Моногидрат салицилата литияCAS #: 75575-50-7

Синонимы

Моногидрат соли лития салициловой кислоты

Формула соединения: C7H7LiO4

Молекулярный вес: 162,07

Внешний вид: Белый порошок или кристаллы

Температура плавления: н/д

Температура кипения: н/д

Плотность: Н/Д

Растворимость в H2O: Н/Д

Точная масса: 162,050438 г/моль

Масса моноизотопа: 162,050438 г/моль

Заряд: 0

Введение в ассортимент: Бис(фторсульфонил)имид калия (KFSI, CAS #: 75575-50-7)

Бис(фторсульфонил)имид калия с химической формулой K[N(SO₂F)₂] и номером CAS 75575-50-7 представляет собой усовершенствованную фторированную соль, завоевавшую популярность в системах хранения энергии нового поколения и специальных химических приложениях. Это белое кристаллическое соединение, состоящее из катионов калия (K⁺) и бис(фторсульфонил)имидных анионов ([N(SO₂F)₂]⁻), сочетает в себе исключительную термическую стабильность, высокую ионную проводимость и низкую гигроскопичность — свойства, которые устраняют ключевые ограничения традиционных электролитов, таких как гексафторфосфат калия (KPF₆). По мере роста спроса на высокопроизводительные калий-ионные аккумуляторы (PIB) и более безопасные системы хранения энергии, KFSI стал критически важным материалом, обеспечивающим баланс производительности, безопасности и совместимости с новыми химическими электродами.

Химические и физические свойства

Уникальная молекулярная структура KFSI наделяет его свойствами, которые отличают его от обычных калийных солей:

Растворимость: Хорошо растворяется в полярных органических растворителях, таких как этиленкарбонат (EC), диметилкарбонат (DMC) и этилметилкарбонат (EMC), образуя электролиты с концентрацией до 1,2 M. Такая растворимость обеспечивает ионную проводимость 10–14 мСм/см в оптимизированных смесях, превосходя KPF₆ в системах с высокой мощностью.

Термическая стабильность: Демонстрирует исключительную термическую стабильность, разлагаясь при температуре выше 300°C, что намного выше, чем KPF₆ (разлагается при >200°C) и многих других фторированных солях. Эта стабильность снижает риск теплового разгона в батареях, что является критически важным преимуществом в плане безопасности.

Гигроскопичность: Низкая гигроскопичность по сравнению с KPF₆, с минимальной реакцией с влагой даже при относительной влажности 50%. Это упрощает производство и хранение, снижая потребность в строгом контроле влажности (допуск влажности до 100 ppm в электролитах).

Плотность и структура: Имеет плотность 2,3 г/см³ и молярную массу 244,27 г/моль, со слоистой кристаллической структурой, которая способствует эффективной диссоциации ионов в растворе.

Электрохимическое окно: Обладает широким окном электрохимической стабильности до 5,2 В по сравнению с K⁺/K, совместим с высоковольтными катодами PIB, такими как аналоги берлинского синего цвета и Na₂Mn[Fe(CN)₆], что обеспечивает более высокую плотность энергии по сравнению с системами на основе KPF.

Основные области применения

Бис(фторсульфонил)имид калия (CAS 75575-50-7) произвел революцию в области хранения энергии и специальной химии:

Калий-ионные аккумуляторы (PIB): служит в качестве соли электролита премиум-класса в PIB, где его высокая проводимость и стабильность увеличивают срок службы и производительность. В лабораторных испытаниях электролиты на основе KFSI позволяют PIB с твердыми углеродными анодами достигать 3000+ циклов с сохранением емкости 80%, что в два раза превышает срок службы систем на основе KPF. Его способность образовывать прочный межфазный слой твердого электролита (SEI), богатый KF и органическими фторидами, сводит к минимуму разложение электролита и рост дендритов.

Гибридные ионные батареи: используются в гибридных батареях Li-K и Na-K для стабилизации переноса ионов через смешанные катионные системы. Совместимость KFSI с ионами лития и натрия позволяет этим гибридам достигать плотности энергии, превышающей 350 Вт·ч/кг, при этом снижая зависимость от лития.

