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Design of S-Substituted Fluorinated Aryl Sulfonamide-Tagged (S-FAST) Anions To Enable New Solvate Ionic Liquids for Battery Applications
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2019-08-26 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b02353 Mingjun Huang 1 , Shuting Feng 2 , Wenxu Zhang 1 , Jeffrey Lopez 3 , Bo Qiao 1, 3 , Ryoichi Tatara 3 , Livia Giordano 3, 4 , Yang Shao-Horn 3, 4 , Jeremiah A. Johnson 1
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2019-08-26 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b02353 Mingjun Huang 1 , Shuting Feng 2 , Wenxu Zhang 1 , Jeffrey Lopez 3 , Bo Qiao 1, 3 , Ryoichi Tatara 3 , Livia Giordano 3, 4 , Yang Shao-Horn 3, 4 , Jeremiah A. Johnson 1
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Electrolytes with improved thermal and oxidative stability must be developed to achieve greater power and energy densities without compromising safety in modern energy storage devices. Because of their much-reduced solvent vapor pressure and expanded electrochemical windows, solvate ionic liquids (SILs) of lithium salts have recently attracted significant attention in this regard. The current palette of SILs is, however, limited to only a few suitable anions with limited chemical functionality. Guided by fundamental physical organic chemistry principles, we designed a new family of S-substituted fluorinated aryl sulfonamide-tagged anions that feature variable numbers of electronically neutral or withdrawing sulfide, sulfoxide, and sulfone substituents. Several salts of these electron deficient anions display very high electrochemical oxidative stability, good solubility, and a weakly coordinating nature that enables the synthesis of Li-based SILs with high thermal and electrochemical oxidative stability. This new family of functional, noncoordinating anions will potentially expand the scope of applications of SILs as safe electrolytes in battery devices.
中文翻译：
S取代的氟化芳基磺酰胺标记（S-FAST）阴离子的设计，可为电池应用提供新型溶剂化离子液体
必须开发具有改善的热和氧化稳定性的电解质，以实现更大的功率和能量密度，同时又不损害现代储能设备的安全性。由于其大大降低的溶剂蒸气压和扩大的电化学窗口，锂盐的溶剂化物离子液体（SILs）最近在这方面引起了极大的关注。但是，当前的SIL调色板仅限于化学功能有限的几种合适的阴离子。在基本的物理有机化学原理的指导下，我们设计了一个新的S取代氟代芳基磺酰胺标记的阴离子家族，其阴离子具有可变数量的电子中性或吸取性硫化物，亚砜和砜取代基。这些电子不足的阴离子的几种盐表现出非常高的电化学氧化稳定性，良好的溶解性和弱配位性质，使得能够合成具有高热和电化学氧化稳定性的Li基SIL。这种功能性，非配位阴离子的新家族将潜在地扩大SIL作为电池设备中安全电解质的应用范围。
更新日期：2019-08-27
中文翻译：
S取代的氟化芳基磺酰胺标记（S-FAST）阴离子的设计，可为电池应用提供新型溶剂化离子液体
必须开发具有改善的热和氧化稳定性的电解质，以实现更大的功率和能量密度，同时又不损害现代储能设备的安全性。由于其大大降低的溶剂蒸气压和扩大的电化学窗口，锂盐的溶剂化物离子液体（SILs）最近在这方面引起了极大的关注。但是，当前的SIL调色板仅限于化学功能有限的几种合适的阴离子。在基本的物理有机化学原理的指导下，我们设计了一个新的S取代氟代芳基磺酰胺标记的阴离子家族，其阴离子具有可变数量的电子中性或吸取性硫化物，亚砜和砜取代基。这些电子不足的阴离子的几种盐表现出非常高的电化学氧化稳定性，良好的溶解性和弱配位性质，使得能够合成具有高热和电化学氧化稳定性的Li基SIL。这种功能性，非配位阴离子的新家族将潜在地扩大SIL作为电池设备中安全电解质的应用范围。
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