WO2015185660A1 - Trifluoroborate-substituted lithium pyrazoles and use thereof as conducting salt for lithium-based energy storage - Google Patents

Trifluoroborate-substituted lithium pyrazoles and use thereof as conducting salt for lithium-based energy storage Download PDF

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WO2015185660A1
WO2015185660A1 PCT/EP2015/062444 EP2015062444W WO2015185660A1 WO 2015185660 A1 WO2015185660 A1 WO 2015185660A1 EP 2015062444 W EP2015062444 W EP 2015062444W WO 2015185660 A1 WO2015185660 A1 WO 2015185660A1
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lithium
trifluoroborate
trifluoromethyl
linear
carbon atoms
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PCT/EP2015/062444
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Inventor
Martin Manuel Hiller
Mariano GRÜNEBAUM
Hans-Dieter WIEMHÖFER
Original Assignee
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
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Publication date
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
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    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to conductive salts and these containing electrolytes for lithium-based energy storage.
  • lithium salts are used as conductive salt in combination with lithium ion-conducting polymers or dissolved in organic solvents in combination with
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • LiBF 4 lithium tetrafluoroborate
  • LiC10 4 lithium perchlorate
  • LiPF ö -based battery systems can not be operated at temperatures above 70 ° C, since LiPF 6 decomposes from this temperature.
  • LiPF 6 decomposes from this temperature.
  • Lithium salts of sulfonylimides such as LiN (S0 2 CF 3 ) 2 (LiTFSI) and LiN (S0 2 C 2 F 5 ) 2 (LiBETI) as well as methides have a corrosive and non-passivating effect on aluminum current collectors.
  • LiN (S0 2 CF 3 ) 2 LiN (S0 2 C 2 F 5 ) 2 (LiBETI)
  • methides have a corrosive and non-passivating effect on aluminum current collectors.
  • they are too expensive for commercial use.
  • Borates for example, the lithium bis (oxalato) borate (LiBOB) disclosed in DE 198 29 030 C1, and oxo-phosphates usually have too low an ionic conductivity. This is due to too large molecular anions, which greatly increase the viscosity of liquid electrolytes and have a low degree of dissociation of anion and cation.
  • LiBOB lithium bis (oxalato) borate
  • the present invention was therefore based on the object, a connection to
  • the object of the present invention was to provide a lithium compound suitable as a conductive salt.
  • R R is the same or independently selected from the
  • Temperature windows for example, 1-1 (T -2 S / cm at 90 ° C, 5.4 ⁇ 10 - " 3 J S / cm at 25 ° C and 2 x 10 " 3 S / cm at -20 ° C. ,
  • the trifluoroborate-substituted pyrazolides show stability above 5 V in the anodic region. Li / Li + and are stable to standard hydrogen in the cathodic range up to lithium metal deposition / dissolution at -3.02V. Furthermore, the salts show passivating properties against aluminum current collectors. High cycle stability over long periods of time is also advantageous
  • Electrode materials such as lithium iron phosphate (LFP), graphite, lithium titanate (LTO) and lithium-nickel-cobalt-manganese oxide (NCM). Even at high unloading and loading rates, a high capacity was achieved.
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are easily accessible chemically and can be prepared from favorable starting materials. Of particular advantage is the high ionic conductivity of the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides. Without being bound to any particular theory, it is believed that this is effected by the BF 3 modification of the nitrogen atoms. A high Ionic conductivity was especially observed at low temperatures.
  • the substituents R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and / or pentafluorophenyl.
  • substituents R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and / or pentafluorophenyl.
  • R Fl and R F2 are not susceptible to hydrolysis.
  • R Fl and R F2 are each the same or independently of one another a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
  • R Fl and R F 2 are each the same or independently selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 .
  • Trifluoroborate-substituted pyrazolides with smaller perfluorinated groups R Fl and R F2 show good conductivity and performance in an electrochemical cell.
  • R Fl and R F2 may be the same or different.
  • R Fl and R F2 may be the same or different.
  • R Fl and R F2 may be the same or different.
  • R Fl and R F2 may be the same or different.
  • R F 2 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
  • R F2 may be CF 3 and R F1 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
  • R Fl and R F2 may both be C 2 F 5 .
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide is selected from the group comprising:
  • one of the substituents R F1 and R F2 is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
  • Atoms and one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, Carbon atoms.
  • R or R may be selected from the group comprising CH 3 , C 3 H 7 and / or R may be R Fl
  • C 2 H 5 , C 4 H 9 For example, be selected from the group comprising CH 3 , F2
  • C 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 H 9 and R are selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 .
  • a preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a non-fluorinated group R Fl or R F2 is lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
  • one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • a preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a perfluorinated or partially fluorinated phenyl group R Fl or R F 2 is lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are advantageous as conductive salt in lithium -based electrochemical cells and energy storage devices.
  • Another object of the invention therefore relates to the use of a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula (1) as indicated below BF,
  • R Fl R F2 is in each case the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon Atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl,
  • trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are useful whose substituents R Fl and R F2 are each equal to or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, Carbon atoms and / or
  • Pentafluorophenyl in contrast to the commercial lithium salts LiPF 6 and LiBF 4 , trifluoroborate-substituted pyrazolides with perfluorinated groups R.sub.F and R.sub.F2 are not susceptible to hydrolysis and formation of HF is not present in solvents. Such decomposition was substituted on the perfluorinated trifluoroborate
  • R Fl and R F2 are each the same or independently of each other, a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to
  • R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or substituted pyrazolides having smaller perfluorinated groups R Fl and R F2
  • R and R may be the same or different.
  • R can be CF 3 and R CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
  • R F2 may be CF 3 and R F1 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
  • R Fl and R F2 may both be C 2 F 5 .
  • Particularly preferably usable is a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide selected from the group comprising:
  • these trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show a favorable combination of the properties of a high ionic conductivity in a wide
  • one of the substituents R F1 and R F2 is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
  • Atoms and one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6,
  • R Fl or R F2 may be selected from the group comprising CH 3 , d / or C 4 H 9 .
  • R Fl may be selected from the group comprising CH 3 , d / or C 4 H 9 .
  • R Fl may be selected from the group comprising CH 3 , d / or C 4 H 9 .
  • C 2 H 5 , C 3 H 7 un be selected from the group
  • Pyrazolide with a non-fluorinated group R F1 or R F2 is lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
  • one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • a preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a perfluorinated or partially fluorinated phenyl group R Fl or R F 2 is lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
  • Another object of the invention relates to an electrolyte for a lithium-based electrochemical cell or energy storage device comprising a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula (1) as indicated below
  • Each F2 is the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • Electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides according to the general formula (1) have a high electrochemical stability and allow highly efficient Lithium-based energy storage systems with partially better performance than comparable commercial LiPF ö -based systems. Electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides as conductive salt are characterized by their thermal and
  • electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show no corrosion of the aluminum used as a current collector, but like LiPF 6 passivating properties against aluminum current collectors.
  • electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides even at high loading and
  • the substituents R F1 and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
  • R Fl and R F2 are each the same or independently of each other, a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to
  • R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or orborate-substituted pyrazolides having smaller perfluorinated groups R Fl and R F2
  • R Fl and R F2 may be the same or different.
  • R Fl can be CF 3 and R F 2 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
  • R F2 may be CF 3 and R F1 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
  • R Fl and R F2 may both be C 2 F 5 .
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide is selected from the group comprising:
  • one of the substituents R F1 and R F2 is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
  • Atoms and one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6,
  • R Fl or R F2 can be selected from the group comprising CH 3 , as can R Fl
  • C 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 H 9 are selected from the group comprising CH 3 , C 3 H 7 and / or F2
  • a preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a non-fluorinated group R Fl or R F2 is lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
  • one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • a preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide with a perfluorinated or partially fluorinated phenyl group R or R is lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
  • Trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides can be used as conducting salt in combination with lithium ion-conducting polymers, polymer gels or dissolved in solvents
  • the conductive salt is therefore preferably dissolved as a liquid electrolyte in a solvent.
  • the electrolyte may contain conventional non-aqueous solvents used in electrolytes, for example cyclic or linear carbonates, nitriles or lactones.
  • Solvents are in particular selected from the group comprising propylene carbonate, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate, dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimelonitrile, gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone and / or mixtures thereof.
  • Preferred solvents are selected from mixtures of ethylene carbonate and dimethyl carbonate or diethyl carbonate
  • the concentration of trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide in the electrolyte is in the range of> 0.5 mol / kg to ⁇ 1.25 mol / kg, preferably in the range of> 0.75 mol / kg to ⁇ 1 mol / kg, more preferably in the range of> 0.75 mol / kg to ⁇ 0.85 mol / kg.
  • the concentration may be 0.75 mol / kg, 0.8 mol / kg or 1 mol / kg.
  • lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in EC / DMC showed 1: 1 higher conductivity than the commercial LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate (3: 7 weight ratio).
  • high conductivities also showed 0.8 mol / kg of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in propylene carbonate of 4 ⁇ 1 ( ⁇ S / cm at 25 ° C.
  • the electrolyte may further comprise additives, in particular compounds which are suitable for forming a so-called solid electrolyte interphase (SEI), a solid-electrolyte interface, in a targeted manner.
  • SEI solid electrolyte interphase
  • a solid-electrolyte interface in a targeted manner.
  • Another object of the invention relates to a lithium-based electrochemical cell or energy storage device comprising an electrolyte according to the invention.
  • electrochemical energy storage device includes batteries (primary storage) and accumulators (secondary storage) .These are usually constructed from one or more electrochemical cells However, in common usage, accumulators are often also referred to as the term battery commonly used as a generic term. Unless otherwise indicated In the present case, the term lithium-ion battery is also used synonymously with lithium-ion accumulator.
  • ⁇ br /> ⁇ br/> Preferred lithium-based electrochemical energy storage devices are selected from the group consisting of lithium battery, lithium ion battery, lithium ion accumulator, lithium ion battery.
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides according to the general formula (1) can be prepared by customary methods, preference being given to a process for preparing a trifluoroborate-substituted lithium Pyraz olides, wherein a pyrazole according to the general formula (2) as indicated below:
  • R Fl R F2 is in each case the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are thereby chemically readily accessible.
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides can be prepared from inexpensive and commercially readily available educts by means of a short and reliable synthesis without expensive purification steps.
  • R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and / or pentafluorophenyl.
  • R Fl and R F 2 are each the same or independently of each other a linear perfluorinated alkyl
  • R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising
  • R and R may be the same or different.
  • RF 1 can be CF 3 and RF "2 CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9
  • RF" 2 CF 3 and R Fl CF 3 , 3 F 7 or C 4 F 9 Alternatively, R Fl and R F2
  • one of the substituents R and R is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
  • R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
  • R Fl or R F2 can be selected from the group comprising CH 3 ,
  • R can be selected from the group comprising CH 3 , F 2
  • C 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 H 9 and R are selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 .
  • Substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
  • the starting material, the pyrazole according to the general formula (2) is conventional
  • Methods preferably by reacting a diketone R F1 CH 2 -C (O) -CH 2 -C (O) -CH 2 R F2 with hydrazine hydrate with the addition of phosphorus pentoxide, produced.
  • the reaction of the diketone with hydrazine hydrate can be carried out in the presence of equivalent amounts of phosphorus pentoxide, preferably with heating, in particular under reflux in chloroform.
  • the lithiation of the pyrazole according to the general formula (2) is preferably carried out using metal salts or organometallic compounds such as n-butyllithium or
  • Lithium amide Suitable are organic solvents such as w-hexane.
  • BF 3 is added directly to the reaction solution without subsequent removal of a lithiated intermediate.
  • BF 3 is useful as an etherate. It may alternatively be used as BF 3 gas or in combination with an inert carrier gas such as nitrogen or argon, or in the form of the condensed gas.
  • Suitable BF 3 ethers are ethereal complex compounds or complex solutions with ethers having alkyl-based substituents with the same or different chain length, such as dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, tetrahydrofuran or tetrahydropyran.
  • alcoholic complex compounds or complex solutions with alcohols having alkyl-based substituents with the same or different chain lengths such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol or butanol.
  • Aminic amino acids having alkyl-based substituents with the same or different
  • Triethylamine Triethylamine, tripropylamine or diethylethylamine.
  • ethers in particular diethyl ether-boron trifluoride.
  • the reaction of the lithiated pyrazole can be treated with etherate in an amount of equivalents in the range of> 0.2 equiv. to ⁇ 2 equiv., preferably in the range of> 0.5 equiv. to ⁇ 1.5 equiv., preferably in the range of> 0.9 equiv. to ⁇ 1 equiv., take place.
  • etherate in an amount of equivalents in the range of> 0.2 equiv. to ⁇ 2 equiv., preferably in the range of> 0.5 equiv. to ⁇ 1.5 equiv., preferably in the range of> 0.9 equiv. to ⁇ 1 equiv., take place.
  • the effect is too low, while equivalent amounts above 2.0 equiv. can no longer be bound chemically to the body.
  • the lithiation and / or the reaction with BF 3 etherate are preferably carried out while cooling the reaction mixture, for example to -78 ° C.
  • reaction solution can be warmed to ambient temperature and the
  • FIG. 1 shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod).
  • Figure la shows the ionic conductivity of LiPFAPl 1-mod in one
  • Solvent mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (EC: DMC, 1: 1), Figure lb) in propylene carbonate.
  • FIG. 2 shows a comparison of the temperature-dependent ionic conductivity of FIG
  • FIG. 2 a shows the ionic conductivity of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP 1 -mod) and unsubstituted lithium pyrazoles lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide]
  • LiPFAPI 1 (EC: DMC, 1: 1)
  • Figure 2b) shows the ionic conductivity of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 2-mod ) and lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAP12) in adiponitrile (ADN).
  • Figure 3 shows the electrochemical stability of LiPFAPl 1-mod in propylene carbonate (PC).
  • FIG. 4 shows a corrosion measurement of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) in EC / DMC 1: 1 against aluminum as
  • Figure 5 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
  • LiPFAPl 1-mod LiPFAPl 1-mod
  • Figure 6 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
  • LiPFAP11-mod LiPFAP11-mod
  • Figure 7 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
  • LiPFAPl 1-mod LiPFAPl 1-mod
  • Figure 8 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
  • LiPFAP11-mod Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) in EC / DMC 1: 1 using a lithium nickel-cobalt-manganese oxide (NCM) electrode. Plotted is the loading and unloading capacity (left ordinate axis) and Coulomb's efficiency (right ordinate axis) against the number of charge / discharge cycles.
  • NCM lithium nickel-cobalt-manganese oxide
  • FIG. 9 shows a comparison of the cyclization of trifluoroborate-substituted lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (electrolyte 2) and unsubstituted lithium [5 - (perfluorobutyl) - 3 - (trifluoromethyl) pyrazolide] (electrolyte 1).
  • Figure 9a) shows the result of the C rate test
  • Figure 9b) shows the specific capacity.
  • Figure 10 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
  • FIG. 11 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium [5
  • Figure 12 shows the specific capacity of the cyclization of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP 12-mod). Is applied the load and unload capacity (left ordinate axis) and efficiency (right ordinate axis) versus the number of charge / discharge cycles.
  • FIG. 13 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium [5
  • FIG. 14 shows the specific capacity of the cyclization of lithium [5- (perfluoropropyl) -3-
  • FIG. 15 shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium (3
  • FIG. 16 shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium (3-methyl-5-)
  • FIG. 17 shows the electrochemical stability of LiPFAP0.5-mod in propylene carbonate (PC).
  • FIG. 18 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium (3-methyl-5-)
  • FIG. 19 shows the specific capacity of the cyclization of lithium (3-methyl-5-)
  • FIG. 20 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium (3
  • FIG. 21 shows the specific capacity of the cyclization of lithium (3- (perfluorophenyl) -5-
  • Solvent For synthesis, n-pentane was each dried over benzophenone / sodium and under an N 2 blanket gas atmosphere before use and distilled. The required amount was removed under protective gas with a dry and clean cannula, the solvent used for the crystallization chloroform pa (Sigma-Aldrich, 99.9%) was used directly without further pretreatment. Propylene carbonate (Merck, Selectilyte, 99.9%) was stored in a glove box at 4 ° C and taken there the required quantities.
  • Propylene carbonate (Merck, Selectilyte, 99.9%), adiponitrile (Sigma-Aldrich, 99%), or mixtures of 50% by weight of ethylene carbonate (EC, Merck, Selectilyte, 99.9%) and
  • Example 1 to 5 synthesized salts, so as to give the desired concentration of the respective lithium salt.
  • the salts synthesized according to Example 5 were cooled to -20 ° C until use.
  • Binder solution was added 300 mg of conductive carbon "carbon black” (Super P ®, Timcal) and again stirred for 15 hours. Then, 2.6 g of
  • Lithium iron phosphate (Life Power® P2, Süd-Chemie) added and stirred until the homogeneity of the suspension. This conclusion was dispersed for one hour at 5000 rpm with a Hochenergierrocker (T 18 ULTRA-TURRAX ®, IKA).
  • the solids content in the suspension had a composition of 85% by weight of lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP), 10% by weight of carbon and 5% by weight of binder.
  • NCM Nickel-cobalt-manganese oxide
  • the suspension was prepared as indicated under 1.1, wherein as active material different lithium-nickel-cobalt-manganese oxide (NCM, TODA America, NM3100) was used.
  • the Fe ststof fanmaschine in the suspension had a composition of 85 wt .-% NCM, 10 wt .-% carbon and 5 wt .-% binder on.
  • the suspension was prepared as indicated under 1.1.
  • active material was
  • Lithium titanate (LTO, Sigma-Aldrich, -325 mesh) used.
  • the solids content in the suspension had a composition of 87% by weight LTO, 8% by weight carbon and 5% by weight binder.
  • the suspension was prepared as indicated under 1.1.
  • As the binder an Ir l mixture of styrene-butadiene rubber (SBR, ⁇ Corporation) and NaCMC was used.
  • the active material used was graphite (MAGD, Hitachi Chemical).
  • the solids content in the suspension had a composition of 90% by weight graphite (MAGD), 5% by weight carbon and 5% by weight binder mixture.
  • the suspensions 1.1, 1.2 and 1.3 were coated on aluminum foil.
  • the films were at 80 ° C for 15 hours
  • the area loading for LFP electrodes was 2.85 mg cm “ total, corresponding to 2.42 mg cm - " 2 LFP.
  • the surface loading for LTO electrodes was 3.5 mg cm - " 2, corresponding to
  • the area loading for graphite electrodes was 5.0 mg cm - " 2, corresponding to 4.5 mg cm - " 2 graphite.
  • Lithium films From lithium foil (99.99%, Rockwood Lithium) were round electrodes with a
  • Example 6 Diameter of 12 mm and a thickness of 0.5 mm punched and used as a counter electrode (CE).
  • Example 6 Diameter of 12 mm and a thickness of 0.5 mm punched and used as a counter electrode (CE). Example 6
  • the salt lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate prepared according to Example 1 was dissolved under argon protective gas in a mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (in a weight ratio of 1: 1). Aliquots of this solution were diluted with further solvent mixture (EC / DMC 1: 1) to form a concentration series. Measured in each case 350 ⁇ ⁇ in liquid impedance cells, which were constructed according to document DE 10 2013 004 204.6 "Proto-MDE cell.” The impedance measurements were carried out with a potentiostat Autolab PGSTAT302N® with additional FRA32 module from Deutsche Metrohm. Bad was used the thermostat FP88-ME of the company Julabo Labortechnik GmbH The data acquisition and evaluation was with the programs NOVA 1.10.3, ZView version 2.9c ® , and
  • OriginPro ® 8 SRO v8.5.0 SRI The frequency range of the impedance measurement was in the range of 10 to 20,000 Hz, the voltage amplitude was 40 mV.
  • Temperature program provided that the sample started at a temperature of -20 ° C.
  • the measurement was carried out for concentrations of 0.5 mol / kg, 0.75 mol / kg, 1 mol / kg and 1.25 mol / kg of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in a 1: 1 mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (EC: DMC, 1: 1) and 0.6 mol / kg, 0.8 mol / kg, 1 mol / kg and 1.2 mol / kg of lithium [3, 5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in propylene carbonate.
  • EC ethylene carbonate and dimethyl carbonate
  • the temperature-dependent ionic conductivities of the salt lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in the common battery solvent mixture EC / DMC in the ratio 1: 1 is shown in FIG. shown.
  • the ionic conductivity was at a concentration of 0.75 mol / kg of solvent 1 - 10 "2 S / cm at 90 ° C, 5.4 x 10" 3 S / cm at 25 ° C and 2 ⁇ 10 " S / cm at -20 ° C.
  • lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate is thus comparable to the very high conductivity of the commercial system 1 mol / kg of LiPF 6 in EC / DMC 1: 1. At lower temperatures, lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate shows even higher
  • FIG. 1 b shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in propylene carbonate.
  • LiPFAPl 1-mod lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
  • LiPFAP 13-mod Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
  • LiPFAP14-mod LiPFAP14-mod
  • Table 1 shows that the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show high lithium ion conductivity even at very low temperatures.
  • LiPFAPl l and LiPFAPl l-mod were prepared in EC / DMC 1: 1, and LiPFAP12 and LiPFAP12-mod in adiponitrile (ADN) and in one
  • FIGS. 2a) and 2b) show a graph of the temperature-dependent ionic conductivities of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) and lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide]
  • LiPFAP12-mod Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
  • LiPFAP12 lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide]
  • Working electrodes was 1 mm. The measurements were made against a lithium pseudo reference electrode and a copper counterelectrode. The measurements were carried out at 22 ° C with a potentiostat (Autolab PGSTAT302N ®, German Metrohm). The data were acquired with the program NOVA ® 1.10.3 and saved as ASCII files. The evaluation was done with the program OriginPro 8.5 SRI.
  • the measurement to determine a possible corrosion of aluminum current collectors was carried out in a three-electrode stability cells as described in Example 8.
