三电极-参比电极如银电极，使得可以确定每个碳电极的电位。在本发明的一个实施方式中，具有100μm厚度的两个碳电极由活化碳(KurarayYP-50F，1500–1800m2/g)制备，与粘合剂混合并各自结合至30μm厚的铝集电器。隔膜由35μmNKK纤维素隔膜(TF40-35)制备。用包含处于乙腈或碳酸亚丙基酯中的1.0M鏻盐的电解质溶液浸渍两个碳电极和隔膜。一旦组装物对齐，使用热熔胶带将两个集电器接片(tab)保持在一起，以防止接片周围的泄漏。然后在铝层压袋装袋中真空密封组装物。完成的电池具有70mmx30mm的尺寸和0.3mm的厚度。在氮气填充的手套箱中进行全部的装配过程。通过在恒定电流密度下充电和放电用CHI稳压器表征完成的电池。图31A示出了具有处于碳酸亚丙基酯中的1.0M(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2CF3F3的袋装电池的充电-放电曲线。在10mA下在0和2.7V之间将电池充电和放电。图31B示出了用银参比电极测量的正和负碳电极的解析电极电位(resolvedelectrodepotential)。在一些情况中，可以将袋装电池完全充电至最高至3.9V的高电压。结果总结在以下表19中。在一个布置中，EDLC可以从0V至3.9V充电和放电。在另一个布置中，EDLC可以从0V至3.6V充电和放电。在另一个布置中，EDLC可以从0V至3.3V充电和放电。
表19
实施例58
在进一步的实验中，如图32所示，圆柱状电池由6cmx50cm的第一隔膜带、放置在第一隔膜顶部的5.8cmx50cm的第一碳电极带、放置在第一碳电极顶部的6cmx50cm的第二隔膜带和放置在第二隔膜顶部的5.8cmx50cm的第二碳电极带组成。以果酱卷(jellyroll)方式将电极/隔膜组件卷绕成紧密的电池芯(cellcore)。在本发明的一个实施方式中，具有100μm厚度的碳电极由混合有粘合剂的活化碳(KurarayYP-50F，1500–1800m2/g)制备，并结合至30μm厚的铝集电器的两侧，得到双侧电极结构。隔膜由35μmNKK纤维素隔膜(TF40-35)制备。将果酱卷芯放置在18650圆柱状电池壳体中。使用真空注射设备添加包含处于乙腈或碳酸亚丙基酯中的1.0M鏻盐的电解质溶液，以确保电解质渗入并完全填充隔膜和碳电极的孔。在填充电解质之后，放置帽以封闭电池。完成的圆柱状电池具有直径18mm以及长度65mm的尺寸。在干燥室或氮气填充的手套箱中进行全部的装配过程。通过在恒定电流下充电和放电用PARVersaSTAT4-200稳压器表征完成的电池。图33示出了具有处于碳酸亚丙基酯中的1.0M(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2CF3F3的电解质溶液的这种圆柱状电池的充电-放电曲线。首先将电池从1.0V充电至2.5V，保持在2.5V300秒，然后放电至2.5V(在600mA下)。确定电池电容为132F。
实施例59-61
在进一步的实验中，与对照铵盐相比，在2.7V和70℃下对包含处于碳酸亚丙基酯中的1.0M鏻盐的袋装电池进行加速应力测试。将电池性能稳定性测量为初始电容的保持率。结果示于图34。电容保持率在80小时的数值示于表20中，示出具有鏻盐的电池与具有铵盐的电池相比表现出更高的保持率。
表20
| 实施例 | 盐 | 电容保持率(％) | |
| 59 | 鏻盐1 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3 | 100 |
| 60 | 鏻盐2 | (CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PBF4 | 97 |
| 61 | 铵盐对照 | (CH3CH2)3(CH3)NBF4 | 92 |
实施例62
在进一步的实验中，与具有铵盐-(CH3CH2)3(CH3)NBF4对照的电解质溶液的袋装电池相比，从-40℃至+80℃对包含1.0M鏻盐-(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2PCF3BF3的电解质溶液的袋装电池测试不同温度下的电池性能。将电池性能稳定性测量为25℃下的电容的保持率。如图35所示，与具有铵盐的电池相比，具有鏻盐的电池在0℃以下的温度下表现出更高的保持率。可以看出，可以在-40℃和+80℃之间的温度范围内操作由本文公开的新型鏻电解质制成的EDLC。预期可以在约-50℃和+120℃之间的温度范围内操作由本文公开的鏻电解质制成的EDLC。因此，使用本文公开的材料和结构，现在可以制作可以在延长的温度范围内作用的EDLC。这使得可以在制造和/或操作过程中将这些装置用于经历宽温度范围的广泛应用中。
本发明并不限于实施例中公开的具体实施方式的范围，这些实施例旨在说明发明的几个方面且功能等效的任何实施方式在本发明的范围内。实际上，除本文示出和描述的那些之外本发明的多种修改对本领域技术人员是显而易见的且旨在落在所附权利要求内。
引用了多个参考，通过引用将其全部公开结合于此。
Claims (45)
1.一种电化学双层电容器(EDLC)，包括：
正极；
负极；
第一电极和第二电极之间的隔膜；以及
与所述正极、所述负极和所述隔膜接触的电解质组合物，其中，所述电解质组合物包含：
溶解在溶剂中的一种或多种鏻离子液体或一种或多种鏻盐，所述一种或多种鏻离子液体或鏻盐包含下式的一种或多种鏻类阳离子：
R1R2R3R4P，
其中，R1、R2、R3和R4各自独立地是烷基基团；和一种或多种阴离子。
2.根据权利要求1所述的EDLC，其中，R1、R2、R3和R4各自独立地是由1至4个碳原子组成的烷基基团。
3.根据权利要求1所述的EDLC，其中，R1、R2、R3和R4各自独立地是由1至4个碳原子组成的烷基基团，且所述R基团中的至少两个相同，且所述R基团都不包含氧。
4.根据权利要求1所述的EDLC，其中，一个或多个所述R基团中的一个或多个氢原子被氟取代。
5.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻盐中的任何一种或多种在100℃以下的温度下可以是液体或固体。
6.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻离子液体或鏻盐中的至少一种由一种阳离子和一种阴离子对组成。
