АККУМУЛЯТОР С АГЕНТОМ, СВЯЗЫВАЮЩИМ ГАЛОГЕН

1. Аккумулятор, содержащий анод, катод, электролит, расположенный между анодом и катодом, галоген, находящийся в контакте с катодом, и металл, находящийся в контакте с анодом,
причем галоген находится в контакте с полимерным агентом, связывающим галоген (HSA), который представляет собой полимер, содержащий фрагмент, способный связывать галоген.
2. Аккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что во время разряда галоген восстанавливается на катоде, а металл окисляется на аноде.
3. Аккумулятор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что галоген образует комплекс с полимерным HSA.
4. Разряженный аккумулятор, содержащий анод, катод, электролит, галогенид, причем галогенид находится в контакте с катодом, и катион металла, причем катион металла находится в контакте с анодом,
при этом галогенид находится в контакте с полимерным агентом, связывающим галоген (HSA), который представляет собой полимер, содержащий фрагмент, способный связывать галоген галогенида.
5. Аккумулятор по п. 4, отличающийся тем, что во время зарядки галогенид окисляется на катоде, а металл восстанавливается на аноде.
6. Аккумулятор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что фрагмент, способный связывать галоген, представляет собой группу галогенида четвертичного аммония, группу галогенида фосфония или группу галогенида сульфония.
7. Аккумулятор по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что фрагмент, способный связывать галоген, представляет собой группу галогенида четвертичного аммония.
8. Аккумулятор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что электролит представляет собой водный электролит.
9. Аккумулятор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что электролит представляет собой неводный электролит.
10. Аккумулятор по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что электролит представляет собой гелевый электролит.
11. Аккумулятор по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что аккумулятор дополнительно содержит по меньшей мере один полупроницаемый барьер, расположенный между анодом и катодом.
12. Аккумулятор по п. 11, отличающийся тем, что полимерный HSA находится на по меньшей мере одном полупроницаемом барьере.
13. Аккумулятор по п. 12, отличающийся тем, что полимерный HSA находится на обращенной к катоду поверхности полупроницаемого барьера или на обращенной к аноду поверхности полупроницаемого барьера, или на обеих сторонах полупроницаемого барьера.
14. Аккумулятор по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что полимерный HSA распределен по полупроницаемому барьеру.
15. Аккумулятор по любому из пп. 11-14, отличающийся тем, что аккумулятор содержит два или несколько полупроницаемых барьеров, расположенных между анодом и катодом.
16. Аккумулятор по любому из пп. 12-14, отличающийся тем, что аккумулятор содержит не более одного полупроницаемого барьера, который представляет собой прокладку.
17. Аккумулятор по любому из пп. 11-15, отличающийся тем, что аккумулятор содержит не более двух полупроницаемых барьеров, причем по меньшей мере один полупроницаемый барьер, на котором находится полимерный HSA, представляет собой мембрану, а второй полупроницаемый барьер представляет собой прокладку.
18. Аккумулятор по любому из пп. 11-17, отличающийся тем, что полупроницаемый барьер содержит один или несколько из материала на основе целлюлозы, жидкокристаллического полимера, стекловолокна, полиолефина, волокнистого композита, губки, ткани, пористой керамики, гелеобразной жидкости, полиэтилена или галогенированного полимера.
19. Аккумулятор по любому из пп. 11-18, отличающийся тем, что полупроницаемый барьер содержит бумагу.
20. Аккумулятор по любому из пп. 11-18, отличающийся тем, что полупроницаемый барьер содержит поливинилхлорид (PVC), политетрафторэтилен (PTFE) или поливинилиденфторид (PvDF).
21. Аккумулятор по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что аккумулятор не содержит полупроницаемого барьера, расположенного между анодом и катодом.
22. Аккумулятор по любому из пп. 1-21, отличающийся тем, что катод содержит катодный активный слой, в котором полимерный HS А распределен внутри и/или на катодном активном слое.
23. Аккумулятор по п. 22, отличающийся тем, что катодный активный слой содержит графитирующий углеродный материал.
2
3
24. Аккумулятор по п. 22 или 23, отличающийся тем, что катодный активный слой содержит углеродный материал, имеющий площадь поверхности более 70 см/см.
25. Аккумулятор по любому из пп. 22-24, отличающийся тем, что катодный активный слой содержит углеродный войлок, углеродную пену, уплотненный углеродный порошок, расширенный графит, углерод-аэрогель, углерод-ксерогель или золь-гелеобразный углерод.