  • the working electrodes were made of aluminum in these measurements.
  • the diameter of the circular aluminum electrodes was 1 mm. It became a solution to a
  • the cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cells with lithium metal foils as the counter and reference electrodes (CE, RE) and lithium iron phosphate (LFP) electrode as a working electrode (WE).
  • the assembly of the cell was done in one with a
  • the electrolyte used was a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in a 1: 1 mixture, based on the Weight, of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1 used.
  • the constant current (CC) was related to the LFP content of the electrode and the specific capacity of 170 mAh g "1 was taken into account
  • the cells were cycled between 2.8 and 4.2 V vs.
  • Li / Li + the potential being The cyclization was first carried out at different charge / discharge rates of 0, IC, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C, whereby the electrolyte containing 0.75 mol / kg ( Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 in the three-electrode arrangement with LFP as
  • Active material has a very high capacity of 110 mAh / g at 5C even at high C rates.
  • the current density was about 2, 1 mA / cm 2 .
  • the cell was further tested for this constant charge / discharge rate procedure by IC.
  • the result of the cyclization with constant charging / discharging rate is shown graphically in FIG. As can be seen from Figure 5, a stable charge / discharge capacity of about 150 mAh / g was observed for over 200 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was consistently over 99%.
  • Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate The cyclization was carried out in three-electrode Swagelok cell as described in Example 10, wherein a lithium titanate (LTO) electrode was used as the working electrode (WE). The electrolyte used was again a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP1-mod) in EC / DMC 1: 1 Cells were cycled between 1.0 and 2.0 V vs.
  • Li / Li + The cyclization was first performed at various charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C. Then, the constant current was set to IC charging / discharging to obtain the electrolyte containing 0.75 mol / kg (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP1-mod) in EC / DMC 1: 1 with lithium titanate as
  • Active material has a capacity of 142 mAh / g at 5C.
  • the current density was about 3.5 mA / cm 2 .
  • Cyclization was as described under Example 10 in three-electrode Swagelok ® cell, using a graphite electrode as a working electrode (WE) was used.
  • the electrolyte used was again a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 Cells were cycled between 0.02 and 1.5 V vs.
  • Li / Li + The cyclization was first performed at various charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C and 5C After reaching the cell voltage of 0.02 V, the charge was kept constant for the duration of the galvanostatic charge, provided that the current did not fall below one fifth of the charge Electricity at IC fell. Subsequently, with the same charging method, IC was continuously charged and discharged with IC.
  • the comparative electrolyte used was a solution of 1 mol / kg of LiPF 6 in EC / DEC 3: 7.
  • the current density at 5C was in each case about 8 mA / cm 2, whereby 146 mAh / g of 372 mAh / g were achieved for the described electrolyte, whereas with 1 mol / kg LiPF 6 in EC / DEC 3 : 7 at 5C only about 122 mAh / g were reached.
  • NCM lithium-nickel-cobalt-manganese oxide
  • NCM lithium-nickel-cobalt-manganese oxide
  • the electrolyte used was a 0.7 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP13-mod) in a 1: 1 mixture, based on the weight used of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1 (electrolyte 2).
  • electrolyte 1 As a comparative electrolyte (electrolyte 1), a 0.7 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAP13) in a 1: 1 mixture by weight of ethylene carbonate and Dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1. The result of the C-rate test is shown graphically in FIG. 9a). As can be seen from FIG. 9a), electrolyte 2 achieved a capacity of about 152 mAh / g at 0.1 C, while electrolyte 1 only reached a capacity of 115 mAh / g. Up to 5C, the capacity of the electrolyte 2 only dropped to about 125 mAh / g while it decreased in comparison electrolyte 1 to a capacity of less than 3 mAh / g.
  • electrolyte 2 As a comparative electrolyte (electrolyte 1), a 0.7 mol
  • Comparative Electrolyte 1 a charge / discharge capacity of about 45 mAh / g was observed for 100 cycles. The capacity dropped significantly in less than 30 mAh / g in a further 150 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%.
  • Cyclization of a full cell The full cells were made from LFP and graphite electrodes in a two-electrode arrangement.
  • the electrolyte used was a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in a 1: 1 mixture, by weight, of ethylene carbonate and dimethyl carbonate , EC / DMC 1: 1.
  • the cell was formed at a low C rate of 0.2C. Subsequently, the cell was continuously charged and discharged for 25 cycles with IC. The result of the cyclization of the full cell is shown graphically in FIG. As can be seen from FIG. 10, after the formation a largely stable cyclization behavior has been observed for IC. The irreversible ones occurring in the first cycle
  • Losses of about 30% are attributed to the low mass loadings of the LFP electrode in relation to the graphite. This shows that the electrolyte containing a 0.75 mol / kg solution of a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide also achieved a promising result in a full cell.
  • the electrolyte used was a 0.6 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP12-mod) in a 1: 1 mixture, by weight, of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1.
  • LiPFAP12-mod lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
  • the cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cell as described in Example 10 with lithium iron phosphate as the working electrode. By contrast, thicker electrodes were used whose mass loading was greater and averaged 8 mg.
  • a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge.
  • the electrolyte used was a 0.4 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP13-mod) in a 1: 1 mixture, based on the weight of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1.
  • LiPFAP13-mod lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
  • LiPFAP13-mod lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
  • the dried solid was treated with 3 mL concentrated sulfuric acid in a 100 mL Schlenk flask. It was stirred for about 10 minutes until the green complex gave way to a white precipitate and a clear solution.
  • the clear liquid was separated by distillation (6.6 x 10 "2 mbar, 55 ° C) separated from the solids and at -78 ° C (C0 2 / acetone cooling bath) was collected in a flask.
  • the salts lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate prepared according to Examples 18 and 19 and lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate were mixed from ethylene carbonate and dimethyl carbonate (in the weight ratio 1: 1) dissolved and created concentration series.
  • the measurement of the temperature-dependent ionic conductivity was carried out in liquid-impedance cells as described in Example 6. Measurements were carried out in each case for concentrations of 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1 and 1.2 mol / kg of the respective salt.
  • the electrochemical stability of the salts prepared according to Examples 18 and 19 was lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate and lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate in solutions with a concentration of 1 mol / kg salt in propylene carbonate by linear feed voltammetry measured as described in Example 8. Both salts showed good electrochemical
  • LiPFAP 0.5-mod lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate
  • the cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cell as described in Example 10 with lithium iron phosphate as the working electrode. By contrast, thicker electrodes were used whose mass loading was greater and averaged 8 mg.
  • a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge.
  • the electrolyte was a 0.8 mol / kg solution of lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP0.5-mod) in a 1: 1 mixture by weight of Ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1.
  • the result of the C rate test is shown graphically in FIG.
  • the result of the subsequent constant rate charge / discharge rate study of IC is shown in FIG. On average, a charge / discharge capacity at IC of about 103 mAh-g -1 was observed over 500 cycles, and Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%.
  • the cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cell as described in Example 10 with lithium iron phosphate as the working electrode. By contrast, thicker electrodes were used whose mass loading was greater and averaged 8 mg.
  • a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge.
  • lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate LiPFMPP-mod
  • LiPFMPP-mod lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides provide highly efficient conducting salts for lithium-based energy storage.
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show high lithium ion conductivity even at very low temperatures and high Coulomb efficiency.
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show high chemical and electrochemical stability.
  • the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides thus offer an alternative to replace LiPF 6 as conductive salt in lithium-ion batteries.

Abstract

The invention relates to trifluoroborate-substituted lithium-pyrazolides, use thereof as conducting salt in lithium-based electrochemical energy storage devices and electrolytes containing trifluoroborate-substituted lithium-pyrazolides.

Description

TRIFLUORBORAT-SUBSTITUIERTE LITHIUM PYRAZOLE UND DEREN VERWENDUNG ALS LEITSALZ FÜR LITHIUM-BASIERTE ENERGIESPEICHER  TRIFLUORBORATE-SUBSTITUTED LITHIUM PYRAZOLE AND THEIR USE AS A LEAD SALT FOR LITHIUM-BASED ENERGY STORAGE
Die Erfindung betrifft Leitsalze sowie diese enthaltende Elektrolyte für Lithium-basierte Energiespeicher. The invention relates to conductive salts and these containing electrolytes for lithium-based energy storage.
In den letzten Jahren haben sich Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen In recent years, lithium-ion batteries have become compared to others
Batteriekonzepten als das effizienteste und leistungsfähigste Batteriekonzept auf dem Markt erwiesen. Hierbei werden Lithiumsalze als Leitsalz in Kombination mit lithiumionenleitenden Polymeren oder gelöst in organischen Lösungsmitteln in Kombination mit  Battery concepts proved to be the most efficient and powerful battery concept on the market. In this case, lithium salts are used as conductive salt in combination with lithium ion-conducting polymers or dissolved in organic solvents in combination with
Separatormaterialien verwendet, welche dann als Elektrolyte in Lithium-Polymer-Batterien Verwendung finden. In kommerziell erhältlichen Lithium-Ionen Batterien wird zumeist Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) als Leitsalz verwendet. Seit dessen Einführung fand, neben einer seltenen Verwendung von Lithiumtetrafluorborat (LiBF4) oder Lithiumperchlorat (LiC104), bedingt durch die hohe elektrochemische Stabilität und gute Leitfähigkeit von LiPFö, auch weitgehend nur dieses seinen Weg in den Batteriemarkt. LiPF6 bildet jedoch unter Einwirkung von Feuchtigkeits spuren Fluorwasserstoff (HF) und Phosphorylfluorid POF3, welches die Lithium-Ionen-Batterien von innen zerstört. Zudem sind LiPFö-basierende Batteriesysteme nicht bei Temperaturen über 70 °C betreibbar, da sich LiPF6 ab dieser Temperatur zersetzt. Trotz intensiver Bemühungen Lithiumsalze zu entwickeln, die LiPF6 als Leitsalz ersetzen können, konnte sich aus verschiedenen Gründen bislang kein alternatives Lithiumsalze für den kommerziellen Einsatz durchsetzen. Lithium-Salze von Sulfonylimiden wie LiN(S02CF3)2 (LiTFSI) und LiN(S02C2F5)2 (LiBETI) sowie Methide wirken korrosiv und nicht passivierend auf Aluminium-Stromkollektoren. Zudem sind sie, wie die meisten Lithiumsalze, für den kommerziellen Einsatz zu teuer. Separator materials used, which then find use as electrolytes in lithium polymer batteries. In commercially available lithium-ion batteries, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is mostly used as conductive salt. Since its introduction, in addition to a rare use of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) or lithium perchlorate (LiC10 4 ), largely due to the high electrochemical stability and good conductivity of LiPF ö only this made its way into the battery market. However, LiPF 6 forms under the influence of traces of moisture hydrogen fluoride (HF) and phosphoryl fluoride POF 3 , which destroys the lithium-ion batteries from the inside. In addition, LiPF ö -based battery systems can not be operated at temperatures above 70 ° C, since LiPF 6 decomposes from this temperature. Despite intensive efforts to develop lithium salts that can replace LiPF 6 as conductive salt, no alternative lithium salts have yet been established for commercial use for various reasons. Lithium salts of sulfonylimides such as LiN (S0 2 CF 3 ) 2 (LiTFSI) and LiN (S0 2 C 2 F 5 ) 2 (LiBETI) as well as methides have a corrosive and non-passivating effect on aluminum current collectors. In addition, like most lithium salts, they are too expensive for commercial use.
Borate, beispielsweise das in der DE 198 29 030 Cl offenbarte Lithium-Bis(oxalato)borat (LiBOB), und Oxo-Phosphate weisen meist eine zu geringe ionische Leitfähigkeit auf. Dies wird bedingt durch zu große molekulare Anionen, die die Viskosität flüssiger Elektrolyte stark erhöhen und einen niedrigen Dissoziationsgrad von Anion und Kation aufweisen. Borates, for example, the lithium bis (oxalato) borate (LiBOB) disclosed in DE 198 29 030 C1, and oxo-phosphates usually have too low an ionic conductivity. This is due to too large molecular anions, which greatly increase the viscosity of liquid electrolytes and have a low degree of dissociation of anion and cation.
Zusätzlich wird die Leitfähigkeit durch Bildung schlecht ionenleitender Elektroden- Festkörperelektrolytphasengrenzen (engl, solid electrolyte interphase = SEI) erniedrigt. In addition, the conductivity is lowered by the formation of poorly ion-conducting electrode solid electrolyte interphase boundaries (SEI).
Trotz einer Vielzahl an vorgeschlagenen Salzen wurde noch kein geeigneter Ersatz für LiPF6 als Leitsalz in den üblicherweise als Lösemittel verwendeten Carbonatgemischen gefunden. Daher besteht ein Bedarf an alternativen Lithiumsalzen für die Verwendung in Lithium- Ionen Batterien. Despite a large number of proposed salts, no suitable substitute for LiPF 6 has yet been found as conducting salt in the carbonate mixtures usually used as solvents. Therefore, there is a need for alternative lithium salts for use in lithium ion batteries.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindung zur The present invention was therefore based on the object, a connection to
Verfügung zu stellen, die mindestens einen der vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine als Leitsalz geeignete Lithiumverbindung zur Verfügung zu stellen. To provide, which overcomes at least one of the aforementioned disadvantages of the prior art. In particular, the object of the present invention was to provide a lithium compound suitable as a conductive salt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Trifluorborat-substituiertes Lithium-Pyrazolid gemäß der allgemeinen Formel (1) wie nachstehend angegeben
Figure imgf000004_0001
This object is achieved by a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula (1) as indicated below
Figure imgf000004_0001
worin: wherein:
R R ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der R R is the same or independently selected from the
Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl. Überraschend wurde gefunden, dass Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolide gemäß der allgemeinen Formel (1) in kommerziell eingesetzten Batterielösungsmitteln wie einem Group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl. Surprisingly, it has been found that trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides according to the general formula (1) in commercially used battery solvents such as
Gemisch aus Ethylencarbonat (EC) und Dimethylcarbonat (DMC) im Verhältnis 1: 1 in einem weiten Temperaturbereich eine hohe ionische Leitfähigkeit aufweisen. So konnte festgestellt werden, dass die Lithiumsalze eine hohe ionische Leitfähigkeiten in einem breiten Mixture of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) in the ratio 1: 1 in a wide temperature range have a high ionic conductivity. Thus, it was found that the lithium salts have a high ionic conductivities in a broad range
Temperaturfenster aufweisen, beispielsweise von 1- 1(T -2 S/cm bei 90 °C, 5,4· 10 -"3J S/cm bei 25 °C und 2· 10"3 S/cm bei -20 °C. Temperature windows, for example, 1-1 (T -2 S / cm at 90 ° C, 5.4 · 10 - " 3 J S / cm at 25 ° C and 2 x 10 " 3 S / cm at -20 ° C. ,
Weiter von Vorteil ist, dass die Trifluorborat-substituierten Pyrazolide eine hohe Another advantage is that the trifluoroborate-substituted pyrazolides a high
elektrochemische Stabilität aufweisen. So zeigen die Trifluorborat-substituierten Pyrazolide im anodischen Bereich eine Stabilität über 5 V vs. Li/Li+ und sind im kathodischen Bereich bis zur Lithiummetall-Abscheidung/ Auflösung bei -3,02 V gegen Standard Wasserstoff stabil. Weiterhin zeigen die Salze passivierende Eigenschaften gegen Aluminium Stromkollektoren. Weiter vorteilhaft sind hohe Zyklenstabilitäten über lange Zeiträume mit gängigen have electrochemical stability. Thus, the trifluoroborate-substituted pyrazolides show stability above 5 V in the anodic region. Li / Li + and are stable to standard hydrogen in the cathodic range up to lithium metal deposition / dissolution at -3.02V. Furthermore, the salts show passivating properties against aluminum current collectors. High cycle stability over long periods of time is also advantageous
Batterielösungsmitteln in Halb- und Vollzellen mit kommerziell genutzten Battery solvents in half and full cells with commercially used
Elektrodenmaterialien wie Lithiumeisenphosphat (LFP), Graphit, Lithiumtitanat (LTO) und Lithium-Nickel-Cobalt-Manganoxid (NCM). Auch bei hohen Ent- und Beladeraten wurde eine hohe Kapazität erzielt. Darüber hinaus sind die Trifluorborat-substituierten Lithium- Pyrazolide chemisch leicht zugänglich und aus günstigen Ausgangstoffen herstellbar. Von besonderem Vorteil ist die hohe ionische Leitfähigkeit der Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt zu sein, wird angenommen, dass diese durch die BF3-Modifizierung der Stickstoff- Atome bewirkt wird. Eine hohe ionische Leitfähigkeit konnte insbesondere auch bei niedrigen Temperaturen beobachtet werden. Electrode materials such as lithium iron phosphate (LFP), graphite, lithium titanate (LTO) and lithium-nickel-cobalt-manganese oxide (NCM). Even at high unloading and loading rates, a high capacity was achieved. In addition, the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are easily accessible chemically and can be prepared from favorable starting materials. Of particular advantage is the high ionic conductivity of the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides. Without being bound to any particular theory, it is believed that this is effected by the BF 3 modification of the nitrogen atoms. A high Ionic conductivity was especially observed at low temperatures.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Substituenten R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte perfluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff- Atomen und/oder Pentafluorphenyl. In vorteilhafter Weise sind Trifluorborat-substituierteIn preferred embodiments, the substituents R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and / or pentafluorophenyl. Advantageously, trifluoroborate-substituted
Pyrazolide mit perfluorierten Gruppen R Fl und R F2 nicht hydrolyseempfindlich. Vorzugsweise sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander eine lineare perfluorierte Alkyl- Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-Atomen. Besonders bevorzugt sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder C4F9. Trifluorborat-substituierte Pyrazolide mit kleineren perfluorierten Gruppen R Fl und R F2 zeigen in einer elektrochemischen Zelle eine gute Leitfähigkeit und Leistung. Pyrazolides with perfluorinated groups R Fl and R F2 are not susceptible to hydrolysis. Preferably, R Fl and R F2 are each the same or independently of one another a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms. Particularly preferably, R Fl and R F 2 are each the same or independently selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 . Trifluoroborate-substituted pyrazolides with smaller perfluorinated groups R Fl and R F2 show good conductivity and performance in an electrochemical cell.
R Fl und R F2 können gleich oder verschieden sein. Beispielsweise kann R Fl R Fl and R F2 may be the same or different. For example, R Fl
CF3 sein und R F2 CF3, C2F5, C3F7 oder C4F9. Alternativ kann RF2 CF3 sein und RF1 CF3, C2F5, C3F7 oder C4F9.CF 3 and R F 2 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 . Alternatively, R F2 may be CF 3 and R F1 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
Alternativ können R Fl und R F2 beide C2F5 sein. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolid ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Alternatively, R Fl and R F2 may both be C 2 F 5 . In preferred embodiments, the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide is selected from the group comprising:
- Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat,  Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate,
- Lithium[5 - (perfluorethyl) - 3 - (trifluormethyl) - 1H -pyrazol- 1 - yl] trifluoroborat,  Lithium [5 - (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate,
- Lithium[5-(perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat und/oder - Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate and / or
- Lithium[5-(perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat. In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-- Lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate. In further preferred embodiments, one of the substituents R F1 and R F2 is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff- Atomen. R oder R kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend CH3, C3H7 und/oder se kann R Fl Atoms and one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, Carbon atoms. R or R may be selected from the group comprising CH 3 , C 3 H 7 and / or R may be R Fl
C2H5, C4H9. Beispielswei ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend CH3, F2 C 2 H 5 , C 4 H 9 . For example, be selected from the group comprising CH 3 , F2
C2H5, C3H7 und/oder C4H9 und R ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder C4F9. Ein bevorzugtes Trifluorborat-substituiertes Lithium- Pyrazolid mit einer nicht fluorierten Gruppe R Fl oder R F2 ist Lithium-(3-methyl-5- (trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat. C 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 H 9 and R are selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 . A preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a non-fluorinated group R Fl or R F2 is lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl. Insbesondere kann R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl sein. Ein bevorzugtes Trifluorborat-substituiertes Lithium-Pyrazolid mit einer perfluorierten oder partiell fluorierten Phenylgruppe R Fl oder R F2 ist Lithium-(3- (perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat. In further preferred embodiments, one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl. In particular, R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl. A preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a perfluorinated or partially fluorinated phenyl group R Fl or R F 2 is lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
Durch die Kombination der Eigenschaften einer hohen ionischen Leitfähigkeit in einem weiten Temperaturbereich, hoher Salzlöslichkeit und Dissoziation in organischen By combining the properties of a high ionic conductivity in a wide temperature range, high solubility and dissociation in organic
Lösungsmitteln, einer hohen elektrochemischen Stabilität von bis zu 5 V vs. Li/Li+, einer hohen Zyklenstabilität über lange Zeiträume, auch bei hohen Be-und Entladeraten gegen kommerzielle Elektrodenmaterialien, hohe Temperaturstabilität, passivierende Eigenschaften gegen Aluminium-Stromkollektoren, und Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit sind die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide vorteilhaft als Leitsalz in Lithium-basierten elektrochemischen Zellen und Energiespeichervorrichtungen verwendbar. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung eines Trifluorborat- substituierten Lithium-Pyrazolids gemäß der allgemeinen Formel (1) wie nachstehend angegeben BF, Solvents, a high electrochemical stability of up to 5 V vs. Li / Li + , a high cycle stability over long periods of time, even at high loading and unloading rates against commercial electrode materials, high temperature stability, passivating properties against aluminum current collectors, and insensitivity to moisture, the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are advantageous as conductive salt in lithium -based electrochemical cells and energy storage devices. Another object of the invention therefore relates to the use of a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula (1) as indicated below BF,
N-N  N-N
R F1 F2 Li  R F1 F2 Li
(1)  (1)
wonn: Wonn:
R Fl R F2 ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl,  R Fl R F2 is in each case the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon Atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl,
als Leitsalz in Lithium-basierten elektrochemischen Zellen und as conducting salt in lithium-based electrochemical cells and
Energie Speichervorrichtungen .  Energy storage devices.