7.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻离子液体或鏻盐中的至少一种由一种阴离子和多种阳离子组成。
8.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻离子液体或鏻盐中的至少一种由一种阳离子和多种阴离子组成。
9.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻离子液体或鏻盐中的至少一种由多种阳离子和多种阴离子组成。
10.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CH3CH2CH2)2(CH3CH2)(CH3)P+。
11.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+。
12.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CH3CH2)3(CH3)P+。
13.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CH3CH2CH2)(CH3CH2)3P+。
14.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CH3CH2)4P+。
15.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CH3CH2CH2)3(CH3)P+。
16.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CH3CH2CH2)3(CH3CH2)P+。
17.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CF3CH2CH2)(CH3CH2)3P+。
18.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CF3CH2CH2)3(CH3CH2)P+。
19.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CF3CH2CH2)3(CH3)P+。
20.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述鏻类阳离子由下式组成：(CF3CH2CH2)4P+。
21.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述电解质组合物包含鏻阳离子和选自由以下组成的组中的一种或多种阴离子：PF6、(CF3)3PF3、(CF3)4PF2、(CF3CF2)4PF2、(CF3CF2CF2)4PF2、(-OCOCOO-)PF4、(-OCOCOO-)(CF3)3PF、(-OCOCOO-)3P、BF4、CF3BF3、(CF3)2BF2、(CF3)3BF、(CF3)4B、(-OCOCOO-)BF2、(-OCOCOO-)BF(CF3)、(-OCOCOO-)(CF3)2B、(-OSOCH2SOO-)BF2、(-OSOCF2SOO-)BF2、(-OSOCH2SOO-)BF(CF3)、(-OSOCF2SOO-)BF(CF3)、(-OSOCH2SOO-)B(CF3)2、(-OSOCF2SOO-)B(CF3)2、CF3SO3、(CF3SO2)2N、(-OCOCOO-)2PF2、(CF3CF2)3PF3、(CF3CF2CF2)3PF3、(-OCOCOO-)2B、(-OCO(CH2)nCOO-)BF(CF3)、(-OCOCR2COO-)BF(CF3)、(-OCOCR2COO-)B(CF3)2、(-OCOCR2COO-)2B、CF3BF(-OOR)2、CF3B(-OOR)3、CF3B(-OOR)F2、(-OCOCOCOO-)BF(CF3)、(-OCOCOCOO-)B(CF3)2、(-OCOCOCOO-)2B、(-OCOCR1R2CR1R2COO-)BF(CF3)和(-OCOCR1R2CR1R2COO-)B(CF3)2；并且其中，R、R1和R2各自独立地是H或F。
22.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述一种或多种阴离子由以下的任何一种或多种组成：-O3SCF3、-O2CCF3、-O2CCF2CF2CF3、CF3BF3 -、C(CN)3 -、PF6 -、NO3 -、-O3SCH3、BF4 -、-O3SCF2CF2CF3、-O2CCF2CF3、-O2CH、-O2CC6H5、-OCN、CO3 2-、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、(CF3SO2)2N-、(CF3)2BF2 -、(CF3)3BF-、CF3CF2BF3 -或-N(CN)2。
23.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述电解质组合物包含所述鏻盐和以下溶剂中的一种或多种：乙腈、碳酸亚乙基酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸亚丁基酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙甲酯(EMC)或碳酸甲乙酯(MEC)、丙酸甲酯(MP)、氟代碳酸亚乙基酯(FEC)、氟苯(FB)、碳酸亚乙烯基酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙基酯(VEC)、碳酸苯基亚乙基酯(PhEC)、碳酸丙基甲基酯(PMC)、二乙氧基乙烷(DEE)、二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)、γ-戊内酯(GVL)、或它们的混合物。
24.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述电解质组合物包含所述鏻盐，且所述鏻盐由下式的阳离子：(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P+和下式中的任何一种或多种的阴离子组成：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-、或它们的组合。