26. Аккумулятор по любому из пп. 22-25, отличающийся тем, что катодный активный слой содержит углеродный войлок или уплотненный углеродный порошок.
27. Аккумулятор по п. 26, отличающийся тем, что углеродный порошок представляет собой активированный уголь, сажу, расширенный графит, графит или комбинацию двух или более из них.
28. Аккумулятор по любому из пп. 22-27, отличающийся тем, что катодный активный слой содержит уплотненный углеродный порошок и не содержит полимерного связующего.
29. Аккумулятор по любому из пп. 1-28, отличающийся тем, что металл выбран из группы, состоящей из Zn, Mg, Li, K, Са, Fe, Ni и Al.
30. Аккумулятор по любому из пп. 1-29, отличающийся тем, что металл представляет собой Zn.
31. Аккумулятор по любому из пп. 1-30, отличающийся тем, что галоген выбран из группы, состоящей из фтора, хлора, брома и йода, или галогенид выбран из группы, состоящей из фторида, хлорида, бромида и йодида.
32. Аккумулятор по любому из пп. 1-31, отличающийся тем, что галоген представляет собой бром или галогенид представляет собой бромид.
33. Аккумулятор по любому из пп. 1-32, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой полимер соединения формулы (I):
Z представляет собой N, Р или S,
1
R представляет собой аллил или винил,
2
-
-
-
-
-
-
-
-
2-
-
-
2-
-
-
-
-
2-
2-
-
-
2-
-
-
-
1
18
2
4
3
3
3
3
3
3
2
4
4
4
3
4
R выбран из группы, состоящей из аллила, винила и необязательно замещенного разветвленного или неразветвленного C-C алкила, а Х представляет собой Cl, I, Br, F, SCN, OCN, ОН, CO, НСОО, НСО, СО, OCl, OBr, BrO, ClO, SO, NO, IO, НРО, HPO, SO, NO, ClO, бис(трифторметилсульфонил)имид, бис(фторсульфонил)имид, гексафторфосфат, тетрафторборат, трис(пентафтор)трифторфосфат, ацетат, пропионат, пентаноат, гексаноат или их комбинацию, или
2
-
R и X отсутствуют, а
3
4
1
18
каждый из R и R независимо выбран из аллила, винила, необязательно замещенного разветвленного или неразветвленного C-C алкила, или
3
4
R и R соединены с образованием 4-, 5- или 6-членного кольца вместе с Z, необязательно содержащего один или несколько гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из О, Р и N, причем указанное кольцо является необязательно замещенным,
1
18
5
5
6
+
5
6
7
5
5
при этом каждый необязательный заместитель независимо выбран из группы, состоящей из аллила, винила, разветвленного и неразветвленного C-C алкила, Cl, Br, I, F, -OR, -NRR, -NRRR, -SR, -COOR и карбонила,
5
6
7
5
6
7
1
18
где каждый из R, R и R независимо выбран из разветвленного или неразветвленного C-C алкила или Н, и любые два из R, R и R необязательно соединены с образованием 4, 5 или 6-члененного кольца вместе с N.
2
1
5
34. Аккумулятор по п. 33, отличающийся тем, что R выбран из группы, состоящей из аллила, винила и разветвленного или неразветвленного С-С алкила, и
3
4
3
4
1
5
каждый из R и R независимо выбран из аллила, винила и разветвленного или неразветвленного С-С алкила, или R и R соединены с образованием 5- или 6-членного кольца вместе с Z, причем указанное кольцо необязательно замещено карбонилом; или
3
4
2
где R и R соединены с образованием 5- или 6-членного кольца вместе с Z, причем указанное кольцо необязательно замещено карбонилом, a R отсутствует.
