Состав жидкокристаллического ионного электролита

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке электролитов для химических источников тока. Состав электролита включает по крайней мере одну соль электролита и растворитель, где в качестве соли электролита содержится литиевая соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 25-55% (мас.) и в качестве растворителя содержится вода 75-45% (мас.) либо натриевая соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 70-88% (мас.) и вода 30-12% (мас.). Применение доступных по цене анионных поверхностно-активных веществ делает предлагаемые ионные жидкокристаллические электролиты экономически привлекательными. Получают электролит с высокой удельной проводимостью при наличии упорядоченной внутренней структуры и сохранении текучести. 2 ил., 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, а именно к разработке электролитов для химических источников тока. Перспективными ион проводящими электролитами являются ионные жидкие кристаллы. В частности, ионные лиотропные жидкие кристаллы на основе солей додецилбензолсульфоновой кислоты. Лиотропные ионные жидкие кристаллы на основе солей додецилбензолсульфоновой кислоты обладают такими достоинствами, как малая токсичность, термодинамическая стабильность жидкокристаллической фазы в широком температурном интервале, высокая удельная проводимость по натрию и литию, что в сумме с самоорганизующейся упорядоченной наноструктурой делает их привлекательными для широкого применения.

Разработано и запатентовано большое количество различных электролитов, в том числе и электролитов на основе жидких кристаллов различной природы, то есть лиотропные, термотропные и полимеризуемые жидкие кристаллы. Предложены и запатентованы в качестве ионных проводников различные твердые электролиты, полимерные и кристаллические, растворы различных солей лития, натрия в ряде органических растворителей, например в этиленкарбонате, а также жидкокристаллические ионные проводники.

Нами предлагается использовать в качестве основы для ионных проводников лиотропные жидкие кристаллы в системе вода - додецилбензолсульфонат Li/Na. Применение для получения жидких кристаллов доступных по цене анионных поверхностно-активных веществ делает предлагаемые электролиты экономически привлекательными.

Известен ряд жидкокристаллических ионных проводников, получаемых путем смешивания расплава органической соли (ионной жидкости) с органическими или неорганическими веществами, способными формировать жидкокристаллическую фазу, описанных в патенте ЕР 1394816 А1 Kato Takashi, Kanie Satoshi, Yoshio Masafumi, Ohno Hiroyuki, Yoshizawa Masahiro «Liquid crystalline ion conductor and method for preparation thereof» от 03.03.2004 (МПК H01B 1/06). В патенте описаны разные составы электролита, в которых можно сформировать жидкокристаллический ионный проводник на основе ионных жидкостей и различных жидкокристаллических молекул.

Известен состав электролита на основе полимеризуемого ионного жидкого кристалла для электрохимических источников тока в европейском патенте ЕР 116769 В1 Ono Michio «Electrolyte composition, electrochemical cell and ionic liquid crystal monomer» от 18.01.2001 (МПК H01G 9/20, C09K 19/00, C09K 19/38). В состав заявленного электролита входят полимеризуемые жидкокристаллические мономеры, содержащие по меньшей мере одну полимеризуемую группу, также ионный жидкокристаллический мономер имеет органическую катионсодержащую и этиленоксидную группы.

Аналогом заявленного изобретения служит патент WO 2006/062014 A1 Haramoto Yuiciro «Conductive liquid-crystal material, process for producing the same, liquid-crystal composition, liquid-crystal semiconductor element, and information memory medium» от 15.06.2006 (МПК G09K 19/16, H01L 51/50, G02F 1/13). Изобретение описывает жидкокристаллическую композицию, которая даже при комнатной температуре имеет отличную проводимость, с электрохимическим окном напряжения 5В. Композиция состоит из одного или более компонентов, формирующих смектическую жидкокристаллическую фазу.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является состав электролита, содержащий как минимум одну соль электролита и смесь органических растворителей, этиленкарбоната 10-50% и фторэтиленкарбоната 50-90%. (Патент WO 2013/033579 A1 Chen Xudong, Holstein William L. «Fluorinated electrolyte compositions» от 07.03.2013, МПК H01M 10/0525, H01M 10/0569, H01M 10/0567).

Заявленная в данном патенте композиция содержит Na/Li соль додецилбензолсульфоновой кислоты и воду в качестве растворителя, в определенных соотношениях, которые позволяют получить упорядоченную наноструктурированную жидкокристаллическую фазу.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая удельная проводимость получаемого электролита при наличии упорядоченной внутренней структуры и сохранении текучести, что выгодно отличает подобные электролиты от прототипа.