In bevorzugten Ausführungsformen sind Trifluorborat- substituierte Lithium-Pyrazolide verwendbar, deren Substituenten R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte perfluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-Atomen und/oder In preferred embodiments, trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are useful whose substituents R Fl and R F2 are each equal to or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, Carbon atoms and / or
Pentafluorphenyl. In vorteilhafter Weise sind Trifluorborat-substituierte Pyrazolide mit perfluorierten Gruppen R Fl und R F2 im Gegensatz zu den kommerziellen Lithiumsalzen LiPF6 und LiBF4 nicht hydrolyseempfindlich und in Lösemitteln unterbleibt eine Bildung von HF. Eine derartige Zersetzung wurde an den perfluorierten Trifluorborat-substituierten Pentafluorophenyl. Advantageously, in contrast to the commercial lithium salts LiPF 6 and LiBF 4 , trifluoroborate-substituted pyrazolides with perfluorinated groups R.sub.F and R.sub.F2 are not susceptible to hydrolysis and formation of HF is not present in solvents. Such decomposition was substituted on the perfluorinated trifluoroborate
Lithiumsalzen nicht beobachtet. Vorzugsweise sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander eine lineare perfluorierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis Lithium salts not observed. Preferably, R Fl and R F2 are each the same or independently of each other, a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to
6, Kohlenstoff- Atomen. Besonders bevorzugt sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder ubstituierte Pyrazolide mit kleineren perfluorierten Gruppen R Fl und R F26, carbon atoms. Particularly preferably, R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or substituted pyrazolides having smaller perfluorinated groups R Fl and R F2
C4F9. Trifluorborat-s C 4 F 9 . Trifluoroborate-s
zeigen, in geeigneten in einem Lösungsmittel gelösten Mengen, eine geringere Viskosität als die längeren Homologe und sind mit besonders guter Leitfähigkeit und Leistung in einer Zelle verwendbar. R und R können gleich oder verschieden sein. Beispielsweise kann R CF3 sein und R CF3, C2F5, C3F7 oder C4F9. Alternativ kann RF2 CF3 sein und RF1 CF3, C2F5, C3F7 oder C4F9.show, in suitable amounts dissolved in a solvent, a lower viscosity than the longer homologs and are useful with particularly good conductivity and performance in a cell. R and R may be the same or different. For example, R can be CF 3 and R CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 . Alternatively, R F2 may be CF 3 and R F1 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
Alternativ können R Fl und R F2 beide C2F5 sein. Besonders bevorzugt verwendbar ist ein Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolid ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Alternatively, R Fl and R F2 may both be C 2 F 5 . Particularly preferably usable is a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide selected from the group comprising:
- Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat,  Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate,
- Lithium[ 5 - (perfluorethyl) - 3 - (trifluormethyl) - 1H-pyrazol- 1 -yl] trifluoroborat,  Lithium [5 - (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate,
- Lithium[5-(perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat und/oder - Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate and / or
- Lithium[5-(perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat. - Lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate.
Insbesondere diese Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide zeigen eine vorteilhafte Kombination der Eigenschaften einer hohen ionischen Leitfähigkeit in einem weiten In particular, these trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show a favorable combination of the properties of a high ionic conductivity in a wide
Temperaturbereich, hoher Salzlöslichkeit und Dissoziation in organischen Lösungsmitteln, einer elektrochemischen Stabilität über 5 V, passivierende Eigenschaften gegen Aluminium- Stromkollektoren, hohe Temperatur- und Zyklenstabilität und Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit. Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat, Lithium[5- (perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat, Lithium[5-(perfluorproyl)- 3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat und Lithium[5-(perfluorbutyl)-3- (trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat sind besonders vorteilhaft als Leitsalz in Lithium-basierten elektrochemischen Zellen und Energie Speichervorrichtungen verwendbar. Temperature range, high solubility in salt and dissociation in organic solvents, an electrochemical stability above 5 V, passivating properties against aluminum current collectors, high temperature and cycle stability and insensitivity to moisture. Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate, lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate, lithium [5- (5) perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate and lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate are particularly advantageous as conductive salt in lithium based electrochemical cells and energy storage devices usable.
In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-In further preferred embodiments, one of the substituents R F1 and R F2 is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6,Atoms and one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6,
Kohlenstoff- Atomen. R Fl oder R F2 kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend CH3, d/oder C4H9. Beispielsweise kann R Fl Carbon atoms. R Fl or R F2 may be selected from the group comprising CH 3 , d / or C 4 H 9 . For example, R Fl
C2H5, C3H7 un ausgewählt sein aus der Gruppe C 2 H 5 , C 3 H 7 un be selected from the group
F2  F2
umfassend CH3, C2H5, C3H7 und/oder C4Hg und R ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 uno/oder C4F9. Ein bevorzugtes Trifluorborat-substituiertes Lithium-comprising CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 Hg and R selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 uno / or C 4 F 9 . A preferred trifluoroborate-substituted lithium
Pyrazolid mit einer nicht fluorierten Gruppe R Fl oder R F2 ist Lithium-(3-methyl-5- (trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat. In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer der Substituenten R Fl und R F2 eine eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl. Insbesondere kann R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl sein. Ein bevorzugtes Trifluorborat-substituiertes Lithium-Pyrazolid mit einer perfluorierten oder partiell fluorierten Phenylgruppe R Fl oder R F2 ist Lithium-(3- (perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat. Pyrazolide with a non-fluorinated group R F1 or R F2 is lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate. In further preferred embodiments, one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl. In particular, R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl. A preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a perfluorinated or partially fluorinated phenyl group R Fl or R F 2 is lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Elektrolyten für eine Lithium-basierte elektrochemische Zelle oder Energiespeichervorrichtung umfassend ein Trifluorborat- substituiertes Lithium-Pyrazolid gemäß der allgemeinen Formel (1) wie nachstehend angegeben
Figure imgf000010_0001
Another object of the invention relates to an electrolyte for a lithium-based electrochemical cell or energy storage device comprising a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula (1) as indicated below
Figure imgf000010_0001
worin: wherein:
F2 ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl.  Each F2 is the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
Elektrolyte umfassend Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolide gemäß der allgemeinen Formel (1) weisen eine hohe elektrochemische Stabilität auf und erlauben hocheffiziente Lithium-basierte Energiespeichersysteme mit teilweise besserer Performance als vergleichbare kommerzielle LiPFö-basierende Systeme. Elektrolyte umfassend Trifluorborat- substituierte Lithium-Pyrazolide als Leitsalz sind durch deren thermische und Electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides according to the general formula (1) have a high electrochemical stability and allow highly efficient Lithium-based energy storage systems with partially better performance than comparable commercial LiPF ö -based systems. Electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides as conductive salt are characterized by their thermal and
elektrochemische Stabilität hervorragend in elektrochemischen Zellen und electrochemical stability excellent in electrochemical cells and
Energie Speichervorrichtungen verwendbar. Energy storage devices usable.
Weiterhin zeigen Elektrolyte umfassend Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolide keine Korrosion des als Stromsammler eingesetzten Aluminiums, sondern wie LiPF6 passivierende Eigenschaften gegen Aluminium Stromkollektoren. Insbesondere zeigen Elektrolyte umfassend Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolide selbst bei hohen Be-und Furthermore, electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show no corrosion of the aluminum used as a current collector, but like LiPF 6 passivating properties against aluminum current collectors. In particular, electrolytes comprising trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides even at high loading and
Entladeraten eine hohe Zyklenstabilitäten über lange Zeiträume gegen kommerzielle Discharge rates high cycle stability over long periods against commercial
Elektrodenmaterialien. Electrode materials.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Substituenten R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte perfluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-In preferred embodiments, the substituents R F1 and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
Atomen und/oder Pentafluorphenyl. Vorzugsweise sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander eine lineare perfluorierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bisAtoms and / or pentafluorophenyl. Preferably, R Fl and R F2 are each the same or independently of each other, a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to
6, Kohlenstoff- Atomen. Besonders bevorzugt sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder orborat-substituierte Pyrazolide mit kleineren perfluorierten Gruppen R Fl und R F26, carbon atoms. Particularly preferably, R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or orborate-substituted pyrazolides having smaller perfluorinated groups R Fl and R F2
C4F9. Triflu C 4 F 9 . trifluoroacetic
zeigen in einer elektrochemischen Zelle eine gute Leitfähigkeit und Leistung. show good conductivity and performance in an electrochemical cell.
R Fl und R F2 können gleich oder verschieden sein. Beispielsweise kann R Fl CF3 sein und R F2 CF3, C2F5, C3F7 oder C4F9. Alternativ kann RF2 CF3 sein und RF1 CF3, C2F5, C3F7 oder C4F9.R Fl and R F2 may be the same or different. For example, R Fl can be CF 3 and R F 2 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 . Alternatively, R F2 may be CF 3 and R F1 is CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 .
Alternativ können R Fl und R F2 beide C2F5 sein. Bevorzugt ist das Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolid ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Alternatively, R Fl and R F2 may both be C 2 F 5 . Preferably, the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide is selected from the group comprising:
- Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat, - Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat, Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate, Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate,
- Lithium[5-(perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat und/oder - Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate and / or
- Lithium[5-(perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat. Diese Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide zeigen eine besonders vorteilhafte Kombination der Eigenschaften einer hohen ionischen Leitfähigkeit in einem weiten - Lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate. These trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show a particularly advantageous combination of the properties of a high ionic conductivity in a wide
Temperaturbereich, hoher Salzlöslichkeit und Dissoziation in organischen Lösungsmitteln, einer elektrochemischen Stabilität über 5 V, passivierende Eigenschaften gegen Aluminium- Stromkollektoren, hohe Temperatur- und Zyklenstabilität und Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit. Temperature range, high solubility in salt and dissociation in organic solvents, an electrochemical stability above 5 V, passivating properties against aluminum current collectors, high temperature and cycle stability and insensitivity to moisture.
In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-In further preferred embodiments, one of the substituents R F1 and R F2 is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6,Atoms and one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6,
Kohlenstoff- Atomen. R Fl oder R F2 kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend CH3, weise kann R Fl Carbon atoms. R Fl or R F2 can be selected from the group comprising CH 3 , as can R Fl
C2H5, C3H7 und/oder C4H9. Beispiels ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend CH3, C3H7 und/oder F2 C 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 H 9 . For example, be selected from the group comprising CH 3 , C 3 H 7 and / or F2
C2H5, C4H9 und R ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder C4F9. Ein bevorzugtes Trifluorborat-substituiertes Lithium- Pyrazolid mit einer nicht fluorierten Gruppe R Fl oder R F2 ist Lithium-(3-methyl-5- (trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat. C 2 H 5 , C 4 H 9 and R selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 . A preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide having a non-fluorinated group R Fl or R F2 is lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl. Insbesondere kann R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl sein. Ein bevorzugtes Trifluorborat-substituiertes Lithium-Pyrazolid mit einer perfluorierten oder partiell fluorierten Phenylgruppe R oder R ist Lithium-(3- (perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat. In further preferred embodiments, one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl. In particular, R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl. A preferred trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide with a perfluorinated or partially fluorinated phenyl group R or R is lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate.
Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolide können als Leitsalz in Kombination mit lithiumionenleitenden Polymeren, Polymergelen oder gelöst in Lösungsmitteln in Trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides can be used as conducting salt in combination with lithium ion-conducting polymers, polymer gels or dissolved in solvents
Kombination mit Separatormaterialien verwendet werden. Diese Elektrolyte können in vorteilhafter Weise als sichere und gut handhabbare Elektrolyte in Lithium-Ionen- oder Polymer-Batterien Verwendung finden. Der Elektrolyt in Lithium-basierten  Combination with separator materials can be used. These electrolytes can be used advantageously as safe and easy to handle electrolytes in lithium-ion or polymer batteries use. The electrolyte in lithium-based
elektrochemischen Energie speichern sorgt für den Ladungstransport. Das Leitsalz liegt daher vorzugsweise als Flüssigelektrolyt in einem Lösungsmittel gelöst vor. storing electrochemical energy ensures charge transport. The conductive salt is therefore preferably dissolved as a liquid electrolyte in a solvent.
Der Elektrolyt kann übliche in Elektrolyten verwendete nicht- wässrige Lösungsmittel enthalten, beispielsweise cyclische oder lineare Carbonate, Nitrile oder Lactone. The electrolyte may contain conventional non-aqueous solvents used in electrolytes, for example cyclic or linear carbonates, nitriles or lactones.
Lösungsmittel sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend Propylencarbonat, Ethylencarbonat (EC), Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat, Acetonitril, Glutaronitril, Adiponitril, Pimelonitril, gamma-Butyrolacton, gamma- Valerolacton und/oder deren Mischungen. Bevorzugte Lösungsmittel sind ausgewählt aus Mischungen von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat bzw. Diethylcarbonat Solvents are in particular selected from the group comprising propylene carbonate, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate, dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimelonitrile, gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone and / or mixtures thereof. Preferred solvents are selected from mixtures of ethylene carbonate and dimethyl carbonate or diethyl carbonate
Propylencarbonat und/oder gamma-Butyrolacton. Propylene carbonate and / or gamma-butyrolactone.
In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Konzentration des Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolids im Elektrolyten im Bereich von > 0,5 mol/kg bis < 1,25 mol/kg, vorzugsweise im Bereich von > 0,75 mol/kg bis < 1 mol/kg, besonders bevorzugt im Bereich von > 0,75 mol/kg bis < 0,85 mol/kg. Beispielsweise kann die Konzentration bei 0,75 mol/kg, 0,8 mol/kg oder 1 mol/kg liegen. Es wurde festgestellt, dass die ionische Leitfähigkeiten der perfluorierten Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide bei einer Konzentration von 0,75 mol/kg Lösungsmittel bei 1- 10"2 S/cm bei 90 °C, 5,4· 10"3 S/cm bei 25 °C und 2· 10" S/cm bei -20 °C lagen und damit vergleichbar mit der sehr hohen Leitfähigkeit des kommerziellen Systems 1 mol/kg LiPF6 in EC/DMC 1 : 1 sind. Bei niedrigeren Temperaturen zeigte Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat in EC/DMC 1 : 1 eine höhere Leitfähigkeit als das kommerzielle LiPF6 in Ethylencarbonat/Diethylcarbonat (im Gewichtsverhältnis 3:7). Ähnlich hohe Leitfähigkeiten zeigten auch 0,8 mol/kg Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat in Propylencarbonat von 4· 1(Γ S/cm bei 25 °C. In preferred embodiments, the concentration of trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide in the electrolyte is in the range of> 0.5 mol / kg to <1.25 mol / kg, preferably in the range of> 0.75 mol / kg to <1 mol / kg, more preferably in the range of> 0.75 mol / kg to <0.85 mol / kg. For example, the concentration may be 0.75 mol / kg, 0.8 mol / kg or 1 mol / kg. It was found that the ionic conductivities of the perfluorinated trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides at a concentration of 0.75 mol / kg of solvent at 1-10 "2 S / cm at 90 ° C, 5.4 · 10 " 3 S / cm at 25 ° C and 2 · 10 " S / cm at -20 ° C and thus comparable to the very high conductivity of the commercial system 1 mol / kg LiPF 6 in EC / DMC 1: 1. At lower temperatures, lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in EC / DMC showed 1: 1 higher conductivity than the commercial LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate (3: 7 weight ratio). , Similarly high conductivities also showed 0.8 mol / kg of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in propylene carbonate of 4 · 1 (Γ S / cm at 25 ° C.
Der Elektrolyt kann ferner Additive, insbesondere Verbindungen, die geeignet sind, eine sogenannte Solid Electrolyte Interphase (SEI), eine Feststoff-Elektrolyt-Grenzfläche, gezielt auszubilden, umfassen. Diese können die spezifischen Kapazität und somit die The electrolyte may further comprise additives, in particular compounds which are suitable for forming a so-called solid electrolyte interphase (SEI), a solid-electrolyte interface, in a targeted manner. These can be the specific capacity and thus the
Gesamteigenschaften des Elektrolyts verbessern. Improve overall properties of the electrolyte.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Lithium-basierte elektrochemische Zelle oder Energiespeichervorrichtung umfassend einen erfindungsgemäßen Elektrolyten. Der Begriff„elektrochemische Energiespeichervorrichtung" umfasst Batterien (Primärspeicher) und Akkumulatoren (Sekundärspeicher). Diese sind üblicherweise aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen aufgebaut. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden jedoch Akkumulatoren häufig ebenfalls mit dem vielfach als Oberbegriff verwendeten Terminus Batterie bezeichnet. Wenn nicht abweichend angegeben, wird der Begriff Lithium- Ionen- Batterie vorliegend auch synonym zu Lithium- Ionen- Akkumulator verwendet. Bevorzugte Lithium-basierte elektrochemische Energiespeichervorrichtungen sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Lithium-Batterie, Lithium- Ionen-Batterie, Lithium- Ionen- Akkumulator, Lithium-Polymer-Batterie, Lithium-Ionen-Kondensator und/oder Dual-Ionen-Zelle. Die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide gemäß der allgemeinen Formel (1) sind nach üblichen Methoden herstellbar. Bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolids, wobei ein Pyrazol gemäß der allgemeinen Formel (2) wie nachstehend angegeben:
Figure imgf000015_0001
Another object of the invention relates to a lithium-based electrochemical cell or energy storage device comprising an electrolyte according to the invention. The term "electrochemical energy storage device" includes batteries (primary storage) and accumulators (secondary storage) .These are usually constructed from one or more electrochemical cells However, in common usage, accumulators are often also referred to as the term battery commonly used as a generic term. Unless otherwise indicated In the present case, the term lithium-ion battery is also used synonymously with lithium-ion accumulator. <br /><br/> Preferred lithium-based electrochemical energy storage devices are selected from the group consisting of lithium battery, lithium ion battery, lithium ion accumulator, lithium ion battery. Polymer battery, lithium-ion capacitor and / or dual-ion cell The trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides according to the general formula (1) can be prepared by customary methods, preference being given to a process for preparing a trifluoroborate-substituted lithium Pyraz olides, wherein a pyrazole according to the general formula (2) as indicated below:
Figure imgf000015_0001
worin:  wherein:
R Fl R F2 ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte R Fl R F2 is in each case the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated
Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl, Alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl,
lithiiert und anschließend mit BF3 umgesetzt wird. Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vor allem, dass die Lithiierung und Umsetzung mit BF3 ohne Abtrennung eines lithiierten Zwischenproduktes in einem Schritt erfolgt. Die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide sind hierdurch chemisch leicht zugänglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide aus preiswerten und kommerziell gut verfügbaren Edukten über eine kurze und sichere Synthese ohne aufwendige Aufreinigungsschritte herstellbar. lithiated and then reacted with BF 3 . It is particularly advantageous in the process according to the invention that the lithiation and reaction with BF 3 take place without separation of a lithiated intermediate in one step. The trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides are thereby chemically readily accessible. By means of the process according to the invention, the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides can be prepared from inexpensive and commercially readily available educts by means of a short and reliable synthesis without expensive purification steps.
Bevorzugt sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte perfluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff- Atomen und/oder Pentafluorphenyl. Vorzugsweise sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander eine lineare perfluorierte Alkyl-Preferably, R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and / or pentafluorophenyl. Preferably, R Fl and R F 2 are each the same or independently of each other a linear perfluorinated alkyl
Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-Atomen. Besonders bevorzugt sind R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassendGroup of 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms. Particularly preferably, R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising
CF3, F7 und/oder Fl F2 CF 3 , F 7 and / or Fl F2
C2F5, C3 C4F9. R und R können gleich oder verschieden sein. C 2 F 5 , C 3 C 4 F 9 . R and R may be the same or different.
Beispielsweise kann R F 1 CF3 sein und R F"2 CF3, C2F5, C3F7 oder C4F9. Alternativ kann R F"2 CF3 sein und R Fl CF3, 3F7 oder C4F9. Alternativ können R Fl und R F2 For example, RF 1 can be CF 3 and RF "2 CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 or C 4 F 9 Alternatively, RF" 2 CF 3 and R Fl CF 3 , 3 F 7 or C 4 F 9 . Alternatively, R Fl and R F2
C2F5, C beide C2F5 sein. In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer der Substituenten R und R eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-C 2 F 5 , C be both C 2 F 5 . In further preferred embodiments, one of the substituents R and R is a linear or branched alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms.
Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff- Atomen. R Fl oder R F2 kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend CH3, Atoms and one of the substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms. R Fl or R F2 can be selected from the group comprising CH 3 ,
Fl  Fl
C2H5, C3H7 und/oder C4H9. Beispielsweise kann R ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend CH3, F2 C 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 H 9 . For example, R can be selected from the group comprising CH 3 , F 2
C2H5, C3H7 und/oder C4H9 und R ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder C4F9. In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist einer derC 2 H 5 , C 3 H 7 and / or C 4 H 9 and R are selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 . In further preferred embodiments, one of the
Substituenten R Fl und R F2 eine lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoff-Atomen und einer der Substituenten R Fl und R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl. Substituents R Fl and R F2 is a linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6, carbon atoms and one of the substituents R Fl and R F2 perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
Insbesondere kann R F2 perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl sein.  In particular, R F2 may be perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
Der Ausgangsstoff, das Pyrazol gemäß der allgemeinen Formel (2) ist nach üblichen The starting material, the pyrazole according to the general formula (2) is conventional
Methoden, vorzugsweise durch Umsetzung eines Diketons RF1CH2-C(0)-CH2-C(0)-CH2RF2 mit Hydrazinhydrat unter Zugabe von Phosphorpentoxid, herstellbar. Die Umsetzung des Diketons mit Hydrazinhydrat kann in Gegenwart äquivalenter Mengen an Phosphorpentoxid, vorzugsweise unter Erwärmen insbesondere unter Rückfluss in Chloroform erfolgen. Die Lithiierung des Pyrazols gemäß der allgemeinen Formel (2) erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Metallsalzen oder Metallorganylen wie n-Butyllithium oder Methods, preferably by reacting a diketone R F1 CH 2 -C (O) -CH 2 -C (O) -CH 2 R F2 with hydrazine hydrate with the addition of phosphorus pentoxide, produced. The reaction of the diketone with hydrazine hydrate can be carried out in the presence of equivalent amounts of phosphorus pentoxide, preferably with heating, in particular under reflux in chloroform. The lithiation of the pyrazole according to the general formula (2) is preferably carried out using metal salts or organometallic compounds such as n-butyllithium or
Lithiumamidbasen. Geeignet sind organische Lösungsmittel wie w-Hexan. Erfindungsgemäß wird direkt im Anschluss, ohne Abtrennung eines lithiierten Zwischenproduktes BF3 zur Reaktionslösung zugesetzt. Vorzugsweise ist BF3 als Etherat verwendbar. Es kann alternativ als BF3-Gas oder in Kombination mit einem inerten Trägergas wie Stickstoff oder Argon verwendet werden, oder in Form des kondensierten Gases. Geeignete BF3-Etherate sind etherische Komplexverbindungen oder Komplexlösungen mit Ethern mit Alkyl-basierten Substituenten mit gleicher, oder unterschiedlicher Kettenlänge wie Dimethylether, Diethylether Dipropylether, Tetrahydrofuran oder Tetrahydropyran. Weiter geeignet sind alkoholische Komplexverbindungen oder Komplexlösungen mit Alkoholen mit Alkyl-basierten Substituenten mit gleicher, oder unterschiedlicher Kettenlänge wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol oder Butanol. Auch geeignet sind aminische Lithium amide. Suitable are organic solvents such as w-hexane. According to the invention, BF 3 is added directly to the reaction solution without subsequent removal of a lithiated intermediate. Preferably, BF 3 is useful as an etherate. It may alternatively be used as BF 3 gas or in combination with an inert carrier gas such as nitrogen or argon, or in the form of the condensed gas. Suitable BF 3 ethers are ethereal complex compounds or complex solutions with ethers having alkyl-based substituents with the same or different chain length, such as dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, tetrahydrofuran or tetrahydropyran. Also suitable are alcoholic complex compounds or complex solutions with alcohols having alkyl-based substituents with the same or different chain lengths, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol or butanol. Also suitable are Aminic
Komplexverbindungen oder Komplexlösungen mit tertiären Aminen mit Alkyl-basierten Substituenten mit gleicher oder unterschiedlicher Kettenlänge wie Trimethylamin, Complex compounds or complex solutions with tertiary amines having alkyl-based substituents of the same or different chain length, such as trimethylamine,
Triethylamin, Tripropylamin oder Diethylethylamin. Triethylamine, tripropylamine or diethylethylamine.
Bevorzugt sind Etherate insbesondere Diethylether-Bortrifluorid. Die Umsetzung des lithiierten Pyrazols kann mit Etherat einer Äquivalenzmenge im Bereich von > 0,2 Äquiv. bis < 2 Äquiv., vorzugsweise im Bereich von > 0,5 Äquiv. bis < 1,5 Äquiv., bevorzugt im Bereich von > 0,9 Äquiv. bis < 1 Äquiv., erfolgen. Bei einer Umsetzung unter 0,2 Äquiv. BF3-Etherat wird der Effekt zu gering, während Äquivalenzmengen über 2,0 Äquiv. chemisch nicht mehr an den Grundkörper gebunden werden können. Preference is given to ethers, in particular diethyl ether-boron trifluoride. The reaction of the lithiated pyrazole can be treated with etherate in an amount of equivalents in the range of> 0.2 equiv. to <2 equiv., preferably in the range of> 0.5 equiv. to <1.5 equiv., preferably in the range of> 0.9 equiv. to <1 equiv., take place. When reacted below 0.2 equiv. BF 3 etherate, the effect is too low, while equivalent amounts above 2.0 equiv. can no longer be bound chemically to the body.
Die Lithiierung und/oder die Umsetzung mit BF3-Etherat werden vorzugsweise unter Kühlung der Reaktionsmischung, beispielsweise auf -78 °C, durchgeführt. Nach der The lithiation and / or the reaction with BF 3 etherate are preferably carried out while cooling the reaction mixture, for example to -78 ° C. After
Umsetzung mit BF3 kann die Reaktionslösung auf Umgebungstemperatur erwärmt und dasReaction with BF 3 , the reaction solution can be warmed to ambient temperature and the
Lösungsmittel entfernt werden. Die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide können in guter Ausbeute erhalten werden. Solvent are removed. The trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides can be obtained in good yield.
Beispiele und Figuren, die der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dienen, sind nachstehend angegeben. Examples and figures which serve to illustrate the present invention are given below.
Hierbei zeigen die Figuren: Figur 1 zeigt die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeiten von Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 1-mod). Figur la) zeigt die ionische Leitfähigkeit von LiPFAPl 1-mod in einem Here are the figures: FIG. 1 shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod). Figure la) shows the ionic conductivity of LiPFAPl 1-mod in one
Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (EC:DMC, 1 : 1), Figur lb) in Propylencarbonat.  Solvent mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (EC: DMC, 1: 1), Figure lb) in propylene carbonate.
Figur 2 zeigt einen Vergleich der temperaturabhängigen ionischen Leitfähigkeit von  FIG. 2 shows a comparison of the temperature-dependent ionic conductivity of FIG
Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazoliden und nicht- substituierten Lithium- Pyrazoliden. Figur 2a) zeigt die ionische Leitfähigkeit von Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) und nicht substituierten Lithium-Pyrazole Lithium[3,5-Bis(trifluormethyl)pyrazolid] Trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides and non-substituted lithium pyrazolides. FIG. 2 a) shows the ionic conductivity of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP 1 -mod) and unsubstituted lithium pyrazoles lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide]
(LiPFAPl 1) (EC:DMC, 1 : 1), Figur 2b) zeigt die ionische Leitfähigkeit von Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 2-mod) und Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazolid] (LiPFAP12) in Adiponitril (ADN). (LiPFAPI 1) (EC: DMC, 1: 1), Figure 2b) shows the ionic conductivity of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 2-mod ) and lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAP12) in adiponitrile (ADN).
Figur 3 zeigt die elektrochemische Stabilität von LiPFAPl 1-mod in Propylencarbonat (PC).Figure 3 shows the electrochemical stability of LiPFAPl 1-mod in propylene carbonate (PC).
Figur 4 zeigt eine Korrosionsmessung von Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- 1- yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 gegen Aluminium als FIG. 4 shows a corrosion measurement of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) in EC / DMC 1: 1 against aluminum as
Arbeitselektrode .  Working electrode.
Figur 5 zeigt die spezifische Kapazität eines Elektrolyten enthaltend 0,75 mol/kg  Figure 5 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
(Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 1-mod) in EC/DMC 1 : 1 unter Verwendung einer Lithiumeisenphosphat- Elektrode.  (Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 using a lithium iron phosphate electrode.
Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Coulombsche Effizienz (rechte Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade- /Entladezyklen.  Plotted is the loading and unloading capacity (left ordinate axis) and Coulomb's efficiency (right ordinate axis) against the number of charge / discharge cycles.
Figur 6 zeigt die spezifische Kapazität eines Elektrolyten enthaltend 0,75 mol/kg Figure 6 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
(Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 unter Verwendung einer Lithiumtitanat (LTO)-Elektrode.  (Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) in EC / DMC 1: 1 using a lithium titanate (LTO) electrode.
Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Coulombsche Effizienz (rechte Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade- /Entladezyklen. The loading and unloading capacity (left ordinate axis) and Coulomb efficiency (right axis of ordinate) against the number of charge / discharge cycles.
Figur 7 zeigt die spezifische Kapazität eines Elektrolyten enthaltend 0,75 mol/kg  Figure 7 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
(Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 unter Verwendung einer Graphit- Elektrode. Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Coulombsche Effizienz (rechte Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade -/Entladezyklen.  (Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -lH-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 using a graphite electrode Plotted is the charge and discharge capacity (left ordinate axis) and Coulomb efficiency (right ordinate axis) versus the number of charge / discharge cycles.
Figur 8 zeigt die spezifische Kapazität eines Elektrolyten enthaltend 0,75 mol/kg  Figure 8 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
(Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 unter Verwendung einer Lithium- Nickel-Cobalt-Manganoxid (NCM) -Elektrode. Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Coulombsche Effizienz (rechte Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade -/Entladezyklen.  (Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) in EC / DMC 1: 1 using a lithium nickel-cobalt-manganese oxide (NCM) electrode. Plotted is the loading and unloading capacity (left ordinate axis) and Coulomb's efficiency (right ordinate axis) against the number of charge / discharge cycles.
Figur 9 zeigt einen Vergleich der Zyklisierung von Trifluorborat-substituiertem Lithium[5- (perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (Elektrolyt 2) und nicht- sub stituiertem Lithium[5 - (Perfluorbutyl) - 3 - (trifluormethyl)pyrazolid] (Elektrolyt 1). Figur 9a) zeigt das Ergebnis des C-Raten-Tests, Figur 9b) zeigt die die spezifische Kapazität.  FIG. 9 shows a comparison of the cyclization of trifluoroborate-substituted lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (electrolyte 2) and unsubstituted lithium [5 - (perfluorobutyl) - 3 - (trifluoromethyl) pyrazolide] (electrolyte 1). Figure 9a) shows the result of the C rate test, Figure 9b) shows the specific capacity.
Figur 10 zeigt die spezifische Kapazität eines Elektrolyten enthaltend 0,75 mol/kg  Figure 10 shows the specific capacity of an electrolyte containing 0.75 mol / kg
(Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 in einer Vollzelle. Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Effizienz (rechte Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade-/Entladezyklen .  (Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -lH-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 in a full cell The loading and unloading capacity is plotted (left axis of the ordinate) ) and efficiency (right ordinate axis) against the number of charge / discharge cycles.
Figur 11 zeigt das Ergebnis des C-Raten-Tests der Zyklisierung von Lithium[5- FIG. 11 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium [5
(perfluorethyl)-3- (trifluormethyl)- 1 H-pyrazol- 1 -yl] trifluoroborat (LiPFAP 12-mod) .(perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1 H -pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP 12-mod).
Figur 12 zeigt die spezifische Kapazität der Zyklisierung von Lithium[5-(perfluorethyl)-3- (trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAP 12-mod). Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Effizienz (rechte Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade-/Entladezyklen. Figure 12 shows the specific capacity of the cyclization of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP 12-mod). Is applied the load and unload capacity (left ordinate axis) and efficiency (right ordinate axis) versus the number of charge / discharge cycles.
Figur 13 zeigt das Ergebnis des C-Raten-Tests der Zyklisierung von Lithium[5-FIG. 13 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium [5
(perfluorpropyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAP13- mod). (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP13-mod).
Figur 14 zeigt die spezifische Kapazität der Zyklisierung von Lithium[5-(perfluorpropyl)-3- FIG. 14 shows the specific capacity of the cyclization of lithium [5- (perfluoropropyl) -3-
(trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAP13-mod). Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Effizienz (rechte(trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP13-mod). The loading and unloading capacity (left ordinate axis) and efficiency (right
Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade-/Entladezyklen. Ordinate axis) against the number of charge / discharge cycles.
Figur 15 zeigt die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeiten von Lithium-(3-FIG. 15 shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium (3
(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFMPP-mod). (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFMPP-mod).
Figur 16 zeigt die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeiten von Lithium-(3-methyl-5-FIG. 16 shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium (3-methyl-5-)
(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFAP0.5-mod). (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP0.5-mod).
Figur 17 zeigt die elektrochemische Stabilität von LiPFAP0.5-mod in Propylencarbonat (PC). Figur 18 zeigt das Ergebnis des C-Raten-Tests der Zyklisierung von Lithium-(3-methyl-5-Figure 17 shows the electrochemical stability of LiPFAP0.5-mod in propylene carbonate (PC). FIG. 18 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium (3-methyl-5-)
(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFAP0.5-mod). (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP0.5-mod).
Figur 19 zeigt die spezifische Kapazität der Zyklisierung von Lithium-(3-methyl-5-FIG. 19 shows the specific capacity of the cyclization of lithium (3-methyl-5-)
(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFAP0.5-mod). Aufgetragen ist die(trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP0.5-mod). Plotted is the
Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Effizienz (rechte Charging and discharging capacity (left ordinate axis) and efficiency (right
Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade-/Entladezyklen.  Ordinate axis) against the number of charge / discharge cycles.
Figur 20 zeigt das Ergebnis des C-Raten-Tests der Zyklisierung von Lithium-(3-FIG. 20 shows the result of the C-rate test of the cyclization of lithium (3
(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFMPP-mod). (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFMPP-mod).
Figur 21 zeigt die spezifische Kapazität der Zyklisierung von Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5-FIG. 21 shows the specific capacity of the cyclization of lithium (3- (perfluorophenyl) -5-
(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFMPP-mod). Aufgetragen ist die Lade- und Entlade-Kapazität (linke Ordinatenachse) und Effizienz (rechte (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFMPP-mod). The loading and unloading capacity (left ordinate axis) and efficiency (right
Ordinatenachse) gegen die Anzahl der Lade-/Entladezyklen.  Ordinate axis) against the number of charge / discharge cycles.
Lösungsmittel: Zur Synthese wurde n-Pentan jeweils vor Gebrauch über Benzophenon/Natrium und unter einer N2-Schutzgasatmosphäre getrocknet und destilliert. Die benötigte Menge wurden unter Schutzgas mit einer trockenen und sauberen Kanüle entnommen, das zur Kristallisation eingesetzten Lösungsmittel Chloroform p.a. (Sigma-Aldrich, 99,9%) wurde ohne weitere Vorbehandlung direkt eingesetzt. Propylencarbonat (Merck, Selectilyte, 99,9%) wurde in einer Glovebox bei 4 °C gelagert und dort die benötigten Mengen entnommen. Solvent: For synthesis, n-pentane was each dried over benzophenone / sodium and under an N 2 blanket gas atmosphere before use and distilled. The required amount was removed under protective gas with a dry and clean cannula, the solvent used for the crystallization chloroform pa (Sigma-Aldrich, 99.9%) was used directly without further pretreatment. Propylene carbonate (Merck, Selectilyte, 99.9%) was stored in a glove box at 4 ° C and taken there the required quantities.
Edukte und Reagenzien: Starting materials and reagents:
Hydrazinhydrat (64% Hydrazin, 100% Hydrazinhydrat, Acros), 3H H-Perfluorpentan-2,4- dion (aber, 99%), 3H,3H-Perfluorhexan-2,4-dion (Acros 90%), 3Ji3H-Perfluorheptan-2,4- dion (aber, 97%), 3H H-Perfluoroctan-2,4-dion (aber, 97%), und 3,5- Bis(trifluormethyl)pyrazol (Sigma-Aldrich, 99%) wurden bei einer Temperatur von 4 °C gelagert und ohne weitere Aufreinigung direkt verwendet. n-Butyllithium (1,6 M in n-Hexan, Acros) wurde bei einer Temperatur von 4 °C gelagert und die eingesetzten Volumina unter Argon-Schutzgasatmosphäre entnommen.  Hydrazine hydrate (64% hydrazine, 100% hydrazine hydrate, Acros), 3H H-perfluoropentane-2,4-dione (but, 99%), 3H, 3H-perfluorohexane-2,4-dione (Acros 90%), 3Ji3H-perfluoroheptane -2,4-dione (but, 97%), 3H-H-perfluorooctane-2,4-dione (but, 97%), and 3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazole (Sigma-Aldrich, 99%) were added stored at a temperature of 4 ° C and used directly without further purification. n-Butyllithium (1.6 M in n-hexane, Acros) was stored at a temperature of 4 ° C and the volumes used under argon inert gas atmosphere removed.
Beispiel 1 example 1
Herstellung von Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat a) Herstellung von 3,5-Bis(trifluormethyl)pyrazol  Preparation of Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate a) Preparation of 3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazole
In einem 100 mL Zweihalskolben mit Magnetrührstäbchen, Septum und Rückflusskühler wurden 1 Äquivalent (Äquiv.) (5 g, 24,03 mmol) 3i^3H-Perfluorpentan-2,4-dion vorgelegt und in 15 mL Chloroform gelöst. Zu dieser Lösung wurden langsam und unter Rühren 1,07 Äquiv. (1,287 g, 25,71 mmol) Hydrazinhydrat (64% Hydrazin) durch das Septum zugetropft. Die Reaktionsmischung wurde eine Stunde unter Rückfluss erhitzt. Nach dem Erkalten der Reaktionsmischung wurden 6 g Phosphorpentoxid zur Reaktionsmischung gegeben, der Kolben wieder verschlossen, da sich die Lösung nach der Phosphorpentoxid- Zugabe erhitzt, und weitere sechs Stunden unter Rückfluss erhitzt. Im Anschluss wurde die leicht gelbe Reaktionsmischung noch heiß vom weißen bis gelartigen Bodensatz in einen sauberen Kolben dekantiert und der Bodensatz noch einmal mit 5 mL Chloroform gewaschen. Die Vereinigten Reaktionslösungen wurden dann bei -32 °C für drei Tage zur Kristallisation gebracht. Die Kristalle wurden im Vakuum abfiltriert, mit etwas eiskaltem Chloroform (-32 °C) gewaschen und im Vakuum zwei Minuten getrocknet, da die Kristalle bereits bei Raumtemperatur merklich sublimieren. Zur Aufreinigung wurde das 3,5- Bis(trifluormethyl)pyrazol anschließend sublimiert und so in Form weißer Kristallnadeln erhalten. b) Umsetzung mit BF3 In a 100 mL two-necked flask with magnetic stirrer, septum and reflux condenser, 1 equivalent (equiv.) (5 g, 24.03 mmol) of 3i ^ 3H-perfluoropentane-2,4-dione were placed and dissolved in 15 mL of chloroform. To this solution was added slowly and with stirring 1.07 equiv. (1.287 g, 25.71 mmol) of hydrazine hydrate (64% hydrazine) was added dropwise through the septum. The reaction mixture was refluxed for one hour. After cooling the reaction mixture, 6 g of phosphorus pentoxide were added to the reaction mixture, the flask was resealed, as the solution heated after the addition of phosphorus pentoxide, and heated under reflux for a further six hours. Following was the while still slightly hot yellow from the white to gelatinous sediment, decant into a clean flask and wash the sediment once more with 5 mL of chloroform. The United Reaction Solutions were then crystallized at -32 ° C for three days. The crystals were filtered off in vacuo, washed with a little ice cold chloroform (-32 ° C.) and dried in vacuo for 2 minutes, since the crystals sublime significantly even at room temperature. For purification, the 3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazole was then sublimed and thus obtained in the form of white crystal needles. b) reaction with BF 3
In einem Schlenkkolben wurde unter Argon-Schutzgas 1 Äquivalent 3,5- Bis(trifluormethyl)pyrazol (2,05 g, 10 mmol) in der 20-fachen Gewichtsmenge w-Pentan gelöst und die Lösung in einem Eisbad (Trockeneis/ Aceton) unter Rühren auf -78 °C abgekühlt. Die Kühldauer betrug ca. 10 Minuten. Anschließend wurde 1 Äquiv. einer 1,6 molaren Lösung von w-Butyllithium in w-Hexan langsam zur gekühlten und gut gerührten Lösung getropft. Die Mischung wurde weitere 20 Minuten bei -78 °C gerührt und im  1 equivalent of 3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazole (2.05 g, 10 mmol) in 20 times the amount by weight of w-pentane was dissolved in a Schlenk flask under argon protective gas and the solution in an ice bath (dry ice / acetone) under Stirred to -78 ° C cooled. The cooling time was about 10 minutes. Then 1 equiv. a 1.6 molar solution of w-butyllithium in w-hexane slowly added dropwise to the cooled and well-stirred solution. The mixture was stirred for a further 20 minutes at -78 ° C and in
Anschluss daran 1 Äquiv. BF3-Etherat (Diethylether-Bortrifluorid, Sigma-Aldrich, > 46,5% BF3) langsam zur Lösung getropft. Die Lösung wurde über Nacht durch Auftauen des Trockeneis- Aceton-Bades auf Raumtemperatur erwärmt. Das Lösungsmittel wurde im Follow this 1 equiv. BF 3 etherate (diethyl ether-boron trifluoride, Sigma-Aldrich,> 46.5% BF 3 ) was slowly added dropwise to the solution. The solution was warmed to room temperature overnight by thawing the dry ice-acetone bath. The solvent was in
Vakuum entfernt und das erhaltene weiße, pulvrige Lithiumsalz weitere 48 h im Vakuum bei Raumtemperatur (22°C±2°C) getrocknet. Die Ausbeute betrug 98%. Vacuum removed and the resulting white powdered lithium salt dried for a further 48 h in vacuo at room temperature (22 ° C ± 2 ° C). The yield was 98%.
Beispiel 2 Example 2
Herstellung von Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat a) Herstellung von 5-(Perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol  Preparation of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate a) Preparation of 5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole
Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel la) beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. 3H,3H- Perfluorhexan-2,4-dion (6,76 g, 26, 19 mmol) in 15 mL Chloroform gelöst und anschließend langsam und unter gutem Rühren 1,07 Äquiv. (1,403 g 28,03 mmol) Hydrazinhydrat (64% Hydrazin) durch das Septum zugetropft wurden. 5-(Perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol wurde in Form weißer Kristalle erhalten. b) Umsetzung mit BF3 The preparation was carried out as described in Example la), wherein deviating 1 equiv. Dissolve 3H, 3H-perfluorohexane-2,4-dione (6.76 g, 26, 19 mmol) in 15 mL chloroform and then slowly and with good stirring 1.07 equiv. (1.403 g, 28.03 mmol) of hydrazine hydrate (64% hydrazine) was added dropwise through the septum. 5- (Perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole was obtained in the form of white crystals. b) reaction with BF 3
Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel lb) beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. 5- (Perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol eingesetzt wurde. Lithium[5-(perfluorethyl)-3- (trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat wurde als weißes Pulver erhalten. Die Ausbeute betrug 95%.  The preparation was carried out as described in Example lb), wherein deviating 1 equiv. 5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole was used. Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate was obtained as a white powder. The yield was 95%.
