Физико-химические и электрохимические свойства растворов трифторметансульфоната лития в смесях сульфолан-1.3-диоксолан

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) 1.0 М растворов LiSO3CF3 в смесях сульфолан-1.3-диоксолан в температурном диапазоне 30–50°C. Показано, что изотермы удельной электропроводности проходят через максимум при содержании 1.3-диоксолана около 60 мол. % (1.75×10–3 Ом–1 см–1, 30°C). Установлено, что вязкость и корригированная (исправленная на вязкость) электропроводность изученных растворов снижаются с увеличением содержания 1.3-диоксолана и с повышением температуры. Сделан вывод, что энергии активации электропроводности и вязкого течения, а также их соотношение уменьшаются с увеличением содержания 1.3-диоксолана. Методом ЯМР-спектроскопии оценены коэффициенты самодиффузии всех компонентов изученных электролитных растворов и рассчитаны транспортные числа катиона лития. Установлено, что транспортное число катиона лития изменяется нелинейно от состава раствора – максимальное значение (0.56) достигается при соотношении сульфолан:1.3-диоксолан ≈ 2:3, что коррелирует с положением максимума на изотерме электропроводности.Показано, что температуры плавления 1.0 М растворов LiSO3CF3 в смесях сульфолана с 1.3-диоксоланом снижаются по мере увеличения содержания последнего. Отмечено, что при содержании 1.3-диоксолана более 50 мол. % электролитные растворы находятся в жидкофазном состоянии при температурах ниже –70°C.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. В. Шеина

Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН

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

Е. В. Карасева

Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: karaseva@anrb.ru
Россия, Уфа

А. Н. Лобов

Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: sheina.l.v@gmail.com
Россия, Уфа

В. С. Колосницын

Уфимский Институт химии Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: sheina.l.v@gmail.com
Россия, Уфа

