Физико-химические свойства растворов бис-(трифторметансульфонил)имида лития в сульфолане

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучены физико-химические свойства (электропроводность, вязкость и плотность в температурном диапазоне 30–50 °С), электрохимическая и термическая устойчивости растворов бис-(трифторметансульфонил)имида лития в сульфолане в диапазоне концентраций от 0.001 до 1.89 М. Показано, что растворы бис-(трифторметансульфонил)имида лития в сульфолане обладают высокой электрохимической устойчивостью (5.75 В отн. Li/Li+) и умеренной электропроводностью (2.75×10‒3 Ом‒1·см‒1 при 30 °С для 1 М раствора), соизмеримыми с сульфолановыми растворами гексафторфосфата лития.

Строение и транспортные свойства сульфолановых растворов бис-(трифторметансульфонил)имида лития определяются их концентрацией. В разбавленных растворах бис-(трифторметансульфонил)имид лития слабо ассоциирован. По мере увеличения концентрации степень электролитической диссоциации LiN(SO2CF3)2 первоначально уменьшается, а затем возрастает. Увеличение степени электролитической диссоциации бис-(трифторметансульфонил)имида лития с ростом концентрации объяснено образованием ионных тройников и более сложных ионных ассоциатов. С увеличением температуры константа ассоциации и предельная эквивалентная электропроводность LiN(SO2CF3)2 в сульфолане возрастают вследствие снижения степени самоассоциации и разрушения структуры растворителя.

Особенностью сульфолановых растворов бис-(трифторметансульфонил)имида лития является склонность к образованию устойчивых переохлажденных растворов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. В. Шеина