Beispiel 3 Example 3
Herstellung von Lithium[5-(perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat a) Herstellung von 5-(Perfluorpropyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol  Preparation of Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate a) Preparation of 5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole
Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel la) beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. 3H,3H- Perfluorheptan-2,4-dion (2,00 g, 6,49 mmol) in 15 mL Chloroform gelöst und anschließend langsam und unter gutem Rühren 1,07 Äquiv. (0,347 g 6,94 mmol) Hydrazinhydrat (64% Hydrazin) durch das Septum zugetropft wurden. 5-(Perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol wurde in Form weißer Kristalle erhalten. b) Umsetzung mit BF3 The preparation was carried out as described in Example la), wherein deviating 1 equiv. Dissolve 3H, 3H-perfluoroheptane-2,4-dione (2.00 g, 6.49 mmol) in 15 mL chloroform, then add 1.07 eq. (0.347 g, 6.94 mmol) of hydrazine hydrate (64% hydrazine) was added dropwise through the septum. 5- (Perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole was obtained as white crystals. b) reaction with BF 3
Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel lb) beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. 5- (Perfluorpropyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol eingesetzt wurde. Lithium[5-(perfluorproyl)-3- (trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat wurde als weißes Pulver erhalten. Die Ausbeute betrug 96%.  The preparation was carried out as described in Example lb), wherein deviating 1 equiv. 5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole was used. Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate was obtained as a white powder. The yield was 96%.
Beispiel 4 Example 4
Herstellung von Lithium[5-(perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat a) Herstellung von 5-(Perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol Preparation of lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate a) Preparation of 5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole
Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel la) beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. 3H,3H- Perfluoroktan-2,4-dion (2,95 g, 8,24 mmol) in 15 mL Chloroform gelöst und anschließend langsam und unter gutem Rühren 1,07 Äquiv. (0,44 g 8,82 mmol) Hydrazinhydrat (64% Hydrazin) durch das Septum zugetropft wurden. 5-(Perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol wurde in Form weißer Kristalle erhalten. b) Umsetzung mit BF3 The preparation was carried out as described in Example la), wherein deviating 1 equiv. Dissolve 3H, 3H-perfluorooctane-2,4-dione (2.95 g, 8.24 mmol) in 15 mL chloroform, then slowly add 1.07 eq. (0.44 g, 8.82 mmol) of hydrazine hydrate (64% hydrazine) was added dropwise through the septum. 5- (Perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole was obtained as white crystals. b) reaction with BF 3
Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel lb) beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. 5- (Perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)pyrazol eingesetzt wurde. Lithium[5-(perfluorbutyl)-3- (trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat wurde als weißes Pulver erhalten. Die Ausbeute betrug 93%.  The preparation was carried out as described in Example lb), wherein deviating 1 equiv. 5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole was used. Lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate was obtained as a white powder. The yield was 93%.
Vergleichsbeispiel 5 Comparative Example 5
Herstellung nicht mit BF3 substituierter Lithium-Pyrazole 5.1 Lithium[3,5-Bis(trifluormethyl)pyrazolid] Preparation of non-BF 3 substituted lithium pyrazoles 5.1 Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide]
1 Äquiv. des gemäß Beispiel 1 aus Schritt a) der Synthese erhaltenen, nicht mit BF3 substituierten 3,5-Bis(trifluormethyl)pyrazols wurde unter Argon-Schutzgas in einem ausgeheizten 100 mL Schlenkkolben mit Magnetrührstäbchen eingewogen und mit einem Septum verschlossen. Die eingewogene Substanz wurde anschließend in 25 mL wasserfreiem n-Pentan gelöst. Nach vollständigem Auflösen wurde die Lösung unter weiterem Rühren auf eine Temperatur von -78 °C in einem Isopropanol/Trockeneis-Kältebad abgekühlt. Nach dem Abkühlen wurde durch das Septum langsam 1 Äquiv. n-Butyllithium (1,6 M in n-Hexan) zugetropft. Die Reaktionsmischung wurde 30 Minuten bei -78 °C gerührt, anschließend das Isopropanol/Trockeneis-Kältebad gegen ein Eisbad ausgetauscht und die Reaktionsmischung weitere 30 Minuten bei 0 °C gerührt. Das ausgefallene weiße Salz wurde mit einer Kanüle in eine Umkehrfritte überführt und dort vom Lösungsmittel getrennt. Das Salz wurde noch zweimal mit 10 mL wasserfreiem n-Pentan gewaschen, im Vakuum getrocknet. Lithium[3,5- Bis(trifluormethyl)pyrazolid] wurde in Form eines weißen Pulvers erhalten. 5.2 Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazolid] 1 equiv. of the obtained according to Example 1 from step a) of the synthesis, not substituted with BF 3 3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazole was weighed under argon blanketing in a heated 100 mL Schlenk flask with magnetic stirrer and sealed with a septum. The weighed substance was then dissolved in 25 mL of anhydrous n-pentane. After complete dissolution, the solution was cooled with continued stirring to a temperature of -78 ° C in an isopropanol / dry ice cold bath. After cooling, the septum slowly added 1 equiv. n-Butyllithium (1.6 M in n-hexane) was added dropwise. The reaction mixture was stirred for 30 minutes at -78 ° C, then exchanged the isopropanol / dry ice cooling bath for an ice bath and the reaction mixture stirred for a further 30 minutes at 0 ° C. The fancy white salt was cannulated in transferred a reverse frit and separated there from the solvent. The salt was washed twice more with 10 mL of anhydrous n-pentane, dried in vacuo. Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide] was obtained in the form of a white powder. 5.2 Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide]
Die Herstellung erfolgte wie unter 5.1 beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. des gemäß Beispiel 2 aus Schritt a) der Synthese erhaltenen 5-(Perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazols mit 1 Äquiv. n-Butyllithium versetzt und 20 mL wasserfreies w-Pentan als Lösungsmittel verwendet wurden. Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazolid] wurde in Form eines weißen Pulvers erhalten.  The preparation was carried out as described in 5.1, exceptionally 1 equiv. of the obtained according to Example 2 from step a) of the synthesis 5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole with 1 equiv. n-Butyllithium added and 20 mL of anhydrous w-pentane were used as a solvent. Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] was obtained in the form of a white powder.
5.3 Lithium[5 - (Perfluorbutyl) -3 - (trifluormethyl)pyrazolid] 5.3 Lithium [5 - (perfluorobutyl) -3 - (trifluoromethyl) pyrazolide]
Die Herstellung erfolgte wie unter 5.1 beschrieben, wobei abweichend 1 Äquiv. des gemäß Beispiel 3 aus Schritt a) der Synthese erhaltenen 5-(Perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)pyrazols mit 1,0 Äquiv. w-Butyllithium versetzt und 20 mL wasserfreies w-Pentan als Lösungsmittel verwendet wurden. Lithium[5-(perfluobutyl)-3-(trifluormethyl)pyrazolid] wurde in Form eines weißen Pulvers erhalten.  The preparation was carried out as described in 5.1, exceptionally 1 equiv. of the obtained according to Example 3 from step a) of the synthesis 5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazole with 1.0 equiv. w-Butyllithium added and 20 mL of anhydrous w-pentane were used as a solvent. Lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] was obtained in the form of a white powder.
Elektrochemische Charakterisierung Electrochemical characterization
Herstellung der Elektrolytlösungen: Preparation of the electrolyte solutions:
Propylencarbonat (Merck, Selectilyte, 99,9%), Adiponitril (Sigma-Aldrich, 99%), oder Mischungen von 50 Gew.-% Ethylencarbonat (EC, Merck, Selectilyte, 99,9%) und  Propylene carbonate (Merck, Selectilyte, 99.9%), adiponitrile (Sigma-Aldrich, 99%), or mixtures of 50% by weight of ethylene carbonate (EC, Merck, Selectilyte, 99.9%) and
50 Gew.-% Dimethylcarbonat (DMC, Merck, Selectilyte, 99,%) (EC:DMC, 1: 1) wurden vorgelegt. In diesen Lösungsmitteln bzw. Lösungsmittelgemisch wurden die gemäß der50% by weight of dimethyl carbonate (DMC, Merck, Selectilyte, 99%) (EC: DMC, 1: 1) were initially charged. In these solvents or solvent mixture were according to the
Beispiel 1 bis 5 synthetisierten Salze gelöst, so dass sich die gewünschte Konzentration des jeweiligen Lithiumsalzes ergab. Die gemäß Beispiel 5 synthetisierten Salze wurden bis zur Verwendung bei -20°C gekühlt. Elektrodenherstellung : Example 1 to 5 synthesized salts, so as to give the desired concentration of the respective lithium salt. The salts synthesized according to Example 5 were cooled to -20 ° C until use. Electrode production:
1 Herstellung der Aktivmaterial-Suspensionen  1 Preparation of active material suspensions
1.1 Lithiumeisenphosphat-Suspension  1.1 Lithium iron phosphate suspension
Zur Herstellung einer Lithiumeisenphosphat-Suspension wurden zunächst 0,15 g Natrium- Carboxymethylcellulose (Na-CMC, WALOCEL™ CRT 2000 PPA 12, Dow Wolff To prepare a lithium iron phosphate suspension, first 0.15 g of sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC, WALOCEL ™ CRT 2000 PPA 12, Dow Wolff
Cellulosics) in 3 ml deionisiertem Wasser gelöst und 2 Stunden gerührt. Zu dieser Cellulosics) dissolved in 3 ml of deionized water and stirred for 2 hours. To this
Binderlösung wurden 300 mg leitfähiger Kohlenstoff„carbon black" (Super P®, Timcal) gegeben und erneut für 15 Stunden gerührt. Anschließend wurden 2,6 g Binder solution was added 300 mg of conductive carbon "carbon black" (Super P ®, Timcal) and again stirred for 15 hours. Then, 2.6 g of
Lithiumeisenphosphat (Life Power® P2, Süd-Chemie) zugefügt und bis zur Homogenität der Suspension gerührt. Diese wurde abschließend für eine Stunde bei 5000 rpm mit einem Hochenergierührer (T 18 ULTRA-TURRAX®, IKA) dispergiert. Die Feststoffanteile in der Suspension wiesen eine Zusammensetzung von 85 Gew.- Lithiumeisenphosphat (LiFeP04, LFP), 10 Gew.-% Kohlenstoff und 5 Gew.-% Binder auf. Lithium iron phosphate (Life Power® P2, Süd-Chemie) added and stirred until the homogeneity of the suspension. This conclusion was dispersed for one hour at 5000 rpm with a Hochenergierührer (T 18 ULTRA-TURRAX ®, IKA). The solids content in the suspension had a composition of 85% by weight of lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP), 10% by weight of carbon and 5% by weight of binder.
1.2 Nickel-Cobalt-Manganoxid (NCM)-Suspension 1.2 Nickel-cobalt-manganese oxide (NCM) suspension
Die Suspension wurde wie unter 1.1 angegeben hergestellt, wobei als Aktivmaterial abweichend Lithium-Nickel-Cobalt-Manganoxid (NCM, TODA America, NM3100) eingesetzt wurde. Die Fe ststof fanteile in der Suspension wiesen eine Zusammensetzung von 85 Gew.-% NCM, 10 Gew.-% Kohlenstoff und 5 Gew.-% Binder auf.  The suspension was prepared as indicated under 1.1, wherein as active material different lithium-nickel-cobalt-manganese oxide (NCM, TODA America, NM3100) was used. The Fe ststof fanteile in the suspension had a composition of 85 wt .-% NCM, 10 wt .-% carbon and 5 wt .-% binder on.
1.3 Lithiumtitanat (LTO)-Suspension 1.3 Lithium titanate (LTO) suspension
Die Suspension wurde wie unter 1.1 angegeben hergestellt. Als Aktivmaterial wurde  The suspension was prepared as indicated under 1.1. As active material was
Lithiumtitanat (LTO, Sigma-Aldrich, -325 mesh) eingesetzt. Die Feststoffanteile in der Suspension wiesen eine Zusammensetzung von 87 Gew.-% LTO, 8 Gew.-% Kohlenstoff und 5 Gew.-% Binder auf. Lithium titanate (LTO, Sigma-Aldrich, -325 mesh) used. The solids content in the suspension had a composition of 87% by weight LTO, 8% by weight carbon and 5% by weight binder.
1.4 Graphit-Suspension Die Suspension wurde wie unter 1.1 angegeben hergestellt. Als Binder wurde eine Ir l- Mischung aus Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR, ΜΓΓ Corporation) und NaCMC verwendet. Als Aktivmaterial wurde Graphit (MAGD, Hitachi Chemical) eingesetzt. Die Feststoffanteile in der Suspension wiesen eine Zusammensetzung von 90 Gew.- Graphit (MAGD), 5 Gew.- % Kohlenstoff und 5 Gew.- Bindermischung auf. 1.4 graphite suspension The suspension was prepared as indicated under 1.1. As the binder, an Ir l mixture of styrene-butadiene rubber (SBR, ΜΓΓ Corporation) and NaCMC was used. The active material used was graphite (MAGD, Hitachi Chemical). The solids content in the suspension had a composition of 90% by weight graphite (MAGD), 5% by weight carbon and 5% by weight binder mixture.
2 Beschichtung 2 coating
2.1 Beschichtung auf Aluminium  2.1 coating on aluminum
Die Suspensionen 1.1, 1.2 und 1.3 wurden auf Aluminumfolie beschichtet. Dazu wurde diese Folie zunächst in 5 Gew.-% wässriger KOH-Lösung (60 °C, 60 s, dvorher = 20 μιη) angeätzt, mit Reinwasser (Millipore) gespült und anschließend mittels einer Rakel mit der Suspension beispielsweise mit einer Nassfilmdicke von 120 μιη beschichtet. Die Dicke der getrockneten Schicht betrug dann 22 μιη bis 24 μιη. Die Folien wurden für 15 Stunden bei 80°C The suspensions 1.1, 1.2 and 1.3 were coated on aluminum foil. For this purpose, this film was first etched in 5 wt .-% aqueous KOH solution (60 ° C, 60 s, d before h e r = 20 μιη), rinsed with pure water (Millipore) and then with a knife with the suspension, for example with a wet film thickness of 120 μιη coated. The thickness of the dried layer was then 22 μιη to 24 μιη. The films were at 80 ° C for 15 hours
getrocknet. Anschließend wurden runde Elektroden mit einem Durchmesser von 12 mm ausgestanzt und für 48 Stunden bei 120°C und 10" mbar getrocknet. dried. Subsequently, round electrodes were punched out with a diameter of 12 mm and dried for 48 hours at 120 ° C and 10 " mbar.
Die Flächenbeladung betrug bei LFP-Elektroden 2,85 mg cm" gesamt, entsprechend 2,42 mg cm -"2 LFP. Die Flächenbeladung betrug bei LTO-Elektroden 3,5 mg cm -"2 , entsprechendThe area loading for LFP electrodes was 2.85 mg cm " total, corresponding to 2.42 mg cm - " 2 LFP. The surface loading for LTO electrodes was 3.5 mg cm - " 2, corresponding to
3,04 mg cm -"2 LTO. Die Flächenbeladung betrug bei NCM-Elektroden 2,75 mg cm -"2 , entsprechend 2,34 mg cm"2 NCM. 3.04 mg cm - " 2 LTO The area loading for NCM electrodes was 2.75 mg cm - " 2, corresponding to 2.34 mg cm "2 NCM.
2.2 Beschichtung auf Kupfer 2.2 Coating on copper
Die Graphit-Elektroden wurden abweichend zu 2.1 auf unbehandelte Kupferfolie aufgetragen. In contrast to 2.1, the graphite electrodes were applied to untreated copper foil.
Die Flächenbeladung betrug bei Graphit-Elektroden 5,0 mg cm -"2 , entsprechend 4,5 mg cm -"2 Graphit. The area loading for graphite electrodes was 5.0 mg cm - " 2, corresponding to 4.5 mg cm - " 2 graphite.
Lithium-Folien: Aus Lithiumfolie (99,99 %, Rockwood Lithium) wurden runde Elektroden mit einem Lithium films: From lithium foil (99.99%, Rockwood Lithium) were round electrodes with a
Durchmesser von 12 mm und einer Dicke von 0,5 mm ausgestanzt und als Gegenelektrode (CE) verwendet. Beispiel 6 Diameter of 12 mm and a thickness of 0.5 mm punched and used as a counter electrode (CE). Example 6
Messung der temperaturabhängigen ionischen Leitfähigkeit über Impedanz  Measurement of temperature-dependent ionic conductivity via impedance
Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Salz Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l- yl]trifluoroborat wurde unter Argon-Schutzgas in einer Mischung aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (im Gewichtsverhältnis 1 : 1) gelöst. Zur Bildung einer Konzentrationsreihe wurden Aliquote dieser Lösung mit weiterer Lösungsmittelmischung (EC/DMC 1 : 1) verdünnt. Gemessen wurden jeweils 350 μΐ^ in Flüssigimpedanzzellen, die gemäß Dokument DE 10 2013 004 204.6„Proto-MDE-Zelle" konstruiert wurden. Die Impedanzmessungen wurden mit einem Potentiostaten Autolab PGSTAT302N® mit zusätzlichem FRA32-Modul der Firma Deutsche Metrohm durchgeführt. Als Thermostat-Bad wurde das Thermostat FP88-ME der Firma Julabo Labortechnik GmbH verwendet. Die Datenakquisition und Auswertung wurde mit den Programmen NOVA 1.10.3, ZView Version 2.9c®, und The salt lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate prepared according to Example 1 was dissolved under argon protective gas in a mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (in a weight ratio of 1: 1). Aliquots of this solution were diluted with further solvent mixture (EC / DMC 1: 1) to form a concentration series. Measured in each case 350 μΐ ^ in liquid impedance cells, which were constructed according to document DE 10 2013 004 204.6 "Proto-MDE cell." The impedance measurements were carried out with a potentiostat Autolab PGSTAT302N® with additional FRA32 module from Deutsche Metrohm. Bad was used the thermostat FP88-ME of the company Julabo Labortechnik GmbH The data acquisition and evaluation was with the programs NOVA 1.10.3, ZView version 2.9c ® , and
OriginPro® 8 SRO v8.5.0 SRI durchgeführt. Der Frequenzbereich der Impedanzmessung lag im Bereich von 10 bis 20.000 Hz, die Spannungsamplitude lag bei 40 mV. Das OriginPro ® 8 SRO v8.5.0 SRI. The frequency range of the impedance measurement was in the range of 10 to 20,000 Hz, the voltage amplitude was 40 mV. The
Temperaturprogramm sah vor, dass die Probe bei einer Temperatur von -20 °C startete. Temperature program provided that the sample started at a temperature of -20 ° C.
Anschließend wurde die Probe in 5 °C-Schritten bis auf 90 °C aufgeheizt. Subsequently, the sample was heated in 5 ° C increments up to 90 ° C.
Die Messung wurde für Konzentrationen von 0,5 mol/kg, 0,75 mol/kg, 1 mol/kg und 1,25 mol/kg Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat in einer 1 : 1 Mischung von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (EC:DMC, 1 : 1) und 0,6 mol/kg, 0,8 mol/kg, 1 mol/kg und 1,2 mol/kg Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat in Propylencarbonat durchgeführt. Die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeiten des Salzes Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in dem gängigen Batterielösungsmittelgemisch EC/DMC im Verhältnis 1 : 1 ist in der Figur la) gezeigt. Wie der Figur la) entnommen werden kann, betrug die ionische Leitfähigkeit bei einer Konzentration von 0,75 mol/kg Lösungsmittel 1 - 10"2 S/cm bei 90 °C, 5,4· 10"3 S/cm bei 25 °C und 2· 10" S/cm bei -20 °C. Die ionische Leitfähigkeit von Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH- pyrazol-l-yl]trifluoroborat ist damit vergleichbar mit der sehr hohen Leitfähigkeit des kommerziellen Systems 1 mol/kg LiPF6 in EC/DMC 1 : 1. Bei niedrigeren Temperaturen zeigt Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat sogar eine höhere The measurement was carried out for concentrations of 0.5 mol / kg, 0.75 mol / kg, 1 mol / kg and 1.25 mol / kg of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in a 1: 1 mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (EC: DMC, 1: 1) and 0.6 mol / kg, 0.8 mol / kg, 1 mol / kg and 1.2 mol / kg of lithium [3, 5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in propylene carbonate. The temperature-dependent ionic conductivities of the salt lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in the common battery solvent mixture EC / DMC in the ratio 1: 1 is shown in FIG. shown. As the Figure la) can be removed, the ionic conductivity was at a concentration of 0.75 mol / kg of solvent 1 - 10 "2 S / cm at 90 ° C, 5.4 x 10" 3 S / cm at 25 ° C and 2 · 10 " S / cm at -20 ° C. The ionic conductivity of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate is thus comparable to the very high conductivity of the commercial system 1 mol / kg of LiPF 6 in EC / DMC 1: 1. At lower temperatures, lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate shows even higher
Leitfähigkeit als das kommerzielle LiPFö-System. Conductivity as the commercial LiPFö system.
Die Figur 1 b) zeigt die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeiten von Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in Propylencarbonat. Wie der Figur lb) entnommen werden kann, zeigte das Trifluorborat-substituierte Lithium- Pyrazolid bei einer Konzentration von 0,8 mol/kg auch in Propylencarbonat ähnlich hohe Leitfähigkeiten, beispielsweise von 4- 10"J S/cm bei 25 °C. FIG. 1 b) shows the temperature-dependent ionic conductivities of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in propylene carbonate. As can be seen from FIG. 1b), the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide at a concentration of 0.8 mol / kg also exhibited similarly high conductivities in propylene carbonate, for example 4-10 "J s / cm at 25 ° C.