Технический результат достигается композицией, содержащей литиевую соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 25-55% (мас.) и 75-45% (мас.) воды или содержащей натриевую соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 70-88% (мас.) и 30-12% (мас.) воды.

Получение жидких кристаллов в системе соль додецилбензолсульфоновой кислоты - вода включает следующие операции:

- получение натриевой/литиевой соли додецилбензолсульфоновой кислоты;

- получение раствора необходимой концентрации.

Пример 1

В бюкс вносим 1 г додецилбензолсульфоновой кислоты. Далее добавляем при перемешивании водный раствор гидроксида лития до нейтрального рН 7. В дальнейшем, после нейтрализации кислоты, выпариваем полученную смесь до необходимой концентрации.

Наличие или отсутствие жидкокристаллической структуры и ее тип определяли методом поляризационной микроскопии с помощью микроскопа «Axiostar plus» для наблюдения в проходящем свете (Zeiss, Германия) с цифровой фотокамерой «Canon».

Фиг.1 представляет пример микрофотографии через скрещенные поляроиды (левая) и в проходящем свете (правая) лиотропных жидких кристаллов гексагонального строения, полученных в системе додецилбензолсульфонат лития - вода. Образец содержит 51% (масс.) додецилбензолсульфонат лития и 49% (мас.) воды. На микрофотографии видна текстура образца, характерная для жидких кристаллов гексагонального строения.

Пример 2

Получение жидких кристаллов проводили по методике, описанной в примере 1. Наличие жидкокристаллической структуры проверяли методом поляризационной микроскопии, как описано в примере 1. В таблице 1 показаны данные по составу образцов, полученных в системе додецилбензолсульфонат лития - вода при 25°С, и наличию у них жидкокристаллической структуры. Как видно из представленных данных, диапазоны содержания компонентов, указанные в формуле изобретения, соответствуют области существования жидких кристаллов в системе додецилбензолсульфонат лития - вода.

Таблица 1
Состав, структура и проводимость образцов, полученных в системе додецилбензолсульфонат лития - вода при 25°С.
№ образца Содержание компонентов, % (мас.) Проводимость, мСм/см Структура
Додецилбензолсульфонат лития Вода
1 20 80 2,3 L1
2 33 67 33,7 H1
3 38 62 32,9 H1
4 41 59 39,1 H1
5 51 49 19,2 H1
6 70 30 6,6
7 78 28 2,0
8 90 10 0,3
*L1 - мицеллярная изотропная фаза
**Н1 - гексагональная жидкокристаллическая фаза
***Lα - ламеллярная жидкокристаллическая фаза

Пример 3

По методике, описанной в примере 1, с заменой на гидроксид натрия, получаем жидкие кристаллы на основе додецилбензолсульфоната натрия.

Наличие или отсутствие жидкокристаллической структуры подтверждаем, как описано в примере 1.

Фиг.2 представляет пример микрофотографии через скрещенные поляроиды лиотропных жидких кристаллов ламеллярного строения, полученных в системе додецилбензолсульфонат натрия - вода. Образец содержит 78% (мас.) додецилбензолсульфонат натрия и 22% (мас.) воды. На микрофотографии видна текстура образца, характерная для жидких кристаллов ламеллярного строения.

Пример 4

Получение жидких кристаллов проводили по методике, описанной в примере 1. Наличие жидкокристаллической структуры проверяли методом поляризационной микроскопии, как описано в примере 1. В таблице 2 показаны данные по составу образцов, полученных в системе додецилбензолсульфонат натрия - вода при 25°С, и наличию у них жидкокристаллической структуры. Как видно из представленных данных, диапазоны содержания компонентов, указанные в формуле изобретения, соответствуют области существования жидких кристаллов в системе додецилбензолсульфонат лития - вода.

