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己烷三腈的发展所带来的机遇

          1,3,6-己烷三腈,淡黄色液体,沸点255-260℃/2mmHg(lit.),折光率:n20/D 1.466(lit.),主要用作有机合成中间体,高沸点溶剂,电解液添加剂。电解液的组分限制了正负极材料在高电压电池中的应用,传统的有机碳酸酯类溶剂( 如链状碳酸酯DEC,DMC,EMC 以及环状碳酸酯PC,EC 等) 在高电压下会发生分解。因此,发展具有较宽电化学窗口、对锂盐溶解度高且低毒的新型有机溶剂成为开发高电压电解液的重点之一。    
   
1   发展历史
 
         1,3,6-己烷三腈起初和许多化学试剂一般,作为己二腈的副产物出现,被当做化工废物。1960年,美国孟山都公司开发出己二腈工业生产工艺,后日本旭化成公司在此基础上开发乳化法制己二腈,其副产物即为己烷三腈。由于当时关于己烷三腈的应用并未研究,因此己烷三腈只被作为废料被处理。
 
 随着科技的进步和发展,进入21世纪后,化学合成飞速发展,原本无用的己烷三腈被发现可用来合成许多工业产品。尤其是近年来新能源的研究使得越来越多的人将注意力转移到电池的发展之中,而腈类作为电解液添加剂也开始被研究,此时,己烷三腈以其特殊的结构也获得相当的重视。
 
2  己烷三腈的应用
 
        腈类有机溶剂通常具有较宽的电化学窗口、高阳极稳定性、低黏度和高沸点等优良特性,此外,含腈基的有机溶剂分解产物一般是羧化物、醛或相应的有机胺,使用过程中不会有剧毒的CN离子产生[5~7]。腈类溶剂以上的优良特性使其成为较有发展前途的新型有机溶剂。但是从锂离子电池的电化学性能来看,腈类溶剂还存在与负极的兼容性问题,与碳酸酯溶剂形成共混体系或加入共混盐LiBOB 在一定程度上可以改善这一问题。
 
        现在,1,3,6-己烷三腈已成为许多工业应用产品的重要中间体,例如,能够用作洗涤剂的三羧基可以通过水解来得到。三腈的相应氢化生成1,3,6-三氨基己烷,然后其能够在另外的步骤中经光气化作用形成1,3,6-三异氰酸根合己烷。该化合物在聚氨酯(PU)化学中用作重要的基本结构单元,例如制备聚氨酯粘合剂或聚氨酯涂料中。而另一方面,由于稳定性的优势,电解液添加剂也在考虑用1,3,6-己烷三腈等其他腈类物质代替原来的己二腈,以期能使电池性能更佳。
 
目前国内锂离子电池多数采用LiPF6-EC/EMC/DEC作为主要的电解液体系,辅以少量碳酸亚乙酯、亚硫酸丙烯酯等添加剂。该体系类电解液在低电压下虽具有优良的循环性能及高温储存性能,但在高电压、高压实密度的锂离子电池体系中,其循环及高温储存等各方面性能都显得不够理想,浸润性能也比较差。因此急需对现有的电解液作进一步的优化,使其能够匹配高电压高压实密度的锂离子电池体系。
 
 1,3,6-己烷三腈凭借着其具有较好的高温储存和循环性能在高电压锂电池电解液应用方面有着巨大优势,但由于合成技术及供应量等方面的问题(目前世界上共有4家拥有己烷三腈的制备专利的企业),目前关于其的应用研究相对较少,但随着人们对锂离子电池高温安全性能要求的增加,相信在不远的未来,它将具有极其广阔的市场。
 
下表为截取的苏州亚科科技股份有限公司的己烷三腈的质量检验说明书部分内容。
 

分析项目
SPECIFICATION  PROPERTIES
技术指标
STANDARD
外观
Appearance
无色至淡黄色液体
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

 

 随着研究的发展,各项工业对锂电池的安全性方面的要求也在不断地提高,而以丁二腈为代表性的稳定剂也将不再满足锂电池的发展需求,必将被己烷三腈这种功能更强的稳定剂所取代。

 

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本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