Die Messung der temperaturabhängigen ionischen Leitfähigkeit wurde für Lithium[5- (perfluorethyl)-3- (trifluormethyl)- 1 H-pyrazol- 1 -yl] trifluoroborat (LiPFAP 12-mod) , The measurement of the temperature-dependent ionic conductivity was carried out for lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1 H -pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP 12-mod),
Lithium[5-(perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAP 13-mod) und Lithium[5-(perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAP14- mod) wiederholt. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle 1 Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP 13-mod) and lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazole-1-one yl] trifluoroborate (LiPFAP14-mod). The results of the measurements are in the following Table 1
zusammengefasst: Tabelle 1 : Ergebnisse der ionischen Leitfähigkeiten über Impedanzmessung summarized: Table 1: Results of ionic conductivities via impedance measurement
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Die Tabelle 1 zeigt, dass die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide eine hohe Lithiumionen-Leitfähigkeit auch bei sehr niedrigen Temperaturen zeigen. Table 1 shows that the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show high lithium ion conductivity even at very low temperatures.
Beispiel 7 Example 7
Vergleich der temperaturabhängigen ionischen Leitfähigkeit mit nicht Trifluorborat- substituierten Pyrazolen Die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeit der Trifluorborat-substituierten Pyrazole Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 1-mod) und Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 2-mod) wurde mit der Leitfähigkeit der gemäß Vergleichsbeispiel 5 hergestellten nicht substituierten Lithium-Pyrazole Lithium[3,5-Bis(trifluormethyl)pyrazolid] (LiPFAPl l) und Lithium[5- (perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazolid] (LiPFAP12) verglichen. Comparison of the temperature-dependent ionic conductivity with non-trifluoroborate-substituted pyrazoles The temperature-dependent ionic conductivity of the trifluoroborate-substituted pyrazoles lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) and lithium [5 - (Perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 2-mod) was unsubstituted with the conductivity of the Comparative Example 5 prepared Lithium pyrazoles lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAPl l) and lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAP12) compared.
Hierzu wurden jeweils 1 molale Lösungen LiPFAPl l und LiPFAPl l-mod in EC/DMC 1 : 1, sowie LiPFAP12 und LiPFAP12-mod in Adiponitril (ADN) hergestellt und in einem For this purpose, in each case 1 molar solutions LiPFAPl l and LiPFAPl l-mod were prepared in EC / DMC 1: 1, and LiPFAP12 and LiPFAP12-mod in adiponitrile (ADN) and in one
Temperaturbereich von -20 °C bis +90 °C gemessen wie unter Beispiel 6 beschrieben. Der Frequenzbereich lag zwischen 10 Hz und 20000 Hz Messpunkteanzahl = 20 pro Temperatur) mit einer Spannung von 40 mV.  Temperature range from -20 ° C to +90 ° C measured as described in Example 6. The frequency range was between 10 Hz and 20000 Hz measuring point number = 20 per temperature) with a voltage of 40 mV.
Die Ergebnisse der Messungen für 1 mol/kg Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l- yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) und Lithium[3,5-Bis(trifluormethyl)pyrazolid] The results of the measurements for 1 mol / kg of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) and lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide]
(LiPFAPl 1) sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefasst: (LiPFAPI 1) are summarized in the following Table 2:
Tabelle 2 Table 2
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Die Ergebnisse der Messungen für 1 mol/kg Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)- lH- pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 2-mod) und Lithium[5-(perfluorethyl)-3- (trifluormethyl)pyrazolid] (LiPFAPl 2) in Adiponitril (ADN) sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengefasst: Tabelle 3 The results of the measurements for 1 mol / kg of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 2-mod) and lithium [5- (perfluoroethyl) -3- ( trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAPl 2) in adiponitrile (ADN) are summarized in the following Table 3: Table 3
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Ein Vergleich der Leitfähigkeiten der Lithium-Salze zeigt, dass die erfindungsgemäße Modifizierung mit Trifluoroborat die Leitfähigkeit beider Salze um ca. eine halbe bis eine Dekade erhöhte. A comparison of the conductivities of the lithium salts shows that the modification according to the invention with trifluoroborate increased the conductivity of both salts by about half a decade to one decade.
Die Figuren 2a) und 2b) zeigen eine graphische Darstellung der temperaturabhängigen ionischen Leitfähigkeiten von Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol-l- yl] trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) und Lithium[3,5-Bis(trifluormethyl)pyrazolid] FIGS. 2a) and 2b) show a graph of the temperature-dependent ionic conductivities of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) and lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) pyrazolide]
(LiPFAPl l) in dem Lösungsmittelgemisch EC/DMC im Verhältnis 1 : 1 und von 1 mol/kg(LiPFAPl l) in the solvent mixture EC / DMC in the ratio 1: 1 and 1 mol / kg
Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol- 1-yl] trifluoroborat (LiPFAP12-mod) und Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)pyrazolid] (LiPFAP12) in Adiponitril (ADN). Den Figuren 2a) und 2b) kann ebenfalls entnommen werden, dass die Modifizierung mit Trifluoroborat die Leitfähigkeit beider Salze deutlich erhöhte. Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP12-mod) and lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAP12) in adiponitrile ( ADN). Figures 2a) and 2b) can also be seen that the modification with trifluoroborate significantly increased the conductivity of both salts.
Beispiel 8 Example 8
Messung der elektrochemischen Stabilität von Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- 1 -yl] trifluoroborat Die elektrochemische Stabilität wurde mittels linearer Vorschubvoltammetrie (engl, linear sweep voltammetry = LSV) des gemäß Beispiel 1 synthetisierten Salzes Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in einer Lösungen mit einer Konzentration von 1 mol/kg in Propylencarbonat (PC) durchgeführt. Der  Measurement of the Electrochemical Stability of Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1-H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate The electrochemical stability was determined by means of linear sweep voltammetry (LSV) of the salt lithium synthesized according to Example 1 [3 5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) in a solution at a concentration of 1 mol / kg in propylene carbonate (PC). Of the
Spannungsvorschub betrug 1 mV/s. Gemessen wurden jeweils 350 μΐ^ in Drei-Elektroden-Stabilitätsmesszellen, die gemäß Dokument DE 10 2013 004 204.6„Proto-MDE-Zelle" konstruiert wurden. Die Voltage feed was 1 mV / s. Measured in each case 350 μΐ ^ in three-electrode stability measuring cells, which were constructed according to document DE 10 2013 004 204.6 "Proto-MDE cell"
Arbeitselektroden waren bei Messungen im Potentialbereich unterhalb der Leerlaufspannung aus Kupfer und oberhalb aus Platin ausgebildet. Der Durchmesser der kreisrunden Working electrodes were designed for measurements in the potential range below the open circuit voltage of copper and platinum above. The diameter of the circular
Arbeitselektroden betrug 1 mm. Die Messungen erfolgten gegen eine Lithium-Pseudo- Referenzelektrode und einer Kupfer-Gegenelektrode. Die Messungen wurden bei 22°C mit einem Potentiostaten (Autolab PGSTAT302N®, Deutsche Metrohm) durchgeführt. Die Daten wurden mit dem Programm NOVA® 1.10.3 akquiriert und als ASCII-Dateien gespeichert. Die Auswertung erfolgte mit dem Programm OriginPro 8.5 SRI . Working electrodes was 1 mm. The measurements were made against a lithium pseudo reference electrode and a copper counterelectrode. The measurements were carried out at 22 ° C with a potentiostat (Autolab PGSTAT302N ®, German Metrohm). The data were acquired with the program NOVA ® 1.10.3 and saved as ASCII files. The evaluation was done with the program OriginPro 8.5 SRI.
Das Ergebnis der Messungen ist in der Figur 3 graphisch dargestellt. Wie der Figur 3 entnommen werden kann, zeigte das Anion des Salzes LiPFAPl 1-mod eine elektrochemische Oxidationsstabilität von bis zu 5 V vs. Li/Li+. Die in der Figur 3 erkennbaren The result of the measurements is shown graphically in FIG. As can be seen from FIG. 3, the anion of the salt LiPFAPl 1-mod showed an electrochemical oxidation stability of up to 5 V. Li / Li + . The recognizable in the figure 3
Reduktionsreaktionen wurden durch das als Lösungsmittel eingesetzte Propylencarbonat (PC) hervorgerufen. Die Ausbildung einer Passivierungsschicht (SEI) auf der Elektrode verhinderte eine weitere Reduktion des Propylencarbonats. Reduction reactions were caused by the solvent used as propylene carbonate (PC). The formation of a passivation layer (SEI) on the electrode prevented further reduction of the propylene carbonate.
Beispiel 9 Example 9
Korrosionsmessungen an Aluminium-Stromkollektoren Corrosion measurements on aluminum current collectors
Die Messung zur Bestimmung einer möglichen Korrosion von Aluminium-Stromkollektoren erfolgte in einer Drei-Elektroden-Stabilitätsmesszellen wie unter Beispiel 8 beschrieben. Die Arbeitselektroden waren bei diesen Messungen aus Aluminium ausgebildet. Der Durchmesser der kreisrunden Aluminiumelektroden betrug 1 mm. Es wurde eine Lösung einer The measurement to determine a possible corrosion of aluminum current collectors was carried out in a three-electrode stability cells as described in Example 8. The working electrodes were made of aluminum in these measurements. The diameter of the circular aluminum electrodes was 1 mm. It became a solution to a
Konzentration von 1 mol/kg Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 1-mod) in dem Lösungsmittelgemisch EC/DMC im Verhältnis 1 : 1 verwendet. Durchgeführt wurden fünf Durchläufe einer zyklischen Voltametrie-Messung (CV-Messung, CV = cyclic voltammetry). Concentration of 1 mol / kg of lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -lH-pyrazol-l-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in the solvent mixture EC / DMC in the ratio 1: 1 used. Five cycles of a cyclic voltammetry measurement (CV measurement, CV = cyclic voltammetry) were carried out.
Das Ergebnis der Messung ist in der Figur 4 graphisch dargestellt. Wie der Figur 4 entnommen werden kann, zeigte die Korrosionsmessung des Systems Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 gegen Aluminium als Arbeitselektrode zunächst im ersten Zyklus ein hohes Stromdichten-Plateau. Die nachfolgenden Zyklen zeigten sukzessive Abnahmen der Peak-Intensitäten, was für die Ausbildung einer Passivierungsschicht spricht und damit für eine Unterdrückung der The result of the measurement is shown graphically in FIG. As can be seen from FIG. 4, the corrosion measurement of the system showed lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP11-mod) in EC / DMC 1: 1 against aluminum as the working electrode first in the first cycle a high current density plateau. The following cycles showed successive decreases of the peak intensities, which speaks for the formation of a passivation layer and thus for a suppression of the
Aluminiumkorrosion. Aluminum corrosion.
Beispiel 10 Example 10
Zyklisierung einer Lithiumeisenphosphat-Elektrode in einem Elektrolyten enthaltend  Cyclization of a lithium iron phosphate electrode in an electrolyte containing
Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- ΙΗ-pyrazol- l-yl]trifluoroborat Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) - ΙΗ-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zellen mit Lithiummetallfolien als Gegen- und Referenzelektroden (CE, RE) und der Lithiumeisenphosphat(LFP) -Elektrode als Arbeitselektrode (WE). Der Zusammenbau der Zelle erfolgte in einer mit einer The cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cells with lithium metal foils as the counter and reference electrodes (CE, RE) and lithium iron phosphate (LFP) electrode as a working electrode (WE). The assembly of the cell was done in one with a
Inertgasatmosphäre an Argon gefüllten Glovebox mit einem Sauer stoffgehalt unter 0,6 ppm und Wassergehalt kleiner als 0,2 ppm. Die Versuche erfolgten unter Verwendung eines Series 4000 battery tester (Maccor). Die Zellen wurden unter Verwendung von zwei Vliesen FS 2190 (d ~ 1,2 mm, 0 = 13 mm, Freudenberg) als Separator und 50 μΐ flüssigem Inert gas atmosphere on argon-filled glove box with an oxygen content below 0.6 ppm and water content less than 0.2 ppm. The experiments were performed using a Series 4000 battery tester (Maccor). The cells were grown using two nonwovens FS 2190 (d ~ 1.2 mm, 0 = 13 mm, Freudenberg) as a separator and 50 μL liquid
Elektrolyten gebaut. Als Elektrolyt wurde eine 0,75 mol/kg Lösung von (Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in einer l : l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1 : 1, verwendet. Der Konstantstrom (CC) wurde zum LFP-Gehalt der Elektrode in Bezug gesetzt und die spezifische Kapazität von 170 mAh g"1 berücksichtigt. Die Zellen wurden zwischen 2,8 und 4,2 V vs. Li/Li+ zyklisiert, wobei das Potential unter Verwendung der Lithiumreferenz beobachtet wurde. Die Zyklisierung wurde zunächst bei verschiedenen Lade-/Entladeraten von 0, IC, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C durchgeführt. Hierbei erzielte der Elektrolyt enthaltend 0,75 mol/kg (Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl 1-mod) in EC/DMC 1 : 1 in der Drei-Elektroden- Anordnung mit LFP als Electrolytes built. The electrolyte used was a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in a 1: 1 mixture, based on the Weight, of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1 used. The constant current (CC) was related to the LFP content of the electrode and the specific capacity of 170 mAh g "1 was taken into account The cells were cycled between 2.8 and 4.2 V vs. Li / Li + , the potential being The cyclization was first carried out at different charge / discharge rates of 0, IC, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C, whereby the electrolyte containing 0.75 mol / kg ( Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 in the three-electrode arrangement with LFP as
Aktivmaterial auch bei hohen C-Raten eine sehr hohe Kapazität von 110 mAh/g bei 5C. Die Stromdichte betrug ca. 2, 1 mA/cm2. Active material has a very high capacity of 110 mAh / g at 5C even at high C rates. The current density was about 2, 1 mA / cm 2 .
Die Zelle wurde nach dieser Prozedur mit konstanter Lade -/Entladerate von IC weiter untersucht. Das Ergebnis der Zyklisierung mit konstanter Lade -/Entladerate ist in der Figur 5 graphisch dargestellt. Wie der Figur 5 entnommen werden kann, wurde eine stabile Lade- /Entladekapazität von ca. 150 mAh/g für über 200 Zyklen beobachtet. Die Coulombsche Effizienz der Lade-/Entladeuntersuchung lag kontinuierlich über 99 %. The cell was further tested for this constant charge / discharge rate procedure by IC. The result of the cyclization with constant charging / discharging rate is shown graphically in FIG. As can be seen from Figure 5, a stable charge / discharge capacity of about 150 mAh / g was observed for over 200 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was consistently over 99%.
Weitere Untersuchungen zeigten, dass auch bei sehr hohen C-Raten wie beispielsweise 50C eine hohe Kapazität von 58 mAh/g erzielt werden konnte. Die Stromdichte lag bei ca. Further investigations showed that even at very high C-rates, such as 50C, a high capacity of 58 mAh / g could be achieved. The current density was approx.
21 mA/cm2. Es waren bis zu 100C Lade-/Entladerate möglich. Bei einer daran anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade-/Entladerate von 40C wurde eine stabile Lade-21 mA / cm 2 . Up to 100C charge / discharge rates were possible. In a subsequent study with a constant charge / discharge rate of 40C, a stable charging
/Entladekapazität von ca. 70 mAh/g für über 50 Zyklen beobachtet. Die Coulombsche Effizienz der Lade-/Entladeuntersuchung lag hierbei kontinuierlich über 98 %. / Discharge capacity of about 70 mAh / g observed for over 50 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was always over 98%.
Beispiel 11 Example 11
Zyklisierung einer Lithiumtitanat (LTO)-Elektrode in einem Elektrolyten enthaltend Cyclization of a lithium titanate (LTO) electrode in an electrolyte containing
Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok -Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben, wobei eine Lithiumtitanat (LTO)-Elektrode als Arbeitselektrode (WE) verwendet wurde. Als Elektrolyt wurde wieder eine 0,75 mol/kg Lösung von (Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 verwendet. Die Zellen wurden zwischen 1,0 und 2,0 V vs. Li/Li+ zyklisiert. Die Zyklisierung wurde zunächst bei verschiedenen Lade-/Entladeraten von 0,1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C durchgeführt. Anschließend wurde der Konstantstrom auf IC Laden/Entladen gesetzt. Hierbei erzielte der Elektrolyt enthaltend 0,75 mol/kg (Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH- pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 mit Lithiumtitanat als Lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate The cyclization was carried out in three-electrode Swagelok cell as described in Example 10, wherein a lithium titanate (LTO) electrode was used as the working electrode (WE). The electrolyte used was again a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP1-mod) in EC / DMC 1: 1 Cells were cycled between 1.0 and 2.0 V vs. Li / Li + The cyclization was first performed at various charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C. Then, the constant current was set to IC charging / discharging to obtain the electrolyte containing 0.75 mol / kg (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP1-mod) in EC / DMC 1: 1 with lithium titanate as
Aktivmaterial eine Kapazität von 142 mAh/g bei 5C. Die Stromdichte lag bei ca. 3,5 mA/cm2. Active material has a capacity of 142 mAh / g at 5C. The current density was about 3.5 mA / cm 2 .
Bei der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade-/Entladerate von IC wurde eine stabile Lade-/Entladekapazität von ca. 160 mAh/g für über 190 Zyklen beobachtet. Die Coulombsche Effizienz der Lade -/Entladeuntersuchung lag kontinuierlich über 99 %. Das Ergebnis ist in der Figur 6 graphisch dargestellt. In the subsequent constant charge / discharge rate study of IC, a stable charge / discharge capacity of about 160 mAh / g was observed for over 190 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was consistently over 99%. The result is shown graphically in FIG.
Beispiel 12 Example 12
Zyklisierung einer Graphit-Elektrode in einem Elektrolyten enthaltend Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat  Cyclization of a graphite electrode in an electrolyte containing lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben, wobei eine Graphit-Elektrode als Arbeitselektrode (WE) verwendet wurde. Als Elektrolyt wurde wieder eine 0,75 mol/kg Lösung von (Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH- pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 verwendet. Die Zellen wurden zwischen 0,02 und 1,5 V vs. Li/Li+ zyklisiert. Die Zyklisierung wurde zunächst bei verschiedenen Lade -/Entladeraten von 0,1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C und 5C durchgeführt. Beim Laden wurde nach Erreichen der Zellspannung von 0,02 V diese für die Dauer der galvanostatischen Ladung der konstant gehalten, sofern der Strom nicht unter ein Fünftel des Stroms bei IC fiel. Anschließend wurde bei gleichem Ladeverfahren mit IC kontinuierlich ge- und entladen. Als Vergleichselektrolyt wurde eine Lösung von 1 mol/kg LiPF6 in EC/DEC 3:7 verwendet. Der Elektrolyt enthaltend 0,75 mol/kg (Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l- yl]trifluoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 erzielte mit Graphit als Aktivmaterial eine signifikant höhere Kapazität als der Vergleichselektrolyt. Die Stromdichte bei 5C betrug jeweils ca. 8 mA/cm2. Hierbei wurden für den beschriebenen Elektrolyt 146 mAh/g von 372 mAh/g erzielt, während mit 1 mol/kg LiPF6 in EC/DEC 3:7 bei 5C nur ca. 122 mAh/g erreicht wurden. Cyclization was as described under Example 10 in three-electrode Swagelok ® cell, using a graphite electrode as a working electrode (WE) was used. The electrolyte used was again a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 Cells were cycled between 0.02 and 1.5 V vs. Li / Li + The cyclization was first performed at various charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C and 5C After reaching the cell voltage of 0.02 V, the charge was kept constant for the duration of the galvanostatic charge, provided that the current did not fall below one fifth of the charge Electricity at IC fell. Subsequently, with the same charging method, IC was continuously charged and discharged with IC. The comparative electrolyte used was a solution of 1 mol / kg of LiPF 6 in EC / DEC 3: 7. The electrolyte containing 0.75 mol / kg (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 achieved significantly with graphite as the active material The current density at 5C was in each case about 8 mA / cm 2, whereby 146 mAh / g of 372 mAh / g were achieved for the described electrolyte, whereas with 1 mol / kg LiPF 6 in EC / DEC 3 : 7 at 5C only about 122 mAh / g were reached.
Bei der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade-/Entladerate von IC wurde eine stabile Lade-/Entladekapazität von ca. 372 mAh/g (entspricht der spezifischen Kapazität) für über 25 Zyklen beobachtet. Die Coulombsche Effizienz der Lade-/Entladeuntersuchung lag kontinuierlich über 99 %. Das Ergebnis ist in der Figur 7 graphisch dargestellt. In the subsequent constant charge / discharge rate study of IC, a stable charge / discharge capacity of approximately 372 mAh / g (corresponding to specific capacity) was observed for over 25 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was consistently over 99%. The result is shown graphically in FIG.
Beispiel 13 Example 13
Zyklisierung einer Lithium- Nickel-Cobalt-Manganoxid (NCM)-Elektrode in einem  Cyclization of a lithium-nickel-cobalt-manganese oxide (NCM) electrode in one
Elektrolyten enthaltend Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat Electrolytes containing lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben, wobei eine Lithium- Nickel-Cobalt-Manganoxid (NCM)-Elektrode als The cyclization was carried out in three-electrode cell Swagelok ® as described in Example 10, whereby a lithium-nickel-cobalt-manganese oxide (NCM) electrode as the
Arbeitselektrode (WE) verwendet wurde. Als Elektrolyt wurde wieder eine 0,75 mol/kg Lösung von (Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)- lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat (LiPFAPl l- mod) in EC/DMC 1 : 1 verwendet. Die Zellen wurden zwischen 3,0 und 4,3 V vs. Li/Li+ zyklisiert. Die Zyklisierung wurde zunächst bei verschiedenen Lade-/Entladeraten von 0, 1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C durchgeführt. Anschließend wurde der Konstantstrom auf IC Laden/Entladen gesetzt. Der Elektrolyt enthaltend 0,75 mol/kg (Lithium[3,5-bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l- yl]trif uoroborat (LiPFAPl l-mod) in EC/DMC 1 : 1 erzielte mit Lithium-Nickel-Cobalt- Manganoxid (NCM) als Aktivmaterial bei hohen C-Raten von 5C eine sehr gute Kapazität von 92 mAh/g. Die Stromdichte betrug hierbei 2.2 mA/cm2. Working electrode (WE) was used. The electrolyte used was again a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 Cells were cycled between 3.0 and 4.3 V vs. Li / Li + Cyclization was first performed at different charge / discharge rates of 0, 1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge. The electrolyte containing 0.75 mol / kg (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAPl 1-mod) in EC / DMC 1: 1 was obtained with lithium nickel chloride. Cobalt manganese oxide (NCM) as an active material at high C rates of 5C has a very good capacity of 92 mAh / g, with a current density of 2.2 mA / cm 2 .