Список литературы

  1. Lin Y., Huang S., Zhong L., et al. // Energy Storage Materials. 2021. V. 34. P. 128. https:// doi.org/10.1016/j.ensm.2020.09.009
  2. Wang L., Ye Y., Chen N., et al. // Adv. Funct. Mater. 2018. V. 28. 1800919. https://doi.org/10.1002/adfm.201800919
  3. Liu Y., Elias Y., Meng J., et al. // Joule. 2021. V. 5. № 9. P. 2323. https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.06.009
  4. Zhang S., Ueno K., Dokko K., Watanabe M. // Adv. Energy Mater. 2015. V. 5. 1500117. doi: 10.1002/aenm.201500117
  5. Abouimrane A., Belharouak I., Amine K. // Electrochem. Com. 2009. V. 11. P. 1073. 10.1016/j.elecom.2009.03.020' target='_blank'>https://doi: 10.1016/j.elecom.2009.03.020
  6. Hofmann A., Schulz M., Indris S., et al. // Electrochim. Acta. 2014. V. 147. P. 704. http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2014.09.111
  7. Wu W., Bai Y., Wang X., Wu C. // Chinese Chemical Letters. 2021. V. 32. P. 1309. https://doi.org/10.1016/j.cclet.2020.10.009
  8. Ugata Y., Chen Y., Sasagawa S., et al. // J. Phys. Chem. C. 2022. V. 126. P. 10024. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c02922
  9. Kim H.S., Jeong C.S. // Bull. Korean Chem. Soc. 2011. V. 32. № 10. P. 3682. http://dx.doi.org/10.5012/bkcs.2011.32.10.3682
  10. Zhong H., Wang C., Xu Z., et al. // Scientific Reports. 2016. V. 6. № 1. 25484. doi: 10.1038/srep25484
  11. Raccichini R., Dibden J.W., Brew A., et al. // J. Phys. Chem. B. 2018. V. 122. № 1. P. 267. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.7b09614
  12. Mi Y.Q., Deng W., He C., et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2023. V. 62. e202218621. doi.org/10.1002/anie.202218621
  13. Andrea M.L., Giorgio F.D., Soavi F., et al. // ChemElectroChem. 2018. V. 5. № 9. P. 1272. https://doi.org/10.1002/celc.201701348
  14. Barghamadi M., Best A.S., Hollenkamp A.F., et al. // Electrochim. Acta. 2016. V. 222. P. 257. 10.1016/j.electacta.2016.10.169' target='_blank'>http://dx.doi.org/doi: 10.1016/j.electacta.2016.10.169
  15. Mikhaylik Y.V. Electrolytes for Lithium Sulfur Cells: US Patent 7354680 B2. 2008.
  16. Aurbach D., Pollak E., Elazari R., et al. // J. Electrochem. Soc. 2009. V. 156. № 8. P. A694. doi: 10.1149/1.3148721
  17. Parfitt C.E. Characterisation, Modelling and Management of Lithium-Sulphur Batteries for Spacecraft Applications. PhD thesis, University of Warwick, 2012. 308 p. http://go.warwick.ac.uk/wrap/57030/
  18. Колосницын В.С., Слободчикова Н.В., Шеина Л.В. // Журн. прикл. химии. 2000. Т. 73. № 7. С. 1089. [Kolosnitsyn V.S., Slobodchikova N.V., Sheina L.V. // Russ. J. Applied Chemistry. 2000. V. 73. № 7. P. 1152.]
  19. Колосницын В.С., Слободчикова Н.В., Каричковская Н.В., Шеина Л.В. // Russ. J. Applied Chemistry. 2001. Т. 74. № 4. С. 560. [Kolosnitsyn V.S., Slobodchikova N.V., Karichkovskaya N.V., Sheina L.V. // Russ. J. Applied Chemistry. 2001. V. 74. № 4. Р. 576.]
  20. Колосницын В.С., Слободчикова Н.В., Мочалов С.Э., Каричковская Н.В. // Электрохимия. 2001. Т. 37. № 6. С. 741. [Kolosnitsyn V.S., Slobodchikova N.V., Mochalov S.E., Karichkovskaya N.V. // Russ. J. Electrochem. 2001. V. 37. № 6. Р. 632. doi: 10.1023/A:1016630904258]
  21. Karaseva E.V., Kuzmina E.V., Li B.-Q., Zhang Q., Kolosnitsyn V.S. // J. Energy Chemistry. 2024. V. 95. P. 231. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.02.052
  22. Younesi R., Veith G.M., Johansson P., et al. // Energy Environ. Sci. 2015. V. 8. P. 1905. doi: 10.1039/c5ee01215e
  23. Dong L., Zhong S., Yuan B., et al. // Research. 2022. V. 2022. 9837586. doi: 10.34133/2022/9837586
  24. Lu D., Xu G., Hu Z., et al. // Small Methods. 2019. V. 3. 1900546. doi: 10.1002/smtd.201900546
  25. Ugata Y., Sasagawa S., Tatara R., et al. // J. Phys. Chem. B. 2021. V. 125. P. 6600. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.1c01361
  26. Hess S., Wohlfahrt-Mehrens M., and Wachtler M. // Electrochem. Soc. 2015. V. 162. № 2. P. A3084. doi: 10.1149/2.0121502jes
  27. Cataldo F. // Eur. Chem. Bull. 2015. V. 4. № 2. P. 92. doi: 10.17628/ECB.2015.4.92
  28. Xu K. // Chemical Reviews. 2004. V. 104. № 10. P. 4303. https://doi.org/10.1021/cr030203g
  29. Sheina L.V., Karaseva E.V., Kolosnitsyn V.S. // Rus. J. Phys. Chem. A. 2024. V. 98. P. 431. https://doi.org/10.1134/S0036024424030269
  30. Papaioannou D., Bridakis M., Panayiotou C.G. // J. Chem. Eng. Data. 1993. V. 38. P. 370. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/je00011a010
  31. Vraneš M., Zec N., Tot A., Papović S., Dožić S., Gadžuric S. // J. Chem. Thermodynamics. 2014. V. 68. P. 98. http://dx.doi.org/10.1016/j.jct.2013.08.034
  32. Nakanishi A., Ueno K., Watanabe D., et al. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 14229. doi: 10.1021/acs.jpcc.9b
  33. Lacey M.J., Jeschull F., Edström K., Brandell D. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 45. P. 25890. doi: 10.1021/jp508137m
  34. Yoon S. // Int. J. Applied Engineering Research. 2018. V. 13. № 18. Р. 13547.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительный материал
Скачать (430KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Изотермы удельной электропроводности (а), динамической вязкости (б), плотности (в) и корригированной электропроводности (г) 1.0 M растворов LiSO₃CF₃ в смесях СЛ:ДОЛ. Температура (±0.1°С) указана в легендах. Погрешности измерений физико-химических величин не превышали 0.5–1.0%.

Скачать (346KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Отклонения вязкости и избыточный мольный объем смесей СЛ:ДОЛ (по данным [19]) (а) и отклонения вязкости, удельной и корригированной электропроводностей 1.0 М растворов LiSO₃CF₃ в смесях СЛ:ДОЛ (б).

Скачать (159KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Изменение хим. сдвига (δ) ⁷Li и отклонение хим. сдвига (Δδ) (а), зависимости удельной электропроводности и транспортного числа катиона лития (б) в 1.0 М растворах LiSO₃CF₃ в смесях СЛ:ДОЛ от состава.

Скачать (156KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Относительные коэффициенты диффузии катиона лития в 1.0 М растворах LiSO₃CF₃ в смесях СЛ:ДОЛ.

Скачать (215KB)
Метаданные
7. Рис. 5. ДСК-кривые нагревания и охлаждения 1.0 М растворов LiSO₃CF₃ в смесях сульфолан–1.3-диоксолан (ДОЛ) (мол. %).

Скачать (220KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Разрядные и зарядные зависимости первого цикла (слева), изменение разрядной емкости и кулоновской эффективности циклирования (справа) ЛСЯ с 1.0 М растворами LiCF₃SO₃ в сульфолане (СЛ) и в смеси сульфолан (42 мол. %):1.3-диоксолан (58 мол. %) (СЛ: ДОЛ).

Скачать (253KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

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».