Рицинолеат литияCAS #: 15467-06-8

Синонимы

MFCD00050759, 9-октадеценовая кислота, 12-гидрокси-, соль монолития, (9Z,12R)-; 9-октадеценовая кислота, 12-гидрокси-, соль лития (1:1), (9Z,12R)

Формула соединения: C18H33LiO3

Молекулярный вес: 304,4

Внешний вид: паста от белого до грязно-белого

Температура плавления: 174 °C

Температура кипения: 416 °C

Плотность: 1

Растворимость в H2O: Растворимый

Точная масса: 304,258974 г/моль

Масса моноизотопа: 304,258974 г/моль

Насыпная плотность: 8,32 фунта/галлон (25 °C)

Введение продукта: Бис(фторсульфонил)имид лития (LiFSI, CAS #: 15467-06-8)

Бис(фторсульфонил)имид лития с химической формулой Li[N(SO₂F)₂] и номером CAS 15467-06-8 представляет собой высокоэффективную фторированную соль лития, которая стала преобразующим материалом в передовых системах хранения энергии. Это белое кристаллическое соединение, состоящее из катионов лития (Li⁺) и бис(фторсульфонил)имидных анионов ([N(SO₂F)₂]⁻), сочетает в себе исключительную ионную проводимость, термическую стабильность и электрохимическую совместимость — свойства, которые устраняют критические ограничения традиционных электролитов литий-ионных аккумуляторов, таких как гексафторфосфат лития (LiPF₆). По мере роста спроса на высокоэнергетические, быстро заряжающиеся и безопасные аккумуляторы в электромобилях (EV) и сетевых накопителях, LiFSI стала ключевым фактором развития аккумуляторных технологий следующего поколения.

Химические и физические свойства

Молекулярная структура и внутренние свойства LiFSI отличают его от обычных солей лития:

Растворимость: Хорошо растворяется в полярных органических растворителях, таких как этиленкарбонат (EC), диметилкарбонат (DMC) и этилметилкарбонат (EMC), образуя электролиты с концентрацией до 2,0 M. Такая растворимость обеспечивает ионную проводимость, превышающую 15 мСм/см в оптимизированных смесях, что значительно выше, чем LiPF₆ (обычно 10–12 мСм/см), что способствует быстрой зарядке.

Термическая стабильность: Демонстрирует выдающуюся термическую стабильность, с началом разложения выше 350 °C, что значительно превышает LiPF₆ (разлагается >200 °C). Эта стабильность сводит к минимуму риск теплового разгона в батареях, что является критическим преимуществом в безопасности для электромобилей и крупномасштабных накопителей энергии.

Гигроскопичность: Умеренно гигроскопичный, с более низкой влагореспособностью, чем LiPF₆. Он может выдерживать уровень влажности до 200 ppm в электролитах без значительного гидролиза, что упрощает процессы производства и хранения.

Плотность и структура: Имеет плотность 2,3 г/см³ и молярную массу 187,09 г/моль, со слоистой кристаллической структурой, которая способствует эффективной диссоциации и транспортировке ионов в растворе.

Электрохимическое окно: имеет сверхширокое окно электрохимической стабильности до 5,5 В по сравнению с Li⁺/Li, совместимо с высоковольтными катодами, такими как никельсодержащие NCM (Ni₈Co₁Mn₁O₂) и слоистые оксиды с высоким содержанием лития, что позволяет создавать батареи с плотностью энергии, превышающей 400 Втч/кг.

Основные области применения

Бис(фторсульфонил)имид лития (CAS 15467-06-8) революционизирует технологию аккумуляторов и не только:

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА): служит в качестве соли электролита или добавки премиум-класса в высокопроизводительных литий-ионных батареях. При использовании в качестве полной замены LiPF₆ он увеличивает срок службы на 50% в аккумуляторах электромобилей, при этом сохранение емкости превышает 90% после 1500 циклов. Его способность образовывать стабильную промежуточную фазу твердого электролита (SEI) на графитовых и кремниевых анодах снижает необратимую потерю емкости и подавляет рост дендритов.

Твердотельные батареи (SSB): действует как легирующая примесь в твердых электролитах (например, на основе сульфидов или оксидов) для улучшения ионной проводимости. В SSB LiFSI увеличивает подвижность Li⁺ на 2–3 порядка, что позволяет работать при комнатной температуре с плотностью мощности, сравнимой с жидкими электролитами.

Литий-металлические батареи (ЛКМ): критически важны для стабилизации литий-металлических анодов в ЛКМ следующего поколения. Электролиты на основе LiFSI образуют прочный слой SEI, богатый LiF и сульфатами, предотвращая образование дендритов и позволяя создавать ЛКМ с плотностью энергии 500+ Втч/кг и 1 000+ циклов.

Суперконденсаторы: используются в электролитах для высоковольтных суперконденсаторов, где их широкое окно стабильности и низкое сопротивление обеспечивают плотность энергии до 30 Вт·ч/кг, что в два раза выше, чем у традиционных водных электролитов.

Катализ: Функционирует как катализатор кислоты Льюиса в органическом синтезе, способствуя реакциям фторирования и сульфонилирования с высокой селективностью (до 98% выхода) в фармацевтическом и агрохимическом производстве.

Преимущества и ограничения

LiFSI предлагает убедительные преимущества для усовершенствованного хранения энергии, учитывая при этом следующие факторы:

Повышение производительности: обеспечивает более быструю зарядку (на 10–80% за 15 минут для аккумуляторов электромобилей) и улучшенную работу при низких температурах (-40 °C) по сравнению с LiPF₆, удовлетворяя ключевые потребности потребителей и промышленности.