25.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述电解质组合物包含所述鏻盐，且所述鏻盐由下式的阳离子：(CH3)(CH3CH2)3P和下式中的任何一种或多种的阴离子组成：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-、或它们的组合。
26.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述电解质组合物包含所述鏻盐，且所述鏻盐由下式的阳离子：(CH3CH2CH2)(CH3CH2)3P+和下式中的任何一种或多种的阴离子组成：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)2B-、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-、或它们的组合。
27.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述电解质组合物包含所述鏻盐，且所述鏻盐由下式的阳离子：(CH3CH2)4P+和下式中的任何一种或多种的阴离子组成：BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-、或它们的组合。
28.根据权利要求1所述的EDLC，其中，正极活性材料和负极活性材料都选自由以下组成的组：炭黑、石墨、石墨烯；碳-金属复合物；聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩；锂、钌、钽、铑、铱、钴、镍、钼、钨或钒的氧化物、氯化物、溴化物、硫酸盐、硝酸盐、硫化物、氢化物、氮化物、磷化物或硒化物，以及它们的组合。
29.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述正极活性材料和所述负极活性材料相同。
30.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述正极活性材料和所述负极活性材料不同。
31.根据权利要求1所述的EDLC，其中，所述电解质组合物进一步包含一种或多种常规的非鏻盐。
32.根据权利要求31所述的EDLC，其中，所述鏻类离子液体或盐和所述常规的盐以1:100至1:1鏻类离子液体或盐:常规的盐范围内的摩尔比存在于所述电解质组合物中。
33.根据权利要求31所述的EDLC，其中，所述一种或多种常规的盐选自由以下组成的组：四氟硼酸四乙基铵(TEABF4)、四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMABF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMIBF4)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(EMIIm)和1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(EMIPF6)。
34.一种电化学双层电容器(EDLC)，包括：
正极；
负极；
所述正极和所述负极之间的隔膜；以及
与所述正极、所述负极和所述隔膜接触的电解质组合物，其中，所述电解质组合物包含：
溶解在溶剂中的一种或多种鏻离子液体或一种或多种鏻盐，所述一种或多种鏻离子液体或鏻盐包含下式的一种或多种阳离子：
P(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)4-x-y(其中，x、y＝0至4；x+y≤4)；
和下式中的一种或多种阴离子：
(CF3)xBF4-x(其中，x＝0至4)、
(CF3(CF2)n)xPF6-x(其中，n＝0至2；x＝0至4)、
(-OCO(CH2)nCOO-)(CF3)xBF2-x(其中，n＝0至2；x＝0至2)、
(-OCO(CH2)nCOO-)2B(其中，n＝0至2)、
(-OSOCH2SOO-)(CF3)xBF2-x(其中，x＝0至2)、
(-OCOCOO-)x(CF3)yPF6-2x-y(x＝1至3；y＝0至4；2x+y≤6)。
35.一种电化学双层电容器(EDLC)，包括：
正极；
负极；
所述正极和所述负极之间的隔膜；以及
与所述正极、所述负极和所述隔膜接触的电解质组合物，其中，所述电解质组合物包含：
溶解在溶剂中的一种或多种鏻离子液体或一种或多种鏻盐，所述一种或多种鏻离子液体或鏻盐包含下式的一种或多种阳离子：
P(-CH2CH2CH2CH2-)(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)2-x-y(其中，x、y＝0至2；x+y≤2)、
P(-CH2CH2CH2CH2CH2-)(CH3CH2CH2)y(CH3CH2)x(CH3)2-x-y(其中，x、y＝0至2；x+y≤2)；
和下式中的一种或多种阴离子：
(CF3)xBF4-x(其中，x＝0至4)、
(CF3(CF2)n)xPF6-x(其中，n＝0至2；x＝0至4)、
(-OCO(CH2)nCOO-)(CF3)xBF2-x(其中，n＝0至2；x＝0至2)、
(-OCO(CH2)nCOO-)2B(其中，n＝0至2)、
(-OSOCH2SOO-)(CF3)xBF2-x(其中，x＝0至2)、
(-OCOCOO-)x(CF3)yPF6-2x-y(x＝1至3；y＝0至4；2x+y≤6)。
36.根据权利要求34所述的EDLC，其中，所述一种或多种阳离子或阴离子中的一个或多个氢原子被氟取代。
37.根据权利要求35所述的EDLC，其中，所述一种或多种阳离子或阴离子中的一个或多个氢原子被氟取代。
38.一种电化学双层电容器(EDLC)，包括：
正极；
负极；
所述正极和所述负极之间的隔膜；以及
与所述正极、所述负极和所述隔膜接触的电解质组合物，其中，所述电解质组合物包含：
溶解在溶剂中的鏻盐，其中，所述鏻盐由以下组成：
由1:3:1摩尔比的(CH3CH2CH2)(CH3)3P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)2(CH3)P组成的阳离子；
以及
