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己烷三腈的發展所帶來的機遇

2016-07-19 來源:亞科官網
          1,3,6-己烷三腈,淡黃色液體,沸點255-260℃/2mmHg(lit.),折光率:n20/D 1.466(lit.),主要用作有機合成中間體,高沸點溶劑,電解液添加劑。電解液的組分限制了正負極材料在高電壓電池中的應用,傳統的有機碳酸酯類溶劑( 如鏈狀碳酸酯DEC,DMC,EMC 以及環狀碳酸酯PC,EC 等) 在高電壓下會發生分解。因此,發展具有較寬電化學窗口、對鋰鹽溶解度高且低毒的新型有機溶劑成為開發高電壓電解液的重點之一。    
   
1   發展歷史
 
         1,3,6-己烷三腈起初和許多化學試劑一般,作為己二腈的副產物出現,被當做化工廢物。1960年,美國孟山都公司開發出己二腈工業生產工藝,后日本旭化成公司在此基礎上開發乳化法制己二腈,其副產物即為己烷三腈。由于當時關于己烷三腈的應用并未研究,因此己烷三腈只被作為廢料被處理。
 
 隨著科技的進步和發展,進入21世紀后,化學合成飛速發展,原本無用的己烷三腈被發現可用來合成許多工業產品。尤其是近年來新能源的研究使得越來越多的人將注意力轉移到電池的發展之中,而腈類作為電解液添加劑也開始被研究,此時,己烷三腈以其特殊的結構也獲得相當的重視。
 
2  己烷三腈的應用
 
        腈類有機溶劑通常具有較寬的電化學窗口、高陽極穩定性、低黏度和高沸點等優良特性,此外,含腈基的有機溶劑分解產物一般是羧化物、醛或相應的有機胺,使用過程中不會有劇毒的CN離子產生[5~7]。腈類溶劑以上的優良特性使其成為較有發展前途的新型有機溶劑。但是從鋰離子電池的電化學性能來看,腈類溶劑還存在與負極的兼容性問題,與碳酸酯溶劑形成共混體系或加入共混鹽LiBOB 在一定程度上可以改善這一問題。
 
        現在,1,3,6-己烷三腈已成為許多工業應用產品的重要中間體,例如,能夠用作洗滌劑的三羧基可以通過水解來得到。三腈的相應氫化生成1,3,6-三氨基己烷,然后其能夠在另外的步驟中經光氣化作用形成1,3,6-三異氰酸根合己烷。該化合物在聚氨酯(PU)化學中用作重要的基本結構單元,例如制備聚氨酯粘合劑或聚氨酯涂料中。而另一方面,由于穩定性的優勢,電解液添加劑也在考慮用1,3,6-己烷三腈等其他腈類物質代替原來的己二腈,以期能使電池性能更佳。
 
目前國內鋰離子電池多數采用LiPF6-EC/EMC/DEC作為主要的電解液體系,輔以少量碳酸亞乙酯、亞硫酸丙烯酯等添加劑。該體系類電解液在低電壓下雖具有優良的循環性能及高溫儲存性能,但在高電壓、高壓實密度的鋰離子電池體系中,其循環及高溫儲存等各方面性能都顯得不夠理想,浸潤性能也比較差。因此急需對現有的電解液作進一步的優化,使其能夠匹配高電壓高壓實密度的鋰離子電池體系。
 
 1,3,6-己烷三腈憑借著其具有較好的高溫儲存和循環性能在高電壓鋰電池電解液應用方面有著巨大優勢,但由于合成技術及供應量等方面的問題(目前世界上共有4家擁有己烷三腈的制備專利的企業),目前關于其的應用研究相對較少,但隨著人們對鋰離子電池高溫安全性能要求的增加,相信在不遠的未來,它將具有極其廣闊的市場。
 
下表為截取的蘇州亞科科技股份有限公司的己烷三腈的質量檢驗說明書部分內容。
 

分析項目
SPECIFICATION  PROPERTIES
技術指標
STANDARD
外觀
Appearance
無色至淡黃色液體
Colorless to light yellow liquid
含量
Assay,%
≥99.0
色度
Chromaticity,APHA
≤200
色度(25%DMC)
Chromaticity,APHA
≤60
水份
Water content,ppm
≤100

 

 隨著研究的發展,各項工業對鋰電池的安全性方面的要求也在不斷地提高,而以丁二腈為代表性的穩定劑也將不再滿足鋰電池的發展需求,必將被己烷三腈這種功能更強的穩定劑所取代。

 

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                  中國己烷三腈專利工藝對比分析

                   鋰電池電解液新添加劑—1,3,6己烷三腈|1772-25-4|

 

本文由蘇州亞科科技股份有限公司編輯


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