Таблица 2
Состав, структура и проводимость образцов, полученных в системе додецилбензолсульфонат натрия - вода при 25°С.
№ образца Содержание компонентов, % (мас.) Проводимость, мСм/см Структура
Додецилбензолсульфонат натрия Вода
1 30 70 36,8 L1+Lα
2 64 36 18,0 L1+Lα
3 78 22 1,7
4 90 10 0,11 Lα+HC
*НС - кристаллическая фаза

Состав электролита, включающий по крайней мере одну соль электролита и растворитель, отличающийся тем, что в качестве соли электролита содержит литиевую соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 25-55% (мас.) и в качестве растворителя содержит воду 75-45% (мас.) либо натриевую соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 70-88% (мас.) и воду 30-12% (мас.).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изделию, а именно к силовому кабелю, включающему полупроводниковый слой, содержащий полупроводниковую полиолефиновую композицию. Композиция содержит графеновые нанопластинки, где средняя толщина графеновых нанопластинок находится в диапазоне от 1 нм до 50 нм, а их боковой диаметр составляет 200 мкм или менее, и олефиновую полимерную смолу основы.
Изобретение относится к способу получения электропроводящих эластомерных металлсодержащих композиций. Способ включает введение формиата меди в этиленпропиленовый каучук и последующее высокоскоростное термическое разложение формиата меди в каучуке.
Изобретение относится к технологии получения проводов контактной сети из дисперсионно-твердеющего сплава, а также к самим проводам и может быть, в частности, использовано для высокоскоростного железнодорожного транспорта.
Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике. Алюминиевая паста для кремниевых солнечных элементов включает частицы порошка алюминия, органическое связующее и стеклофритту, причем в пасте используют мелкодисперсный алюминиевый порошок, частицы которого имеют сферическую форму, причем используется сочетание алюминиевых порошков со средним размером частиц D50 не более 3,0 мкм и 4,0-6,0 мкм в соотношении (10:50):(90:50) соответственно, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: алюминиевый порошок 70-80; органическое связующее 15-30; стеклофритта 0-5.

Изобретение относится к повышающим теплопроводность или электропроводность частицам оксида цинка. Частицы представлены следующей формулой (1): ZnMn+ xO1+nx/2 · aH2O (1) где Mn+ означает трехвалентный или четырехвалентный металл, x и a удовлетворяют соотношению 0,002<x<0,05 и 0≤a<0,5, соответственно, n означает валентность металла.

Изобретение относится к способу нанесения состава для покрытия, содержащего углерод в форме углеродных нанотрубок, графенов, фуллеренов или их смеси, и металлические частицы, на субстрат с последующей обработкой под давлением и тепловой обработкой покрытия после нанесения на субстрат.
Изобретение относится к термостойким материалам фосфатного твердения, обладающих высокой электропроводностью, которые могут быть использованы в области электромагнитных, авиационных и космических технологий, а также в строительной отрасли.

Изобретение относится к проводящему материалу для покрытия полов, содержащему электропроводящий противодеформационный слой, включающий проводящие волокна, содержащие стеклянные волокна и углеродные волокна, и к способу его получения.
Заявляемое изобретение относится к области электрической техники, в частности к способам создания электропроводящих слоев, применяемых в широких областях техники, в том числе в электронике или электротехнике, и может быть использовано для создания проводящих соединений в микросхемах.

Данное изобретение относится к электропроводящему тепловыделяющему материалу. Указанный выше электропроводящий тепловыделяющий материал состоит из подложки и электропроводящего тепловыделяющего слоя, практически равномерно нанесенного на указанную выше подложку.

Изобретение относится к способу получения продукта, содержащего алкиларилсульфонат, включающий следующие стадии: (а) контактирование алкилароматического углеводорода с триоксидом серы при 25-120°С и давлении до 50 кПа с получением первого жидкого продукта, содержащего алкиларилсульфоновую кислоту, и потока отходящего газа, содержащего оксиды серы, серную кислоту и алкиларилсульфоновую кислоту; (b) отделение первого жидкого продукта от потока отходящего газа; (с) очистка потока отходящего газа с получением потока очищенного газа и второго жидкого продукта, содержащего алкиларилсульфоновую кислоту и серную кислоту; (d) возврат второго жидкого продукта к первому жидкому продукту, полученному после стадии отделения (b) с получением третьего жидкого продукта, содержащего алкиларилсульфоновую кислоту с последующей ее нейтрализацией; где алкилароматический углеводород получают контактированием ароматического углеводорода с олефином в условиях алкилирования, и указанный олефин получают дегидрогенизацией парафинового сырья от синтеза Фишера-Тропша.