式BF4 -、PF6 -、CF3BF3 -、(-OCOCOO-)BF2 -、(-OCOCOO-)(CF3)2B-、(-OCOCOO-)2B-、CF3SO3 -、C(CN)3 -、(CF3SO2)2N-或它们的组合中的一种或多种阴离子。
39.根据权利要求38所述的EDLC，其中，所述阴离子由100/1至1/1范围内的[BF4-]:[CF3BF3-]摩尔比的浓度的BF4-和CF3BF3-的混合物组成。
40.根据权利要求38所述的EDLC，其中，所述阴离子由100/1至1/1范围内的[PF6-]:[CF3BF3-]摩尔比的浓度的PF6-和CF3BF3-的混合物组成。
41.根据权利要求38所述的EDLC，其中，所述阴离子由100/1至1/1范围内的[PF6-]:[BF4-]摩尔比的浓度的PF6-和BF4-的混合物组成。
42.一种电化学双层电容器(EDLC)，包括：
正极；
负极；
所述正极和所述负极之间的隔膜；以及
与所述正极、所述负极和所述隔膜接触的电解质组合物，其中，所述电解质组合物包含：
溶解在溶剂中的鏻盐，其中，所述鏻盐包含：
由1:3:1摩尔比的(CH3CH2CH2)(CH3)3P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)2(CH3)P组成的阳离子；和
由CF3BF3 -组成的阴离子。
43.一种电化学双层电容器(EDLC)，包括：
正极；
负极；
所述正极和所述负极之间的隔膜；以及
与所述正极、所述负极和所述隔膜接触的电解质组合物，其中，所述电解质组合物包含：
溶解在鏻溶剂中的鏻盐，其中，所述盐包含：
由1:3:1摩尔比的(CH3CH2CH2)(CH3)3P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)2(CH3)P组成的阳离子；
和
由BF4 -组成的阴离子。
44.一种电化学双层电容器(EDLC)，包括：
正极；
负极；
所述正极和所述负极之间的隔膜；以及
与所述正极、所述负极和所述隔膜接触的电解质组合物，其中，所述电解质组合物包含：
溶解在溶剂中的鏻盐，其中，所述鏻盐包含：
由1:3:1摩尔比的(CH3CH2CH2)(CH3)3P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)(CH3)2P/(CH3CH2CH2)(CH3CH2)2(CH3)P组成的阳离子；
和
由PF6 -组成的阴离子。
45.一种包括根据权利要求1所述的EDLC阵列和电池阵列的混合式能量存储***。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/706,233 | 2012-12-05 | ||
| US13/706,233 US8907133B2 (en) | 2008-07-14 | 2012-12-05 | Electrolyte compositions and electrochemical double layer capacitors formed there from |
| PCT/US2013/065788 WO2014088712A1 (en) | 2012-12-05 | 2013-10-18 | Electrolyte compositions and electrochemical double layer capacitors formed there from |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105164777A true CN105164777A (zh) | 2015-12-16 |
Family
ID=50883860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380072274.5A Pending CN105164777A (zh) | 2012-12-05 | 2013-10-18 | 电解质组合物和由其形成的电化学双层电容器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2929553A4 (zh) |
| JP (1) | JP2016507888A (zh) |
| KR (1) | KR20150093204A (zh) |
| CN (1) | CN105164777A (zh) |
| WO (1) | WO2014088712A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105762168A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-07-13 | 华中科技大学 | 一种钙钛矿太阳能电池与超级电容器集成件及其制备方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013009720A2 (en) | 2011-07-08 | 2013-01-17 | Fastcap Systems Corporation | High temperature energy storage device |
| US9558894B2 (en) | 2011-07-08 | 2017-01-31 | Fastcap Systems Corporation | Advanced electrolyte systems and their use in energy storage devices |
| US10872737B2 (en) | 2013-10-09 | 2020-12-22 | Fastcap Systems Corporation | Advanced electrolytes for high temperature energy storage device |
| KR101785576B1 (ko) * | 2014-06-26 | 2017-11-06 | 선천 캡쳄 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 전해액 용질, 전해액 및 고전압 슈퍼 커패시터 |
| JP2016110075A (ja) | 2014-10-03 | 2016-06-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光装置、モジュール、及び電子機器 |