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sheina.l.v@gmail.com

Уфимский Институт химии

Россия, Уфа

Е. В. Карасева

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Email: sheina.l.v@gmail.com

Уфимский Институт химии

Россия, Уфа

В. С. Колосницын

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Email: sheina.l.v@gmail.com

Уфимский Институт химии

Россия, Уфа

Список литературы

  1. Younesi R., Veith G.M., Johansson P. et al. // Energy Environ. Sci. 2015. V. 8. Р. 1905. https://doi.org/10.1039/C5EE01215E
  2. Бушкова О.В., Ярославцева Т.В., Добровольский Ю.А. // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 7. C. 763. [Bushkova O.V., Yaroslavtseva T.V., Dobrovolsky Y.A. // Russ. J. Electrochem. 2017. V. 53. № 7. P. 677. https://doi.org/10.7868/S0424857017070015]
  3. Flamme B., Garcia G.R., Weil M. et al. // Green Chem. 2017. V. 19. P. 1828. https://doi.org/10.1039/C7GC00252A
  4. Xu K. // Chemical Reviews. 2004. V. 104. № 10. P. 4303. https://doi.org/10.1021/cr030203g
  5. Zhang H., Han H., Cheng X. et al. // J. Power Sources. 2015. V. 296. P. 142. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.07.026
  6. Krause L.J., Lamanna W., Summerfield J. et al. // J. Power Sources. 1997. V. 68. P. 320. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(97)02517-2
  7. Abouimrane A., Ding J., Davidson I.J. // J. Power Sources. 2009. V. 189. P. 693. http://doi: 10.1016/ j.jpowsour.2008.08.077
  8. Yoon S., Lee Y.-H., Shin K.-H., Cho S.B., Chung W.J. // Electrochim. Acta. 2014. V. 145. P. 170. http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2014.09.007
  9. Shigenobu K., Sudoh T., Tabuchi M. et al. // J. Non-Cryst. Solids: X. 2021. V. 11–12. 100071. https://doi.org/10.1016/j.nocx.2021.100071
  10. Reddy V.P., Smart M.C., Chin K.B. et al. // Electrochem. Solid-State Lett. 2005. V. 8. № 6. A294. doi: 10.1149/1.1904466
  11. Han H.-B., Zhou S.-S., Zhang D.-J. et al. // J. Power Sources. 2011. V. 196. P. 3623. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.12.040
  12. Dahbi M., Ghamouss F., Tran-Van F. et al. // J. Power Sources. 2011. V. 196. P. 9743. DOI: 10.1016/ j.jpowsour.2011.07.071
  13. Seo D.M., Borodin O., Balogh D. et al. // J. Electrochem. Soc. 2013. V. 160. № 8. A1061. doi: 10.1149/2.018308jes
  14. Horwitz G., Rodriguez C., Factorovich M., Corti H.R. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 12081. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b00864
  15. Shigenobu K., Dokko K., Watanabe M., Ueno K. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 15214. doi: 10.1039/d0cp02181d
  16. Maeyoshi Y., Ding D., Kubota M. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 1. № 29. P. 25833. https://doi.org/10.1021/acsami.9b05257
  17. Wu F., Zhou H., Bai Y. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. № 27. P. 15098. https://doi.org/10.1021/acsami.5b04477
  18. Flamme B., Światowska J., Haddad M. et al. // J. Electrochem. Soc. 2020. V. 167. 070508. DOI: 10.1149/ 1945-7111/ab63c3
  19. Wu W., Bai Y., Wang X., Wu C. // Chin. Chem. Lett. 2021. V. 32. P. 1309. https://doi.org/10.1016/ j.cclet.2020.10.009
  20. Su C.-C., He M., Amine R. et al. // Nano Energy. 2021. V. 83. 105843. https://doi.org/10.1016/ j.nanoen.2021.105843
  21. Xu K., Angell C.A. // J. Electrochem. Soc. 2002. V. 149. № 7. A920. doi: 10.1149/1.1483866
  22. Xu K., Angell C.A. // J. Electrochem. Soc. 1998. V. 145. № 4. L70. doi: 10.1149/1.1838419
  23. Abouimrane A., Belharouak I., Amine K. // Electrochem. Commun. 2009. V. 11. P. 1073. doi: 10.1016/j.elecom.2009.03.020
  24. Flamme B., Haddad M., Phansavath P. et al. // Chem. ElectroChem. 2018. V. 5. P. 2279. doi: 10.1002/celc.201701343
  25. Hofmann А., Kaufmann C., Müller M., Hanemann T. // Int. J. Mol. Sci. 2015. V. 16. P. 20258. doi: 10.3390/ijms160920258
  26. Ugata Y., Tatara R., Mandai T. et al. // ACS Appl. Energy Mater. 2021. V. 4. P. 1851. https://dx.doi.org/10.1021/acsaem.0c02961
  27. Ugata Y., Shigenobu K., Tatara R. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. V. 23. P. 21419. https://doi.org/10.1039/D1CP02946K
  28. Zhang T., Porcher W., Paillard E. // J. Power Sources. 2018. V. 395. P. 212. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.05.077
  29. Каюмов Р.Р., Шмыглева Л.В., Евщик Е.Ю. и др. // Электрохимия. 2021. T. 57. № 8. С. 507. doi: 10.31857/S0424857021060049 [Kayumov R.R., Shmygleva L.V., Evshchik E.Y. et al. // Russ. J. Electrochem. 2021. V. 57. № 8. P. 911. doi: 10.1134/S1023193521060045]
  30. Ock J.-Y., Fujishiro M., Ueno K. et al. // ACS Omega. 2021. V. 6. P. 16187. doi: 10.1021/acsomega.1c02161
  31. Hess S., Wohlfahrt-Mehrens M., Wachtler M. // J. Electrochem. Soc. 2015. V. 162. № 2. A3084. doi: 10.1149/2.0121502jes
  32. Ding M.S., Xu K., Jow T.R. // J. Therm. Anal. Calorim. 2000. V. 62. Р. 177. doi: 10.1023/A:1010175114578
  33. Rycerz L. // J. Therm. Anal. Calorim. 2013. V. 113. P. 231. doi: 10.1007/s10973-013-3097-0
  34. Резницких О.Г., Истомина А.С., Борисевич С.С. и др. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 6. С. 867. [Reznitskikh O.G., Istomina A.S., Borisevich S.S. et al. // Rus. J. of Phys. Chem. A. 2021. V. 95. № 6. P. 1121. doi: 10.1134/S0036024421060224].
  35. Шеина Л.В., Иванов А.Л., Карасева Е.В., Колосницын В.С. // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 12. С. 743. [Sheina L.V., Ivanov A.L., Karaseva E.V., Kolosnitsyn V.S. // Russ. J. Electrochem. 2021. V. 57. № 12. Р. 1138. doi: 10.1134/S1023193521120065].
  36. Фиалков Ю.Я., Житомирский А.Н., Тарасенко Ю.А. Физическая химия неводных растворов. Л.: Химия, 1973. 376 с.
  37. Monica M.D., Jannelli L., Lamanna U. // J. Phys. Chem. 1968. V. 72. № 3. Р. 1068. DOI: org/10.1021/j100849a050.
  38. Jannelli L., Lopez A., Jalenti R., Silvestri L. // J. Chem. Eng. Data. 1982. V. 27. Р. 28. doi: 10.1021/je00027a008.
  39. Doman´ska U., Moollan W.C. // J. Chem. Eng. Data. 1996. V. 41. P. 261. doi: 10.1021/je950236w.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительный материал к статье
Скачать (83KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Изотермы удельной электропроводности (а), динамической вязкости (б) и коррегированной электропроводности (в) растворов LiN(SO2CF3)2 в сульфолане. Температура указана в легендах.

Скачать (244KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Концентрационные зависимости энергий активации электропроводности, вязкого течения и трансмиссионных коэффициентов растворов LiN(SO2CF3)2 в сульфолане.

Скачать (78KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Концентрационные зависимости степени электролитической диссоциации (α) LiN(SO2CF3)2 в сульфолане при различных температурах. Температура указана в легенде.

Скачать (75KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Циклическая вольтамперограмма 1 М раствора LiN(SO2CF3)2 в сульфолане (30 °С) на Pt-электроде относительно Li/Li+. Скорость развертки потенциала 2 мВ/с.

Скачать (55KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Кривые потери массы (а) и тепловых эффектов (ДТА) (б) LiTFSI (тв.), сульфолана и 1 М раствора LiTFSI в сульфолане (СЛ). Скорость нагрева – 5 °С/мин.

Скачать (166KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Термограммы ДСК сульфолана и растворов LiN(SO2CF3)2 в сульфолане.

Скачать (162KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».