Изобретение относится к способу получения высокорастворимого алкилароматического сульфоната с регулируемым содержанием 2-фенил изомера от 18 до 70 мас.% посредством каталитического алкилирования ароматического соединения очищенным алкилирующим агентом, включающему следующие стадии: 1) каталитическое дегидрирование линейного парафинового сырья; 2) селективное гидрирование диолефинов, полученных в качестве побочного продукта на стадии (1), до моноолефинов; 3) очистку сырьевого алкилирующего агента, полученного на стадии (2), отделение нелинейных продуктов, содержащихся в выходящем потоке стадии (2); 4) обработку нелинейных продуктов, извлеченных на стадии (3) для образования гидротропного предшественника; 5) алкилирование ароматического углеводорода моноолефинами, присутствующими в очищенном алкилирующем агенте, посредством сочетания следующих способов алкилирования: а) способ алкилирования с катализатором, образующим сырьевое линейное алкилароматическое соединение с максимальным содержанием 2-фенил изомера, составляющим 20 мас.%; б) способ алкилирования с катализатором, образующим сырьевое линейное алкилароматическое соединение с минимальным содержанием 2-фенил изомера, составляющим 20 мас.%; 6) разделение на фракции выходящего потока стадии (5) с целью разделения непрореагировавших ароматических соединений, парафинов и наиболее тяжелых побочных продуктов линейных алкилароматических соединений; 7) очистку фракции линейных алкилароматических соединений, поступающих со стадии (6); 8) сульфонирование очищенных линейных алкилароматических соединений, полученных на стадии (7); 9) нейтрализацию линейной алкилсульфоновой кислоты, полученной на стадии (8), отличающемуся тем, что катализатор, образующий максимально 20 мас.% 2-фенил изомера, включает цеолит типа FAU, от 0,01 до 0,15 мас.% по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из Li, Na, K, Mg или Са, и от 0,1 до 8 мас.% по меньшей мере одного редкоземельного металла, выбранного из группы, состоящей из La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm или Eu; а катализатор, образующий минимально 20 мас.% 2-фенил изомера, включает цеолит типа MOR, от 0,01 до 0,2 мас.% по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из Li, Na, K, Mg или Са, при максимальном содержании Na, равном 0,01%, и от 0 до 0,5 мас.% по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из Ti, Zr, Hf.

Изобретение относится к способу получения фенилалканов, характеризующемуся тем, что включает стадии: a) дегидрирование исходного сырья, содержащего C8-C28 парафины, в секции дегидрирования, работающей в условиях дегидрирования, достаточных для дегидрирования парафинов, и извлечение из секции дегидрирования потока продуктов дегидрирования, содержащего моноолефины и парафины;b) пропускание, по меньшей мере, части потока продуктов дегидрирования в секцию изомеризации, работающую в условиях изомеризации, достаточных для изомеризации олефинов, и извлечения из секции изомеризации потока продуктов изомеризации, содержащего моноолефины и парафины, где моноолефины в потоке продуктов изомеризации содержат от 8 до 28 атомов углерода, и где, по меньшей мере, часть моноолефинов в потоке продуктов дегидрирования содержит 3 или 4 первичных атома углерода и не содержит четвертичных атомов углерода; c) пропускание фенильного соединения и, по меньшей мере, части потока продуктов изомеризации, содержащего моноолефины, в секцию алкилирования, эксплуатации секции алкилирования в условиях алкилирования, достаточных для алкилирования фенильного соединения при использовании моноолефинов в присутствии катализатора алкилирования с получением фенилалканов, содержащих молекулы, включающие одну фенильную часть и одну алифатическую алкильную часть, содержащую от 8 до 28 атомов углерода; где, по меньшей мере, часть фенилалканов, образованных в секции алкилирования, содержит 2, 3 или 4 первичных атома углерода и не содержит четвертичных атомов углерода за исключением любого четвертичного атома углерода, связанного связью углерод-углерод с атомом углерода фенильной части; и где алкилирование характеризуется селективностью в отношении получения 2-фенилалканов в диапазоне от 40 до 100 и селективностью в отношении получения внутренних четвертичных фенилалканов, меньшей 10; d) извлечение из секции алкилирования потока продуктов алкилирования, содержащего фенилалканы, и содержащего парафины потока, отправляемого на рецикл; и e) пропускание, по меньшей мере, части потока, отправляемого на рецикл, в секцию дегидрирования.