| CN116092839A (zh) * | 2015-01-27 | 2023-05-09 | 快帽***公司 | 宽温度范围超级电容器 |
| CN115280444A (zh) * | 2019-09-30 | 2022-11-01 | 麻省理工学院 | 用于超级电容器电极的金属-有机骨架 |
| KR102429821B1 (ko) * | 2020-10-13 | 2022-08-08 | 서울시립대학교 산학협력단 | 고성능 및 고신뢰성을 가지는 전기변색장치 및 그 제조 방법 |
| WO2023173027A1 (en) * | 2022-03-09 | 2023-09-14 | Lyten, Inc. | Tab-less cylindrical cell |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4725926A (en) * | 1986-01-17 | 1988-02-16 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor having high capacity |
| US20060176646A1 (en) * | 2002-08-23 | 2006-08-10 | Takaya Sato | Electric double-layer capacitor |
| US20080204972A1 (en) * | 2004-02-03 | 2008-08-28 | Hiroshi Yoshida | Electric Double Layer Capacitor |
| US20100029970A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | West Robert C | Organosilicon Phosphorus-Based Electrolytes |
| US20100118598A1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-05-13 | Hawkins J Adrian | Phosphonium Ionic Liquids, Compositions, Methods of Making and Electronic Devices Formed There From |
| US20110151317A1 (en) * | 2008-07-11 | 2011-06-23 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Ionic liquid electrolytes comprising an anionic surfactant and electrochemical devices such as accumulators comprising them |
| WO2012032407A2 (en) * | 2010-09-06 | 2012-03-15 | OÜ Skeleton Technologies | Super capacitor of high specific capacity and energy density and the structure of said super capacitor |
| US20120082901A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Basf Se | Lithium-based anode with ionic liquid polymer gel |
-
2013
- 2013-10-18 EP EP13860380.8A patent/EP2929553A4/en not_active Withdrawn
- 2013-10-18 JP JP2015546468A patent/JP2016507888A/ja active Pending
- 2013-10-18 KR KR1020157017819A patent/KR20150093204A/ko not_active Application Discontinuation
- 2013-10-18 WO PCT/US2013/065788 patent/WO2014088712A1/en active Application Filing
- 2013-10-18 CN CN201380072274.5A patent/CN105164777A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4725926A (en) * | 1986-01-17 | 1988-02-16 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor having high capacity |
| US20060176646A1 (en) * | 2002-08-23 | 2006-08-10 | Takaya Sato | Electric double-layer capacitor |
| US20080204972A1 (en) * | 2004-02-03 | 2008-08-28 | Hiroshi Yoshida | Electric Double Layer Capacitor |
| US20110151317A1 (en) * | 2008-07-11 | 2011-06-23 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Ionic liquid electrolytes comprising an anionic surfactant and electrochemical devices such as accumulators comprising them |
| US20100118598A1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-05-13 | Hawkins J Adrian | Phosphonium Ionic Liquids, Compositions, Methods of Making and Electronic Devices Formed There From |