Синтез ионных жидкостей: действует как прекурсор при приготовлении ионных жидкостей на основе калия, которые используются в качестве негорючих электролитов в высокотемпературных батареях и в качестве растворителей в зеленом химическом синтезе. Эти ионные жидкости демонстрируют низкую летучесть и высокую термическую стабильность, что делает их пригодными для промышленных процессов.

Электрохимические устройства: используются в суперконденсаторах и топливных элементах для улучшения подвижности ионов и снижения внутреннего сопротивления. В суперконденсаторах электролиты KFSI увеличивают плотность мощности на 20% по сравнению с традиционными водными электролитами.

Катализ: Действует как катализатор кислоты Льюиса в реакциях фторирования, способствуя синтезу фармацевтических промежуточных продуктов и агрохимикатов с высокой селективностью (до 95% выхода на определенных стадиях фторирования).

Преимущества и ограничения

KFSI обладает значительными преимуществами по сравнению с традиционными калийными солями при соблюдении нескольких соображений:

Профиль безопасности: превосходная термическая стабильность и низкая токсичность снижают риск возгорания и взрыва в аккумуляторах, что делает его идеальным для бытовой электроники и электромобилей. Его низкое образование HF при гидролизе (по сравнению с KPF₆) сводит к минимуму коррозию компонентов аккумулятора.

Эксплуатационные показатели: Более высокая ионная проводимость и более широкое электрохимическое окно обеспечивают более высокую плотность энергии и мощности, устраняя ключевые узкие места в коммерциализации PIB.

Совместимость: Работает с более широким спектром материалов электродов, включая высоковольтные катоды и аноды на основе сплавов, расширяя пространство для проектирования современных аккумуляторов.

Ограничения: Более высокие производственные затраты по сравнению с KPF₆ (примерно в 2–3 раза) из-за сложного синтеза, что ограничивает широкомасштабное внедрение в приложениях, чувствительных к стоимости. Несмотря на то, что он менее гигроскопичен, чем KPF₆, он все же требует сухой обработки для поддержания чистоты.

Синтез и контроль качества

KFSI производится с помощью многоступенчатых процессов для обеспечения высокой чистоты:

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

Нейтрализация: Амин нейтрализуется гидроксидом калия (KOH) или карбонатом калия (K₂CO₃) в безводном растворителе: H[N(SO₂F)₂] + KOH → K[N(SO₂F)₂] + H₂O.

Очистка: Рекристаллизация из безводного ацетонитрила или диметилформамида (ДМФА) удаляет примеси, достигая уровня чистоты 99,9% для материала аккумуляторного качества.

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, Ca <5 ppm).

Термогравиметрический анализ (ТГА) для подтверждения термической стабильности (начало разложения >300°C).

Безопасность и управляемость

Правильное обращение с KFSI обусловлено его химическими свойствами:

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

Обращение: Использование в хорошо вентилируемых вытяжных шкафах с уровнем влажности <10% 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

KFSI 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 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, 1,0 М в EC/DMC) 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 500 тонн и растет для удовлетворения спроса на PIB. Марки высокой чистоты (99,99%) доступны для применения в современной электронике и катализе.

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

Информация по охране труда и технике безопасности

Сигнальное слово: Предупреждение

Паспорта опасности: H315-H319

Коды опасности: Н/Д

Коды рисков: Н/Д

Заявления о безопасности: Н/Д

Информация о транспорте: Н/Д

Химические идентификаторы

Линейная формула: C7H5LiO3• xH2O

Pubchem CID: 91886581

Название ИЮПАК: литий; 2-гидроксибензоат; гидрат

УЛЫБАЕТСЯ: [Li+]. C1=CC=C(C(=C1)C(=O)[O-])O.O

Идентификатор InchI: InChI=1S/C7H6O3. Li.H2O/c8-6-4-2-1-3-5(6)7(9)10;; /h1-4,8H,(H,9,10);; 1H2/q;+1;/p-1

Клавиша InchI: SKQWWJVTSPXPSF-UHFFFAOYSA-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.