Изобретение относится к области электротехники, а термореактивный полимерный «электроактивный» материал может найти широкое применение при создании преобразователей внешнего воздействия физических полей в электрический сигнал. Изобретение относится к термореактивному полимерному «электроактивному» материалу, который представляет собой результат поверхностного контакта «электроактивного» полимера термореактивного типа с металлом и/или полупроводником, а строение «электроактивного» полимера термореактивного типа соответствует сополимерной структуре, в полимерной цепи которой неравномерно распределены «электроактивные» фрагменты (фрагменты диарилфлуорена и/или диарилантрона), соединенные между собой через соответствующие промежуточные элементы молекулярной цепи термореактивных сополимеров: фенолформальдегидных резолов и сшитых сополимеров после их отверждения. Также описан материал на основе указанных полимеров, выполненный в виде пленок, нанесенных на металл или полупроводник. Технический результат - создание термореактивного полимерного «электроактивного» материала, обладающего повышенной чувствительностью электропроводности к внешним воздействиям в широком интервале толщин полимерных пленок. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к поливинилсульфоновой кислоте, используемой в качестве легирующей высокомолекулярной добавки, к способу получения поливинилсульфоновой кислоты, к композиту, к вариантам дисперсии, к вариантам способа получения дисперсии, а также к вариантам электропроводного слоя. Поливинилсульфоновая кислота включает звенья винилсульфоновой кислоты общей формулы: где R1, R2 и R3, Z представляют собой атом водорода. При этом молярное количество сульфокислотных групп, образованных мономерной винилсульфоновой кислотой, относительно общего молярного количества мономерных звеньев составляет от 50,0 до 98,0 моль. %. Поливинилсульфоновая кислота имеет оптическую плотность от 0,1 до 2,0 (водный раствор, 0,2 масс. %, длина ячейки 10 мм) в диапазоне длин волн от 255 до 800 нм. Способ получения поливинилсульфоновой кислоты заключается в том, что проводят полимеризацию мономерной винилсульфоновой кислоты общей формулы: где R1, R2 и R3, Z представляют собой атом водорода. Затем нагревают полученную поливинилсульфоновую кислоту при температуре в диапазоне от 90°C до 120°C в течение от 0,5 до 500 часов. Композит включает вышеуказанную поливинилсульфоновую кислоту и электропроводный полимер. Способ получения дисперсии заключается в том, что растворяют и/или диспергируют вышеуказанную поливинилсульфоновую кислоту в растворителе. Затем проводят полимеризацию мономера для получения электропроводного полимера в растворителе, в котором растворен и/или диспергирован полианион - поливинилсульфоновая кислота. Дисперсия образует электропроводный слой, который включает поли(3,4-этилендиокситиофен) и полианион - поливинилсульфоновую кислоту. При измерении методом рентгеновской дифракции отношение площадей пиков между пиком К, в котором угол 2θ составляет от 8° до 10°, и пиком L, в котором угол 2θ составляет от 24° до 28° (площадь пика К / площадь пика L), составляет от 1,0 до 10,0. Изобретение позволяет повысить стабильность дисперсии и получить электропроводный слой с высокой электропроводностью и физическими свойствами. 9 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 48 пр.

Изобретение относится к электрическому проводу и электрическому проводу с контактным наконечником, способному уменьшить регулировку высоты обжатия. Предусмотрен электрический провод 1, включающий в себя проводящую часть 11, которая выполнена из дисперсно-упрочненного медного сплава с площадью поперечного сечения сечением 0,13 квадрата по стандарту ISO 6722 и подвергнута сжатию, причем проводящая часть 11 имеет степень удлинения 7% или более и предел прочности на растяжение 500 МПа или более. Кроме того, удельная электропроводность проводящей части составляет 70% IACS или более. Изобретение обеспечивает создание электрического провода с контактным наконечником с уменьшенной регулировкой высоты обжатия. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке электролитов для химических источников тока. Состав электролита включает по крайней мере одну соль электролита и растворитель, где в качестве соли электролита содержится литиевая соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 25-55 и в качестве растворителя содержится вода 75-45 либо натриевая соль додецилбензолсульфоновой кислоты в количестве 70-88 и вода 30-12. Применение доступных по цене анионных поверхностно-активных веществ делает предлагаемые ионные жидкокристаллические электролиты экономически привлекательными. Получают электролит с высокой удельной проводимостью при наличии упорядоченной внутренней структуры и сохранении текучести. 2 ил., 2 табл., 4 пр.

Наверх