Brevet FR3041358A1 (20170324)
REVENDICATIONS1. Molécule cristal liquide ionique thermotrope comportant : - une partië, dite rigide, constituée d'un groupement polycyclique Ar formé de deux à six cycles dont l'un au moins est aromatique, lesdits cycles comprenant, 5 indépendamment les uns des autres, de 4 à 6 chaînons, ledit groupement polycyclique pouvant inclure jusqu'à 18 hétéroatomes, en particulier choisis dans le groupe constitué de S, N et 0 ; - une partie, dite flexible, formée d'une ou plusieurs chaînes aliphatiques, linéaires ou ramifiées, saturées ou insaturées, fluorées ou non, la ou lesdites chaînes étant éventuellement interrompues par un ou plusieurs hétéroatomes, par un ou plusieurs métalloïdes 10 et/ou par un ou plusieurs (hétéro)cycles, aromatiques ou non, de 4 à 6 chaînons, et éventuellement substituées par un ou plusieurs groupes choisis dans le groupe constitué des groupes hydroxyle, -NH2 et oxo ; ladite partie flexible étant liée de manière covalente, directement ou via un espaceur, à ladite partie rigide ; et 15 - un ou plusieurs groupements ioniques -A' C"+, -A' étant un groupement anionique lié de manière covalente à ladite partie rigide, avec x entier égal à 1 ou 2, -A' étant choisi dans le groupe constitué des anions sulfonate, sulfonylimide de formule -S02-N"-S02CyF2y+1 avec y entier variant de 0 à 4, borate, borane, phosphate, phosphinate, phosphonate, silicate, carbonate, sulfure, sélénate, nitrate et 20 perchlorate ; et Cx+ étant un contre-cation du groupement anionique -A', choisi dans le groupe constitué de H+ et des cations des métaux alcalins et alcalino-terreux.\n<CLM>\1\tMolécule selon la revendication précédente, dans laquelle ledit groupement polycyclique Ar présente l'un des squelettes suivants : 3041358 31\n<CLM>\1\tMolécule selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ledit groupement polycyclique Ar est un groupement bicyclique aromatique, en particulier présentant un squelette aromatique naphtalène, et plus particulièrement Ar est un groupe naphtalène.\n<CLM>\1\tMolécule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie flexible est formée : - d'une unique chaîne aliphatique ramifiée, présentant un enchaînement linéaire d'au moins 6 liaisons covalentes ; ou - d'au moins deux chaînes aliphatiques, linéaires ou ramifiées, chacune des chaînes présentant un enchaînement linéaire d'au moins 6 liaisons covalentes. 1\n<CLM>\1\tMolécule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacune des chaînes aliphatiques est formée d'un unique segment ou d'un enchaînement linéaire d'au moins deux segments de chaîne, en particulier de deux ou trois segments de chaîne de nature chimique différente.\n<CLM>\1\tMolécule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle 15 la ou lesdites chaîne(s) aliphatique(s) formant ladite partie flexible est/sont liée(s) de manière 3041358 32 covalente directement à un ou plusieurs atomes de carbone ou hétéroatomes du groupement Ar formant la partie rigide.\n<CLM>\1\tMolécule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la ou lesdites chaîne(s) aliphatique(s) formant ladite partie flexible est/sont liée(s) de manière 5 covalente via un espaceur à un ou plusieurs atomes de carbone ou hétéroatomes du groupement Ar formant la partie rigide.\n<CLM>\1\tMolécule selon la revendication 7, dans laquelle la ou lesdites chaîne(s) aliphatique(s) formant ladite partie flexible est/sont liée(s) de manière covalente à un atome de carbone du groupement Ar via un atome de valence supérieure ou égale à 2, en particulier via 10 un atome d'azote.\n<CLM>\1\tMolécule selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle ladite partie flexible est formée de deux chaînes alkyles linéaires, comprenant de 4 à 18 atomes de carbone, éventuellement substituées par un ou plusieurs groupes hydroxyle, éventuellement entrecoupées par un ou plusieurs atomes d'oxygène, lesdites chaînes étant liées à un atome de 15 carbone du groupement Ar via un atome d'azote.\n<CLM>\1\tMolécule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le ou lesdits groupements anioniques -A' sont des anions sulfonate ou et des anions de formule -S02-1\r-SO2-CyF2y+1 avec y variant de 0 à 4 et de préférence égal à 1, en particulier des anions sulfonate. 20\n<CLM>\1\tMolécule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle C' est Fr ou le cation Li+.\n<CLM>\1\tMolécule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ou 7 à 11, caractérisée en ce qu'elle présente la structure suivante : Ax- C' 2 (0 25 dans laquelle Ax et Cx+ sont tels que définis selon l'une quelconque des revendications 1, 10 et 11, et E1 et E2 représentent des chaînes aliphatiques, identiques ou différentes, telles que définies selon l'une quelconque des revendications 1 et 4 à\n<CLM>\1\t13. Molécule selon la revendication précédente, dans laquelle les chaînes E1 et E2 représentent des chaînes alkyles linéaires, identiques ou différentes, comprenant de 6 à 3041358 33 16 atomes de carbone, chacune étant substituée par un groupement hydroxyle, éventuellement fluorées, et éventuellement entrecoupées par un atome d'oxygène\n<CLM>\1\tUtilisation de molécules cristal liquide ionique thermotrope telles que définies selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans un état mésomorphe, à titre 5 d'électrolyte dans un système électrochimique.\n<CLM>\1\tUtilisation selon la revendication précédente, dans laquelle CX+ représente un cation Le, à titre d'électrolyte dans une batterie au lithium.\n<CLM>\1\tUtilisation selon la revendication 14, dans laquelle Cx+ représente Ir, à titre d'électrolyte dans une pile à combustible à membrane échangeuse de protons, ou un électrolyseur basse température.\n<CLM>\1\tElectrolyte comprenant, voire étant formé, de molécules cristal liquide ionique thermotrope telles que définies selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans un état mésomorphe.\n<CLM>\1\tElectrolyte selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il présente 15 une viscosité supérieure ou égale à 10 mPa.s à une température comprise entre -60 °C et 300 °C.\n<CLM>\1\tElectrolyte selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce qu'il présente une conductivité ionique à 20 °C supérieure ou égale à 10-9 S/cm, en particulier comprise entre 10' S/cm et 10-5 S/cm et une conductivité ionique à 200 °C supérieure ou égale à 10-5 S/cm. 20\n<CLM>\1\tSystème électrochimique comprenant un électrolyte tel que défini selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, ledit électrolyte étant de préférence imprégné sur un séparateur poreux.\n<CLM>\1\tSystème selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une batterie, en particulier d'une batterie au lithium. 25\n<CLM>\1\tSéparateur poreux caractérisé en ce qu'il est imprégné d'un électrolyte tel que défini selon l'une quelconque des revendications 17 à 19.