Повышение безопасности: Снижение образования высокочастотных аккумуляторов при гидролизе и более высокая термическая стабильность снижают риск возгорания, что делает его идеальным для крупноформатных аккумуляторов в транспортных средствах и системах хранения данных.

Совместимость: Работает с широким спектром материалов электродов, включая кремниевые аноды (которые обеспечивают в 10 раз большую емкость, чем графит) и высоковольтные катоды, расширяя возможности конструкции аккумуляторов.

Ограничения: Более высокие производственные затраты по сравнению с LiPF₆ (примерно в 3–4 раза) из-за сложного синтеза, хотя экономия на масштабе сокращает этот разрыв. Он остается скорее гигроскопичным, чем идеальным, требуя контролируемых сред во время сборки аккумулятора.

Синтез и контроль качества

LiFSI производится с помощью многоступенчатых процессов для обеспечения сверхвысокой чистоты:

Сульфонилирование: Фторсульфоновая кислота (HSO₃F) реагирует с аммиаком (NH₃) с образованием бис(фторсульфонил)амина (H[N(SO₂F)₂]).

Литие: амин нейтрализуется гидроксидом лития (LiOH) или карбонатом лития (Li₂CO₃) в безводном растворителе: H[N(SO₂F)₂] + LiOH → Li[N(SO₂F)₂] + H₂O.

Очистка: Рекристаллизация из безводного ацетонитрила или пропиленкарбоната удаляет примеси, достигая чистоты аккумуляторного уровня (>99,95%) при концентрации ионов металлов <1 ppm.

Контроль качества включает в себя:

Ионная хроматография для проверки чистоты анионов и обнаружения остаточных сульфатов или фторидов.

Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) для измерения следов металлов (Fe, Na, K <0.1 ppm).

Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) для подтверждения термической стабильности (начало разложения >350°C).

Безопасность и управляемость

Правильное обращение с LiFSI определяется его химическими свойствами:

Токсичность: Низкая острая токсичность, но вдыхание пыли или контакт с влагой может привести к выделению следов HF, вызывающих легкое раздражение. Хроническое воздействие ионов фтора может повлиять на здоровье костей.

Обращение: Использование в сухих, продуваемых инертным газом бардачках или вытяжных шкафах с уровнем влажности <5% RH. Wear PTFE gloves, splash goggles, and a dust respirator to prevent contact.

Хранение: Хранить в герметичных, влагонепроницаемых контейнерах (например, из нержавеющей стали или полиэтилена высокой плотности) в прохладном, сухом месте, отдельно от сильных кислот и восстановителей.

Утилизация: классифицируется как опасные отходы из-за содержания фтора; утилизировать в соответствии с местными нормативными актами (например, EPA RCRA в США). Нейтрализуйте разливы с помощью карбоната кальция с образованием нерастворимого CaF₂.

Подробные протоколы действий в чрезвычайных ситуациях см. в паспорте безопасности продукта (SDS).

Упаковка и доступность

LiFSI выпускается в формах, адаптированных к исследовательским и промышленным потребностям:

Класс аккумулятора: герметичные алюминиевые бочки от 1 кг до 25 кг с продувкой аргоном, подходящие для крупномасштабного производства электролита.

Исследовательский класс: бутылки 100–5 кг в влагонепроницаемой упаковке для лабораторного использования, со сверхнизким содержанием металлических примесей.

Форма раствора: Предварительно растворенный в смесях органических растворителей (например, 1,2 М в EC/DMC/EMC) в контейнерах объемом 1–20 л для немедленного использования в сборке аккумуляторов.

Мировое производство возглавляют производители из Китая, Японии и Европы, годовая мощность которых превышает 10 000 тонн и которые быстро растут для удовлетворения спроса на электромобили. Марки высокой чистоты (99,99%) доступны для передовых исследований твердотельных батарей.

Для получения технических спецификаций, индивидуальных рецептур или информации о цепочке поставок свяжитесь с нашей командой, специализирующейся на современных электролитах и материалах для хранения энергии.

Информация по охране труда и технике безопасности

Сигнальное слово: Предупреждение

Предупреждения об опасностях: H302-H312-H315-H319-H332-H335

Коды опасностей: Xi

Меры предосторожности: P261-P280-P301+P312-P302+P352-P304+P340-P305-P351+P338-P332+P313

Температура вспышки: 177-220 °C

Коды рисков: R36

Заявления о безопасности: Н/Д

Информация о транспорте: Н/Д

Химические идентификаторы

Линейная формула: C18H33LiO3

Pubchem CID: 23665644

Номер MDL: MFCD00050759

Номер ЕС: 239-481-9

Название ИЮПАК: литий; (Z,12R)-12-гидроксиоктадек-9-эноат

УЛЫБАЕТСЯ: [Li+]. CCCCCCC(CC=CCCCCCCC(=O)[O-])O

Идентификатор InchI: InChI=1S/C18H34O3. Li/c1-2-3-4-11-14-17(19)15-12-9-7-5-6-8-10-13-16-18(20)21;/h9,12,17,19H,2-8,10-11,13-16H2,1H3,(H,20,21);/q;+1/p-1/b12-9-;/t17-;/m1./s1

Клавиша inchI: UWZUWNMEIDBHOF-DPMBMXLASA-M

Упаковка стандартной упаковки:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 735 галлонов для жидкости на поддонах.