| US20100029970A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | West Robert C | Organosilicon Phosphorus-Based Electrolytes |
| WO2012032407A2 (en) * | 2010-09-06 | 2012-03-15 | OÜ Skeleton Technologies | Super capacitor of high specific capacity and energy density and the structure of said super capacitor |
| US20120082901A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Basf Se | Lithium-based anode with ionic liquid polymer gel |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105762168A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-07-13 | 华中科技大学 | 一种钙钛矿太阳能电池与超级电容器集成件及其制备方法 |
| CN105762168B (zh) * | 2016-04-18 | 2018-08-21 | 华中科技大学 | 一种钙钛矿太阳能电池与超级电容器集成件及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2929553A1 (en) | 2015-10-14 |
| EP2929553A4 (en) | 2016-09-07 |
| WO2014088712A8 (en) | 2015-07-30 |
| JP2016507888A (ja) | 2016-03-10 |
| KR20150093204A (ko) | 2015-08-17 |
| WO2014088712A1 (en) | 2014-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105164777A (zh) | 电解质组合物和由其形成的电化学双层电容器 | |
| CN104969405A (zh) | 电解质组合物、制作方法及由其形成的电池装置 | |
| US20130095392A1 (en) | Electrolyte Compositions, Methods Of Making And Battery Devices Formed There From | |
| US8907133B2 (en) | Electrolyte compositions and electrochemical double layer capacitors formed there from | |
| US8927775B2 (en) | Phosphonium ionic liquids, salts, compositions, methods of making and devices formed there from | |
| CN105229842A (zh) | 鏻离子液体、盐、组合物、制作方法和由其形成的装置 | |
| CN105378871A (zh) | 增强电化学双层电容器(edlc)性能的方法以及由此形成的edlc装置 | |
| JP6002807B2 (ja) | イオン液体 | |
| KR100861916B1 (ko) | 이온성 액체, 축전 디바이스용 전해질염, 축전 디바이스용전해액, 전기 2중층 캐패시터, 및 2차전지 | |
| US8525155B2 (en) | Phosphonium ionic liquids, compositions, methods of making and electronic devices formed there from | |
| JP4047372B2 (ja) | 二次電池の製造方法および二次電池用正極活物質の調製方法 | |
| JP6730723B2 (ja) | 非水系電解液 | |
| EP3188203A1 (en) | Electrolyte solution and electrochemical device | |
| WO2010009083A1 (en) | Phosphonium ionic liquids, compositions, methods of making and devices formed there from | |
| EP3216039A1 (en) | Electrolytic compositions base on mixed alkyl quartenary ammonium or phosphonium salts for electric energy storage and generation devices | |
| US20150263543A1 (en) | Methods Of Enhancing Electrochemical Double Layer Capacitor (EDLC) Performance And EDLC Devices Formed Therefrom | |
| Kato | Material Engineering for Li-Ion Capacitors and Li-Ion Batteries | |
| JP2000091161A (ja) | コンデンサ用電解液およびコンデンサ | |
| WO2017011759A1 (en) | Ionic liquid electrolytes and electrochemical devices comprising same | |
| JPS6386416A (ja) | 電気二重層コンデンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151216 |