Bei der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade-/Entladerate von IC wurde eine stabile Lade-/Entladekapazität von ca. 130 mAh/g für über 25 Zyklen beobachtet. Die Coulombsche Effizienz der Lade -/Entladeuntersuchung lag kontinuierlich über 99 %. Das Ergebnis ist in der Figur 8 graphisch dargestellt. In the subsequent constant charge / discharge rate study of IC, a stable charge / discharge capacity of about 130 mAh / g was observed for over 25 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was consistently over 99%. The result is shown graphically in FIG.
Beispiel 14 Example 14
Vergleich der Lade-/Entladeuntersuchungen mit nicht Trifluorborat-substituierten Pyrazolen Der Vergleich der Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben mit Lithiumeisenphosphat (LFP) als Arbeitselektrode. Wie unter Beispiel 10 beschrieben, wurde zunächst ein C-Raten-Test durchgeführt. Es wurden Lade- /Entladeraten von 0,1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C verwendet. Anschließend wurde der Konstantstrom auf IC Laden/Entladen gesetzt. Comparison of the charge / Entladeuntersuchungen with non trifluoroborate-substituted pyrazoles of the comparison of the cyclization was carried out in three-electrode cell Swagelok ® as described in Example 10 with lithium iron phosphate (LFP) as the working electrode. As described in Example 10, a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge.
Als Elektrolyt wurde eine 0,7 mol/kg Lösung von Lithium[5-(perfluorpropyl)-3- (trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAP13-mod) in einer l : l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1 : 1, verwendet (Elektrolyt 2). Als Vergleichselektrolyt (Elektrolyt 1) wurde eine 0,7 mol/kg Lösung von Lithium[5-(Perfluorpropyl)-3-(trifluormethyl)pyrazolid] (LiPFAP13) in einer l : l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1 : 1, verwendet. Das Ergebnis des C-Raten-Tests ist in der Figur 9a) graphisch dargestellt. Wie der Figur 9a) entnommen werden kann, erzielte Elektrolyt 2 bei 0,1C eine Kapazität von ca. 152 mAh/g während Elektrolyt 1 nur eine Kapazität von 115 mAh/g erreichte. Bis 5C sank die Kapazität des Elektrolyten 2 lediglich auf ca. 125 mAh/g während sie bei Vergleichselektrolyt 1 auf eine Kapazität von unter 3 mAh/g sank. The electrolyte used was a 0.7 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP13-mod) in a 1: 1 mixture, based on the weight used of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1 (electrolyte 2). As a comparative electrolyte (electrolyte 1), a 0.7 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) pyrazolide] (LiPFAP13) in a 1: 1 mixture by weight of ethylene carbonate and Dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1. The result of the C-rate test is shown graphically in FIG. 9a). As can be seen from FIG. 9a), electrolyte 2 achieved a capacity of about 152 mAh / g at 0.1 C, while electrolyte 1 only reached a capacity of 115 mAh / g. Up to 5C, the capacity of the electrolyte 2 only dropped to about 125 mAh / g while it decreased in comparison electrolyte 1 to a capacity of less than 3 mAh / g.
Das Ergebnis der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade -/Entladerate von IC ist in der Figur 9b) graphisch dargestellt. Für den Elektrolyten enthaltend das erfindungsgemäß mit Trifluorborat substituierte Lithium-Pyrazolid (Elektrolyt 2) wurde eine stabile Lade- /Entladekapazität bei IC von ca. 145 mAh/g für über 250 Zyklen beobachtet. Die The result of the subsequent constant charge / discharge rate study of IC is shown graphically in Figure 9b). For the electrolyte containing the lithium pyrazolide (electrolyte 2) substituted according to the invention with trifluoroborate, a stable charge / discharge capacity was observed at IC of about 145 mAh / g for more than 250 cycles. The
Coulombsche Effizienz der Lade -/Entladeuntersuchung lag bei über 98%. Für den Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%. For the
Vergleichselektrolyten 1 wurde eine Lade-/Entladekapazität von ca. 45 mAh/g für 100 Zyklen beobachtet. Die Kapazität sank in weiteren 150 Zyklen deutlich auf unter 30 mAh/g. Die Coulombsche Effizienz der Lade -/Entladeuntersuchung lag bei über 98%. Comparative Electrolyte 1, a charge / discharge capacity of about 45 mAh / g was observed for 100 cycles. The capacity dropped significantly in less than 30 mAh / g in a further 150 cycles. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%.
Aus der Figur 9b) ist ersichtlich, dass durch die höhere Leitfähigkeit des Elektrolyten 2 im Vergleich zum Elektrolyt 1 eine deutlich höhere Entladekapazität resultierte. Dies äußerte sich sowohl im Bereich höherer C-Raten (5C) als auch beim konstanten Laden/Entladen von Zellen (IC). Wie die Figur 9b) weiter zeigt, war die Entladekapazität des Vergleichselektrolyt 1 nicht stabil. Sie nahm nach 200 Zyklen deutlich ab. Es wird vermutet, dass dies durch eine Nebenreaktion des Pyrazols mit dem Lösungsmittelgemisch It can be seen from FIG. 9b) that the higher conductivity of the electrolyte 2 resulted in a significantly higher discharge capacity compared to the electrolyte 1. This was manifested both in the range of higher C rates (5C) and in the constant charging / discharging of cells (IC). As FIG. 9b) further shows, the discharge capacity of the comparative electrolyte 1 was not stable. It decreased significantly after 200 cycles. It is believed that this is due to a side reaction of the pyrazole with the solvent mixture
Dimethlycarbonat/Ethylencarbonat verursacht wurde, die durch die erfindungsgemäße Substitution mit Trifluorborat unterbunden wird.  Dimethlycarbonate / ethylene carbonate was caused, which is prevented by the inventive substitution with trifluoroborate.
Beispiel 15 Example 15
Zyklisierung einer Vollzelle Die Vollzellen wurden aus LFP- und Graphit-Elektroden in einer Zwei-Elektroden- Anordnung hergestellt. Als Elektrolyt wurde eine 0,75 mol/kg Lösung von (Lithium[3,5- bis(trifluoromethyl)-lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat in einer l : l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1 : 1, verwendet. Cyclization of a full cell The full cells were made from LFP and graphite electrodes in a two-electrode arrangement. The electrolyte used was a 0.75 mol / kg solution of (lithium [3,5-bis (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate in a 1: 1 mixture, by weight, of ethylene carbonate and dimethyl carbonate , EC / DMC 1: 1.
Zunächst erfolgte die Formierung der Zelle bei einer geringen C-Rate von 0,2C. Anschließend wurde die Zelle über 25 Zyklen bei IC kontinuierlich ge- und entladen. Das Ergebnis der Zyklisierung der Vollzelle ist in der Figur 10 graphisch dargestellt. Wie der Figur 10 entnommen werden kann, wurde nach der Formierung wird ein weitestgehend stabiles Zyklisierverhalten bei IC beobachtet. Die im ersten Zyklus auftretenden irreversiblenFirst, the cell was formed at a low C rate of 0.2C. Subsequently, the cell was continuously charged and discharged for 25 cycles with IC. The result of the cyclization of the full cell is shown graphically in FIG. As can be seen from FIG. 10, after the formation a largely stable cyclization behavior has been observed for IC. The irreversible ones occurring in the first cycle
Verluste von ca. 30 % werden auf die im Verhältnis zum Graphit geringen Massenbeladungen der LFP-Elektrode zurückgeführt. Dies zeigt, dass der Elektrolyt enthaltend eine 0,75 mol/kg Lösung eines Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolids auch in einer Vollzelle ein vielversprechendes Ergebnis erzielte. Losses of about 30% are attributed to the low mass loadings of the LFP electrode in relation to the graphite. This shows that the electrolyte containing a 0.75 mol / kg solution of a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide also achieved a promising result in a full cell.
Beispiel 16 Example 16
Lade-/Entladeuntersuchungen mit Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l- yl]trifluoroborat Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben mit Lithiumeisenphosphat als Arbeitselektrode. Abweichend wurden dickere Elektroden verwendet, deren die Massenbeladung größer war und im Durchschnitt 8 mg betrug. Wie unter Beispiel 10 beschrieben, wurde zunächst ein C-Raten-Test durchgeführt. Es wurden Lade -/Entladeraten von 0,1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C verwendet. Anschließend wurde der Konstantstrom auf IC Laden/Entladen gesetzt. Charge / Entladeuntersuchungen with lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -lH-pyrazol-l- yl] trifluoroborate The cyclization was carried out in three-electrode cell Swagelok ® as described in Example 10 with lithium iron phosphate as a working electrode. By contrast, thicker electrodes were used whose mass loading was greater and averaged 8 mg. As described in Example 10, a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge.
Als Elektrolyt wurde eine 0,6 mol/kg Lösung von Lithium[5-(perfluorethyl)-3- (trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAP12-mod) in einer l : l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1 : 1, verwendet. Das Ergebnis des C-Raten-Tests ist in der Figur 11 graphisch dargestellt. Wie der Figur 11 entnommen werden kann, erzielte Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)-lH- pyrazol-l-yl]trifluoroborat bei 0,1C eine Kapazität von ca. 142 mAh- g"1. Bis 5C sank die Kapazität lediglich auf ca. 78 mAh- g"1. Das Ergebnis der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade-/Entladerate von IC ist in der Figur 12 dargestellt. Es wurde eine stabile Lade-/Entladekapazität bei IC von ca. 110 mAh- g"1 über 500 Zyklen beobachtet. Die The electrolyte used was a 0.6 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP12-mod) in a 1: 1 mixture, by weight, of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1. The result of the C-rate test is shown graphically in FIG. As the figure 11 can be removed, scored Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -lH- pyrazol-l-yl] trifluoroborate a capacity of about 142 g mAh- "1 at 0.1C. To 5C the capacity only dropped to about 78 mAhg "1 . The result of the subsequent constant charge / discharge rate study of IC is shown in FIG. A stable charge / discharge capacity was observed for IC of about 110 mAhg "1 over 500 cycles
Coulombsche Effizienz der Lade -/Entladeuntersuchung lag bei über 98%. Beispiel 17 Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%. Example 17
Lade-/Entladeuntersuchungen mit Lithium[5-(perfluorpropyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol- 1 -yl] trifluoroborat  Charge / discharge studies with lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate
Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben mit Lithiumeisenphosphat als Arbeitselektrode. Abweichend wurden dickere Elektroden verwendet, deren die Massenbeladung größer war und im Durchschnitt 8 mg betrug. Wie unter Beispiel 10 beschrieben, wurde zunächst ein C-Raten-Test durchgeführt. Es wurden Lade -/Entladeraten von 0,1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C verwendet. Anschließend wurde der Konstantstrom auf IC Laden/Entladen gesetzt. The cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cell as described in Example 10 with lithium iron phosphate as the working electrode. By contrast, thicker electrodes were used whose mass loading was greater and averaged 8 mg. As described in Example 10, a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge.
Als Elektrolyt wurde eine 0,4 mol/kg Lösung von Lithium[5-(perfluorpropyl)-3- (trifluormethyl)- lH-pyrazol- l-yl]trifluoroborat (LiPFAP13-mod) in einer l : l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1 : 1, verwendet. Das Ergebnis des C-Raten-Tests ist in der Figur 13 graphisch dargestellt. Wie der Figur 13 entnommen werden kann, erzielte Lithium[5-(perfluorpropyl)-3-(trifluormethyl)- lH- pyrazol-l-yl] trifluoroborat bei 0,1C eine Kapazität von ca. 147 mAh- g"1. Bis 5C sank die Kapazität lediglich auf ca. 62 mAh- g"1. Das Ergebnis der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade-/Entladerate von IC ist in der Figur 14 dargestellt. Es wurde eine stabile Lade-/Entladekapazität bei IC von ca. 110 mAh- g"1 über 500 Zyklen beobachtet. Die The electrolyte used was a 0.4 mol / kg solution of lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate (LiPFAP13-mod) in a 1: 1 mixture, based on the weight of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1. The result of the C-rate test is shown graphically in FIG. As the figure 13 can be removed, scored Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) - LH-pyrazol-l-yl] trifluoroborate at 0.1C a capacity of about 147 g mAh- "1 to 5C. the capacity only dropped to approx. 62 mAhg "1 . The result of the subsequent constant charge / discharge rate study of IC is shown in FIG. It became a stable Charging / discharging capacity with IC of about 110 mAhg "1 over 500 cycles observed
Coulombsche Effizienz der Lade -/Entladeuntersuchung lag bei über 98%. Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%.
Beispiel 18 Example 18
Herstellung von Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat a) Herstellung von 4,4,4-trifluor-l-(perfluorphenyl)butan-l,3-dion Preparation of Lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate a) Preparation of 4,4,4-trifluoro-1- (perfluorophenyl) butane-1,3-dione
In einen ausgeheizten 100 mL Schlenkkolben wurden unter Argon-Schutzgasatmosphäre 5,47 g (56,92 mmol, 0,9 Äq.) Natrium-iert-butanolat (aber) eingewogen und 60 mL trockenes Pentan zugegeben. Zu der gerührten, gelblichen Suspension wurden bei 0 °C 10,36 g (72,88 mmol, 1 Äq.) Ethyltrifluoracetat (Chempur) gegeben. Nach 10 Minuten wurden 13,77 g (65,54 mmol, 1 Äq.) 2',3',4',5',6'-Pentafluoracetophenon (aber) bei 0 °C zugetropft. Die Reaktionsmischung wurde schon während der Zugabe klar und verfärbte sich binnen  5.47 g (56.92 mmol, 0.9 eq) of sodium tert-butoxide (but) were weighed into a heated 100 mL Schlenk flask under argon protective gas atmosphere and 60 mL of dry pentane were added. To the stirred, yellowish suspension at 0 ° C was added 10.36 g (72.88 mmol, 1 eq.) Of ethyl trifluoroacetate (Chempur). After 10 minutes, 13.77 g (65.54 mmol, 1 eq.) Of 2 ', 3', 4 ', 5', 6'-pentafluoroacetophenone (but) were added dropwise at 0 ° C. The reaction mixture already became clear during the addition and discolored inside
Sekunden von hellgelb zu orangegelb. Es folgte ein schnelles Ausfallen eines weißen Seconds from pale yellow to orange yellow. There followed a quick fail of a white one
Niederschlages. Nachdem 1 h bei Raumtemperatur (RT) gerührt wurde, wurde das Precipitate. After stirring for 1 h at room temperature (RT), the
Lösungsmittel über eine Glasfritte Por 4 abgesaugt und mit 80 mL Pentan gewaschen. Der Feststoff wurde in ein Becherglas überführt und in ca. 150 mL dest. Wasser aufgelöst. Die Lösung wurde in einen 250 mL Schütteltrichter mit Teflonhahn überführt und langsam zu einer stark gerührten Kupfersulfat- Pentahydrat-Lösung (9,63 g in 150 mL dest. H20) getropft. Es entstand ein hellgrüner Niederschlag, der über eine Glasfritte Por 4 abgesaugt, mit dest. H20 gewaschen und 2 Tage in einem vakuumierten Exsikkator über CaCl2 getrocknet wurde. Der getrocknete Feststoff wurde in einem 100 mL Schlenkkolben mit 3 mL konzentrierter Schwefelsäure versetzt. Es wurde ca. 10 Minuten gerührt, bis der grüne Komplex einem weißen Niederschlag und einer klaren Lösung gewichen ist. Die klare Flüssigkeit wurde destillativ (6,6· 10"2 mbar, 55 °C) von dem Feststoff getrennt und bei -78 °C (C02/Aceton- Kältebad) in einem Kolben aufgefangen. b) Herstellung von 3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)- lH-pyrazol In einen 100 mL Schlenkkolben wurden 12,74 g (41,62 mmol, 1 Äq.) des aus Schritt a) erhaltenen 4,4,4-trifluor-l-(perfluorphenyl)butan-l,3-dion eingewogen und 60 mL Solvent filtered through a glass frit Por 4 and washed with 80 mL of pentane. The solid was transferred to a beaker and distilled in about 150 mL. Dissolved water. The solution was transferred to a 250 mL separatory funnel with Teflon stopcock and slowly added dropwise to a strongly stirred copper sulfate pentahydrate solution (9.63 g in 150 mL distilled H 2 O). The result was a light green precipitate which was filtered off with suction through a glass frit Por 4, with dist. H 2 0 washed and dried for 2 days in a vacuumized desiccator over CaCl 2 . The dried solid was treated with 3 mL concentrated sulfuric acid in a 100 mL Schlenk flask. It was stirred for about 10 minutes until the green complex gave way to a white precipitate and a clear solution. The clear liquid was separated by distillation (6.6 x 10 "2 mbar, 55 ° C) separated from the solids and at -78 ° C (C0 2 / acetone cooling bath) was collected in a flask. B) Preparation of 3- (perfluorophenyl ) -5- (trifluoromethyl) -1H-pyrazole 12.74 g (41.62 mmol, 1 eq.) Of the 4,4,4-trifluoro-1- (perfluorophenyl) butane-1,3-dione obtained from step a) were weighed into a 100 ml Schlenk flask and 60 ml
Chloroform (Prolabo) zugegeben. Auf den Kolben wurde ein Rückflusskühler gesetzt. Zu der rührenden Lösung wurden durch den Schlenkhahn des Kolbens langsam 1,90 g (37,96 mmol, 0,9 Äq.) Hydrazin-hydrat (aber) zugetropft. Die Reaktionslösung wurde trüb und heiß. Chloroform (prolabo) added. A reflux condenser was placed on the flask. To the stirring solution, 1.90 g (37.96 mmol, 0.9 eq.) Of hydrazine hydrate (but) was slowly added dropwise through the Schlenk valve of the flask. The reaction solution became cloudy and hot.
Nachdem 30 Min. gerührt wurde, wurden innerhalb von 10 Min. 3 TL P4O10 zugegeben. Es wurde 3 Stunden refluxiert. Im Kolben war neben dem restlichen P4O10 ein kristalliner Feststoff zu erkennen. Der Inhalt des Reaktionskolbens wurde mit ca. 300 mL Chloroform und 200 mL dest. H20 aufgelöst, in einen 1000 mL Schütteltrichter mit Teflonhahn überführt und kräftig geschüttelt. Die organische Phase wurde von der wässrigen getrennt und noch zweimal mit Chloroform ausgeschüttelt. Zur Aufreinigung mittels Umkristallisation wurden die organischen Phasen in einem 500 mL Einhalskolben gesammelt und das Lösungsmittel an einem Rotationsverdampfer entfernt. Der zurückbleibende Feststoff wurde in 45 mL warmen Chloroform wieder aufgelöst und eine Stunde bei RT stehen gelassen. Es bildeten sich Kristalle. Der Kolben wurde für 24 h bei -36 °C im Gefrierfach gekühlt. Die entstandenen Kristalle wurden über eine Glasfritte Por 4 abgesaugt und mit Chloroform, das mit einem C02/Aceton-Kältebad gekühlt wurde, gewaschen. Das Produkt wurde bei 160 °C und Unterdruck sublimiert. c) Herstellung von Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorboratAfter stirring for 30 min., 3 tl of P 4 O 10 were added over 10 min. It was refluxed for 3 hours. In the flask was next to the remaining P 4 O 10, a crystalline solid can be seen. The contents of the reaction flask were washed with approx. 300 mL chloroform and 200 mL dist. Dissolved H 2 0, transferred to a 1000 mL separatory funnel with Teflon tap and shaken vigorously. The organic phase was separated from the aqueous and shaken twice more with chloroform. For purification by recrystallization, the organic phases were collected in a 500 ml one-necked flask and the solvent was removed on a rotary evaporator. The residual solid was redissolved in 45 mL of warm chloroform and allowed to stand at RT for one hour. It formed crystals. The flask was cooled for 24 h at -36 ° C in the freezer. The resulting crystals were filtered with suction through a Por 4 glass frit and washed with chloroform which was cooled with a C0 2 / acetone cooling bath. The product was sublimed at 160 ° C and under reduced pressure. c) Preparation of lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate
In einen ausgeheizten 100 mL Schlenkkolben wurden unter Argon-Schutzgasatmosphäre 3,07 g (10,15 mmol, 1 Äq.) des aus Schritt b) erhaltenen 3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-lH- pyrazol eingewogen und 55 mL trockener Diethylether zugegeben. Die klare Lösung wurde auf -78 °C (C02/Aceton-Kältebad) gekühlt. Es wurden 6,34 mL (10,15 mmol, 1 Äq.) einer 1,6 molaren Lösung von n-Butyllithium in Hexan (Sigma-Aldrich) zugetropft und die trübe Lösung 2 h gerührt. Es wurden 1,25 mL (10,15 mmol, 1 Äq.) Trifluorboran- Diethyletherkomplex (Sigma-Aldrich) zugegeben. Nach 3 h wurde das Reaktionsgemisch auf RT gebracht und für weitere 12 h gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt und es blieb ein feines, weißes Pulver im Reaktionskolben zurück. Dieser Feststoff wurde bei 120 °C und 7,5-10" mbar für 14 h getrocknet. 3.07 g (10.15 mmol, 1 eq.) Of the 3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) -1-pyrazole obtained from step b) were weighed into a heated 100 mL Schlenk flask under argon protective gas atmosphere and 55 mL added dry diethyl ether. The clear solution was cooled to -78 ° C (C0 2 / acetone cold bath). 6.34 ml (10.15 mmol, 1 eq.) Of a 1.6 molar solution of n-butyllithium in hexane (Sigma-Aldrich) were added dropwise and the cloudy solution was stirred for 2 h. 1.25 mL (10.15 mmol, 1 eq.) Trifluoroborane diethyl ether complex (Sigma-Aldrich) was added. After 3 h, the reaction mixture was brought to RT and stirred for a further 12 h. The solvent was removed in vacuo and a fine, white powder remained in the reaction flask. This solid was dried at 120 ° C and 7.5-10 " mbar for 14 h.
Beispiel 19 Example 19
Herstellung von Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat a) Herstellung von Darstellung von 3-Methyl 5-(trifluormethyl)-pyrazol ausgehend von 1,1,1- Trifluoroacetylaceton Preparation of lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate a) Preparation of 3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazole starting from 1,1,1-trifluoroacetylacetone
Es wurden in einem 100 mL Zweihalskolben mit Magnetrührstäbchen, Septum und  In a 100 mL two-necked flask with magnetic stirrer, septum and
Rückflusskühler 1 Äquiv. (14,54 g, 94,34 mmol) Trifluoroacetylaceton (aber) vorgelegt und in 50 mL Chloroform (Prolabo) gelöst. Zu dieser Lösung wurden langsam und unter Rühren 0,95 Äquiv. (4,49 g 89,62 mmol) Hydrazinhydrat (aber) durch das Septum zugetropft. Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt und weitere 1 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Im Anschluss wurde die leicht gelbe Reaktionsmischung mit 10 g Reflux condenser 1 equiv. (14.54 g, 94.34 mmol) of trifluoroacetylacetone (but) and dissolved in 50 ml of chloroform (Prolabo). To this solution was added slowly with stirring 0.95 equiv. (4.49 g, 89.62 mmol) of hydrazine hydrate (but) added dropwise through the septum. The reaction mixture was stirred for 1 hour at room temperature and refluxed for a further 1 hour. This was followed by the slightly yellow reaction mixture with 10 g
Phosphorpentoxid (Sigma-Aldrich) versetzt und weitere 2 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Nach dem Erkalten wurde die erhaltene Suspension mit 50 mL Wasser versetzt und solange gerührt, bis sich das Phosphorpentoxid völlig aufgelöst hat. Die Chloroformphase wurde abgetrennt und die wässrige Phase mit nochmals 50 mL Chloroform ausgeschüttelt. Die vereinten Phasen wurden bei -20 °C im Tiefkühlfach gekühlt, sodass das Edukt für zwei Tage zur Kristallisation gebracht werden konnte. Die entstandenen Kristalle wurden abfiltriert und mit 20 mL kaltem Chloroform gewaschen. Anschließend wurden die Kristalle im Vakuum bei 5-10" mbar und einer Temperatur von 140 °C sublimiert. Es wurden 10,20 g weiße Phosphorus pentoxide (Sigma-Aldrich) and heated under reflux for a further 2 hours. After cooling, the resulting suspension was mixed with 50 ml of water and stirred until the phosphorus pentoxide has completely dissolved. The chloroform phase was separated off and the aqueous phase was extracted by shaking again with 50 ml of chloroform. The combined phases were cooled at -20 ° C in the freezer, so that the starting material could be crystallized for two days. The resulting crystals were filtered off and washed with 20 ml of cold chloroform. Subsequently, the crystals were sublimed in vacuo at 5-10 " mbar and a temperature of 140 ° C. There were 10.20 g of white
Kristallnadeln erhalten. b) Herstellung von Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat Preserved crystal needles. b) Preparation of lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate
In einen ausgeheizten 100 mL Schlenkkolben wurden unter Argon-Schutzgasatmosphäre 3,0 g (19,99 mmol, 1 Äq.) des aus Schritt a) erhaltenen 3-Methyl-5-(trifluormethyl)-lH-pyrazol eingewogen und 30 mL trockener Diethylether zugegeben. Die klare Lösung wurde auf -78 °C (C02/Aceton-Kältebad) gekühlt. Es wurden 12,49 mL (19,99 mmol, 1 Äq.) einer 1,6 molaren Lösung von n-Butyllithium in Hexan (Sigma-Aldrich) zugetropft und die trübe Lösung 2 h gerührt. Es wurden 2,47 mL (19,99 mmol, 1 Äq.) Trifluorboran- Diethyletherkomplex (Sigma-Aldrich) zugegeben. Nach 3 h wurde das Reaktionsgemisch auf RT gebracht und für weitere 12 h gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt und es blieb ein feines, weißes Pulver im Reaktionskolben zurück. Dieser Feststoff wurde bei 120 °C und 7,5-10" mbar für 14 h getrocknet. 3.0 g (19.99 mmol, 1 eq.) Of the 3-methyl-5- (trifluoromethyl) -1H-pyrazole obtained from step a) were weighed into a heated 100 mL Schlenk flask under an argon protective gas atmosphere and 30 mL dry diethyl ether added. The clear solution was at -78 ° C (C0 2 / acetone cold bath) cooled. 12.49 ml (19.99 mmol, 1 eq.) Of a 1.6 molar solution of n-butyllithium in hexane (Sigma-Aldrich) were added dropwise and the turbid solution was stirred for 2 h. 2.47 mL (19.99 mmol, 1 eq.) Trifluoroborane diethyl ether complex (Sigma-Aldrich) was added. After 3 h, the reaction mixture was brought to RT and stirred for a further 12 h. The solvent was removed in vacuo leaving a fine, white powder in the reaction flask. This solid was dried at 120 ° C and 7.5-10 " mbar for 14 h.
Beispiel 20 Example 20
Messung der temperaturabhängigen ionischen Leitfähigkeit über Impedanz Measurement of temperature-dependent ionic conductivity via impedance
Die gemäß den Beispielen 18 und 19 hergestellten Salze Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5- (trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat und Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)- trifluorborat wurden in einer Mischung aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (im Gewichtsverhältnis 1: 1) gelöst und Konzentrationsreihen erstellt. Die Messung der temperaturabhängigen ionischen Leitfähigkeit erfolgte in Flüssigimpedanzzellen wie in Beispiel 6 beschrieben. Messungen wurden jeweils für Konzentrationen von 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1 und 1,2 mol/kg des jeweiligen Salzes durchgeführt. Die temperaturabhängige ionische Leitfähigkeiten des Salzes Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5- (trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFMPP-mod) ist in der Figur 15 und die von Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFAP0.5-mod) ist in der Figur 16 gezeigt. Wie der Figur 15 entnommen werden kann, betrug die ionische The salts lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate prepared according to Examples 18 and 19 and lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate were mixed from ethylene carbonate and dimethyl carbonate (in the weight ratio 1: 1) dissolved and created concentration series. The measurement of the temperature-dependent ionic conductivity was carried out in liquid-impedance cells as described in Example 6. Measurements were carried out in each case for concentrations of 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1 and 1.2 mol / kg of the respective salt. The temperature-dependent ionic conductivities of the salt lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFMPP-mod) is shown in FIG. 15 and that of lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP0.5-mod) is shown in FIG. As can be seen from Figure 15, the ionic
Leitfähigkeit von Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFMPP-mod) bei einer Konzentration von 0,8 mol/kg Lösungsmittel 6,8· 10" S/cm bei 80 °C, 3,3· 10"3 S/cm bei 25 °C und 6,5· 10"4 S/cm bei -20 °C. Wie der Figur 16 entnommen werden kann, betrug die ionische Leitfähigkeit von Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)- pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFAP0.5-mod) bei einer Konzentration von 0,8 mol/kg Lösungsmittel 6,6· 10"3 S/cm bei 80 °C, 2,9· 10"3 S/cm bei 25 °C und 8,8· 10"4 S/cm bei -20 °C. Beide Salze stellen somit eine gute ionische Leitfähigkeit zur Verfügung, wobei die ionische Leitfähigkeit des Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat die des methyl- substituierten Salzes übertraf. Conductivity of lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) -pyrazolyl) -trifluorborat (LiPFMPP-mod) at a concentration of 0.8 mol / kg of solvent 6.8 x 10 "S / cm at 80 ° C , 3.3 × 10 -3 S / cm at 25 ° C. and 6.5 × 10 -4 S / cm at -20 ° C. As can be seen from FIG. 16, the ionic conductivity of lithium methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP0.5-mod) at a concentration of 0.8 mol / kg Solvent 6.6 x 10 -3 S / cm at 80 ° C, 2.9 x 10 -3 S / cm at 25 ° C, and 8.8 x 10 4 S / cm at -20 ° C. Set both salts Thus, a good ionic conductivity available, wherein the ionic conductivity of the lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate exceeded that of the methyl-substituted salt.
Beispiel 21 Example 21
Messung der elektrochemischen Stabilität  Measurement of electrochemical stability
Die elektrochemische Stabilität der gemäß den Beispielen 18 und 19 hergestellten Salze Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat und Lithium-(3- methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat wurde in Lösungen mit einer Konzentration von 1 mol/kg Salz in Propylencarbonat mittels linearer Vorschubvoltammetrie gemessen wie in Beispiel 8 beschrieben. Beide Salze zeigten eine gute elektrochemische The electrochemical stability of the salts prepared according to Examples 18 and 19 was lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate and lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate in solutions with a concentration of 1 mol / kg salt in propylene carbonate by linear feed voltammetry measured as described in Example 8. Both salts showed good electrochemical
Oxidationsstabilität. Insbesondere Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)- trifluorborat (LiPFAP0.5-mod) zeigte eine sehr gute elektrochemische Oxidationsstabilität, wie in der Figur 17 dargestellt ist. Oxidation stability. In particular, lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP 0.5-mod) showed very good electrochemical oxidation stability, as shown in FIG.
Beispiel 20 Example 20
Lade-/Entladeuntersuchungen mit Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)- trifluorborat  Charge / discharge studies with lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate
Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben mit Lithiumeisenphosphat als Arbeitselektrode. Abweichend wurden dickere Elektroden verwendet, deren die Massenbeladung größer war und im Durchschnitt 8 mg betrug. Wie unter Beispiel 10 beschrieben, wurde zunächst ein C-Raten-Test durchgeführt. Es wurden Lade -/Entladeraten von 0,1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C verwendet. Anschließend wurde der Konstantstrom auf IC Laden/Entladen gesetzt. Als Elektrolyt wurde eine 0,8 mol/kg Lösung von Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)- pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFAP0.5-mod) in einer l: l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1: 1, verwendet. Das Ergebnis des C- Raten-Tests ist in der Figur 18 graphisch dargestellt. Wie der Figur 18 entnommen werden kann, erzielte Lithium-(3-methyl-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat bei 0,1C eine Kapazität von ca. 147 mAh-g"1. Bis 5C sank die Kapazität lediglich auf ca. 51 mAh-g"1. Das Ergebnis der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade -/Entladerate von IC ist in der Figur 19 dargestellt. Es wurde im Durchschnitt eine Lade -/Entladekapazität bei IC von ca. 103 mAh-g"1 über 500 Zyklen beobachtet. Die Coulombsche Effizienz der Lade- /Entladeuntersuchung lag bei über 98%. The cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cell as described in Example 10 with lithium iron phosphate as the working electrode. By contrast, thicker electrodes were used whose mass loading was greater and averaged 8 mg. As described in Example 10, a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge. The electrolyte was a 0.8 mol / kg solution of lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFAP0.5-mod) in a 1: 1 mixture by weight of Ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1. The result of the C rate test is shown graphically in FIG. As can be seen in FIG 18, scored lithium (3-methyl-5- (trifluoromethyl) -pyrazolyl) at 0.1C -trifluorborat a capacity of about 147 mAh g "1 to 5C, the capacity decreased only to approx. 51 mAh-g "1 . The result of the subsequent constant rate charge / discharge rate study of IC is shown in FIG. On average, a charge / discharge capacity at IC of about 103 mAh-g -1 was observed over 500 cycles, and Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%.
Beispiel 23 Example 23
Lade-/Entladeunter suchungen mit Lithium- (3 - (perfluorphenyl) - 5 - (trifluormethyl) -pyrazolyl) - trifluorborat  Charge / discharge investigations with lithium (3 - (perfluorophenyl) - 5 - (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate
Die Zyklisierung erfolgte in Drei-Elektroden Swagelok®-Zelle wie unter Beispiel 10 beschrieben mit Lithiumeisenphosphat als Arbeitselektrode. Abweichend wurden dickere Elektroden verwendet, deren die Massenbeladung größer war und im Durchschnitt 8 mg betrug. Wie unter Beispiel 10 beschrieben, wurde zunächst ein C-Raten-Test durchgeführt. Es wurden Lade -/Entladeraten von 0,1C, 0,5C, IC, 2C, 3C, 4C, und 5C verwendet. Anschließend wurde der Konstantstrom auf IC Laden/Entladen gesetzt. The cyclization was carried out in three-electrode Swagelok ® cell as described in Example 10 with lithium iron phosphate as the working electrode. By contrast, thicker electrodes were used whose mass loading was greater and averaged 8 mg. As described in Example 10, a C-rate test was first performed. Charge / discharge rates of 0.1C, 0.5C, IC, 2C, 3C, 4C, and 5C were used. Subsequently, the constant current was set to IC charge / discharge.
Als Elektrolyt wurde eine 0,4 mol/kg Lösung von Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5- (trifluormethyl)-pyrazolyl)-trifluorborat (LiPFMPP-mod) in einer l: l-Mischung, bezogen auf das Gewicht, von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat, EC/DMC 1:1, verwendet. Das Ergebnis des C-Raten-Tests ist in der Figur 20 graphisch dargestellt. Wie der Figur 20 entnommen werden kann, erzielte Lithium-(3-(perfluorphenyl)-5-(trifluormethyl)-pyrazolyl)- trifluorborat bei 0,1C eine Kapazität von ca. 148 mAh-g"1. Bis 5C sank die Kapazität lediglich auf ca. 61 mAh-g"1. Das Ergebnis der anschließenden Untersuchung mit konstanter Lade- /Entladerate von IC ist in der Figur 21 dargestellt. Es wurde eine durchschnittliche Lade- /Entladekapazität bei IC von ca. 105 mAh-g"1 über 450 Zyklen beobachtet. Die Coulombsche Effizienz der Lade-/Entladeuntersuchung lag bei über 98%. As the electrolyte, a 0.4 mol / kg solution of lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate (LiPFMPP-mod) in a 1: 1 mixture by weight of Ethylene carbonate and dimethyl carbonate, EC / DMC 1: 1. The result of the C-rate test is shown graphically in FIG. As can be seen from Figure 20, lithium (3- (perfluorophenyl) -5- (trifluoromethyl) pyrazolyl) trifluoroborate achieved a capacity of about 148 mAh-g- 1 at 0.1 ° C. Up to 5 ° C, the capacity only decreased to about 61 mAh g '1. The result of the subsequent examination at a constant charge / discharge rate of IC is shown in the figure 21st It has an average charge / discharge capacity at IC of approximately 105 mAh-g "1 via 450 cycles observed. The Coulomb efficiency of the charge / discharge test was over 98%.
Diese Ergebnisse zeigen insgesamt, dass die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide hocheffiziente Leitsalze für Lithium-basierte Energie Speicher zur Verfügung stellen. So zeigen die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide eine hohe Lithiumionen- Leitfähigkeit auch bei sehr niedrigen Temperaturen und eine hohe Coulomb-Effizienz. Ferner zeigen die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide eine hohe chemische und elektrochemische Stabilität. Die Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolide bieten somit eine Alternative um LiPF6 als Leitsalz in Lithium-Ionen Batterien zu ersetzen. Overall, these results indicate that the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides provide highly efficient conducting salts for lithium-based energy storage. Thus, the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show high lithium ion conductivity even at very low temperatures and high Coulomb efficiency. Furthermore, the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides show high chemical and electrochemical stability. The trifluoroborate-substituted lithium pyrazolides thus offer an alternative to replace LiPF 6 as conductive salt in lithium-ion batteries.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Trifluorborat-substituiertes Lithium- Pyrazolid gemäß der allgemeinen Formel (1) nachstehend angegeben
Figure imgf000049_0001
1. trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula (1) given below
Figure imgf000049_0001
worin: wherein:
, R ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl. , R is the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched, perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
2. Trifluorborat-substituiertes Lithium- Pyrazolid nach Anspruch 1, dadurch 2. trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to claim 1, characterized
Fl F2  Fl F2
gekennzeichnet, dass R und R jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte perfluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl- Gruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen und/oder Pentafluorphenyl, vorzugsweise eine lineare perfluorierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoff- Atomen. in that R and R are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms and / or pentafluorophenyl, preferably a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 6 Carbon atoms.
3. Trifluorborat-substituiertes Lithium- Pyrazolid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trifluorborat-substituierte Lithium-Pyrazolid ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: 3. trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to claim 1 or 2, characterized in that the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide is selected from the group comprising:
Lithium[3 ,5 -bis(trifluoromethyl)- 1 H-pyrazol- 1 -yl] trifluoroborat,  Lithium [3, 5-bis (trifluoromethyl) -1-H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate,
Lithium[5-(perfluorethyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat,  Lithium [5- (perfluoroethyl) -3- (trifluoromethyl) -lH-pyrazol-l-yl] trifluoroborate,
Lithium[5-(perfluorproyl)-3-(trifluormethyl)- lH-pyrazol- 1-yl] trifluoroborat und/oder - Lithium[5-(perfluorbutyl)-3-(trifluormethyl)-lH-pyrazol-l-yl]trifluoroborat. Lithium [5- (perfluoropropyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate and / or lithium [5- (perfluorobutyl) -3- (trifluoromethyl) -1H-pyrazol-1-yl] trifluoroborate ,
4. Verwendung eines Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolids gemäß der gemeinen Formel 1) wie nachstehend angegeben
Figure imgf000050_0001
4. Use of a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula 1) as indicated below
Figure imgf000050_0001
worin: wherein:
F2 ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl,  Each F2 is the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl,
als Leitsalz in Lithium-basierten elektrochemischen Zellen und as conducting salt in lithium-based electrochemical cells and
Energie Speichervorrichtungen .  Energy storage devices.
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass R Fl und R F2 jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte perfluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoff- Atomen und/oder Pentafluorphenyl, vorzugsweise eine lineare perfluorierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoff- Atomen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder C4F9. 5. Use according to claim 4, characterized in that R Fl and R F2 are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms and / or pentafluorophenyl, preferably a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 .
6. Elektrolyt für eine Lithium-basierte elektrochemische Zelle oder 6. Electrolyte for a lithium-based electrochemical cell or
Energie Speichervorrichtung umfassend ein Trifluorborat-substituiertes Lithium-Pyrazolid gemäß der all emeinen Formel (1) wie nachstehend angegeben
Figure imgf000050_0002
An energy storage device comprising a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide according to the general formula (1) as given below
Figure imgf000050_0002
worin: R Fl RJ F2 ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl. wherein: R Fl R J F2 is in each case the same or independently selected from the group comprising linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 Carbon atoms and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl.
7. Elektrolyt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass R und R jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte perfluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoff- Atomen und/oder Pentafluorphenyl, vorzugsweise eine lineare perfluorierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoff- Atomen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend CF3, C2F5, C3F7 und/oder C4F9. 7. An electrolyte according to claim 6, characterized in that R and R are each the same or independently selected from the group comprising linear or branched perfluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms and / or pentafluorophenyl, preferably a linear perfluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably selected from the group comprising CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 and / or C 4 F 9 .
8. Elektrolyt nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Konzentration des Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolids im Elektrolyten im Bereich von > 0,5 mol/kg bis < 1,25 mol/kg, vorzugsweise im Bereich von > 0,75 mol/kg bis < 1 mol/kg, besonders bevorzugt im Bereich von > 0,75 mol/kg bis < 0,85 mol/kg, liegt. 8. An electrolyte according to claim 6 or 7, characterized in that concentration of the trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide in the electrolyte in the range of> 0.5 mol / kg to <1.25 mol / kg, preferably in the range of> 0.75 mol / kg to <1 mol / kg, more preferably in the range of> 0.75 mol / kg to <0.85 mol / kg.
9. Lithium-basierte elektrochemische Zelle oder Energiespeichervorrichtung, vorzugsweise Lithium-Batterie, Lithium-Ionen-Batterie, Lithium-Ionen-Akkumulator, Lithium-Polymer-Batterie, Lithium-Ionen-Kondensator und/oder Dual-Ionen-Zelle, umfassend einen Elektrolyten gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8. 9. Lithium-based electrochemical cell or energy storage device, preferably lithium battery, lithium-ion battery, lithium-ion battery, lithium-polymer battery, lithium-ion capacitor and / or dual-ion cell, comprising an electrolyte according to one of claims 6 to 8.
10. Verfahren zur Herstellung eines Trifluorborat-substituierten Lithium-Pyrazolids, wobei ein Pyrazol gemäß der allgemeinen Formel (2) wie nachstehend angegeben:
Figure imgf000051_0001
10. A process for producing a trifluoroborate-substituted lithium pyrazolide, wherein a pyrazole represented by the general formula (2) as shown below:
Figure imgf000051_0001
worin: R , R ist jeweils gleich oder unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe umfassend lineare oder verzweigte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, lineare oder verzweigte perfluorierte oder partiell fluorierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoff- Atomen, und/oder perfluoriertes oder partiell fluoriertes Phenyl, wherein: R , R are each the same or independently selected from the group consisting of linear or branched alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched perfluorinated or partially fluorinated alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms Atoms, and / or perfluorinated or partially fluorinated phenyl,
lithiiert und anschließend mit BF3 umgesetzt wird. lithiated and then reacted with BF 3 .
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