35. Аккумулятор по любому из пп. 1-34, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой полимер или сополимер соединения формулы (II):
1
R представляет собой Н или метил,
2
+
4
5
6
-
2
R представляет собой Н или CHZRRRX,
2
3
+
4
5
6
-
2
+
4
5
6
-
3
2
2
1
12
где в случае, когда R представляет собой Н, R представляет собой CHZRRRX, а в случае, когда R представляет собой CHZRRRX, R представляет собой разветвленный или неразветвленный С-С алкил, и
4
5
6
4
5
6
1
12
1
12
где R, R и R независимо выбраны из разветвленного или неразветвленного С-С алкила или R и R соединены с образованием 5- или 6-членного кольца вместе с Z, a R представляет собой разветвленный или неразветвленный С-С алкил, и
-
-
-
-
-
-
-
-
2-
-
-
2-
-
-
-
-
2-
2-
-
-
2-
-
-
-
2
4
3
3
3
3
3
3
2
4
4
4
3
4
где X представляет собой Cl, I, Br, F, SCN, OCN, ОН, CO, НСОО, НСО, СО, OCl, OBr, BrO, ClO, SO, NO, IO, НРО, HPO, SO, NO, ClO, бис(трифторметилсульфонил)имид, бис(фторсульфонил)имид, гексафторфосфат, тетрафторборат, трис(пентафтор)трифторфосфат, ацетат, пропионат, пентаноат, гексаноат или их комбинацию, или
6
-
R и X отсутствуют,
где Z представляет собой N, Р или S и
n равно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12.
36. Аккумулятор по любому из пп. 1-35, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой полимер или сополимер соединения формулы (III):
1
R представляет собой Н или метил и
2
+
3
4
5
-
+
3
4
5
-
2
R представляет собой CHZRRRX или ZRRRX,
3
4
5
3
4
5
1
12
1
12
где R, R и R независимо выбраны из разветвленного или неразветвленного С-С алкила или R и R соединены с образованием 5- или 6-членного кольца вместе с Z, a R представляет собой разветвленный или неразветвленный С-С алкил, и
-
-
-
-
-
-
-
-
2-
-
-
2-
-
-
-
-
2-
2-
-
-
2-
-
-
-
2
4
3
3
3
3
3
3
2
4
4
4
3
4
где X представляет собой Cl, I, Br, F, SCN, OCN, ОН, CO, НСОО, НСО, СО, OCl, OBr, BrO, ClO, SO, NO, IO, НРО, HPO, SO, NO, ClO, бис(трифторметилсульфонил)имид, бис(фторсульфонил)имид, гексафторфосфат, тетрафторборат, трис(пентафтор)трифторфосфат, ацетат, пропионат, пентаноат, гексаноат или их комбинацию, или
5
-
R и X отсутствуют, и
где Z представляет собой N, Р или S.
37. Аккумулятор по любому из пп. 33-36, отличающийся тем, что Z представляет собой N.
38. Аккумулятор по любому из пп. 1-37, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой полимер или сополимер соединения формулы (IV):
1
R представляет собой Н или метил,
2
1
18
R представляет собой необязательно замещенный разветвленный или неразветвленный C-C алкил,
1
18
5
5
5
5
6
+
5
6
7
где каждый необязательный заместитель независимо выбран из группы, состоящей из винила, аллила, разветвленного и неразветвленного C-C алкила, Cl, Br, I, F, -OR, -NRR, -NRRR, -SR, -COOR и карбонила,
5
6
7
5
6
7
1
18
где каждый из R, R и R независимо выбран из разветвленного или неразветвленного C-C алкила или Н, и любые два из R, R и R необязательно соединены с образованием 4-, 5- или 6-членного кольца вместе с N, и
-
-
-
-
-
-
-
-
2-
-
-
2-
-
-
-
-
2-
2-
-
-
2-
-
-
-
2
4
3
3
3
3
3
3
2
4
4
4
3
4
X представляет собой Cl, I, Br, F, SCN, OCN, ОН, CO, НСОО, НСО, СО, OCl, OBr, BrO, ClO, SO, NO, IO, НРО, HPO, SO, NO, ClO, бис(трифторметилсульфонил)имид, бис(фторсульфонил)имид, гексафторфосфат, тетрафторборат, трис(пентафтор)трифторфосфат, ацетат, пропионат, пентаноат, гексаноат или их комбинацию.
1
2
1
5
39. Аккумулятор по п. 38, отличающийся тем, что R представляет собой Н, a R представляет собой необязательно замещенный разветвленный или неразветвленный C-С алкил.
2
40. Аккумулятор по п. 38 или 39, отличающийся тем, что R замещен -ОН.
41. Аккумулятор по любому из пп. 1-40, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой полимер или сополимер соединения, выбранного из группы, состоящей из галогенида диаллилдиметиламмония (DADMAC), галогенида триаллиметиламмония (ТАМА), галогенида триаллил(2-гидроксиэтил)аммония (ТАНЕА), галогенида диаллилэтил(2-гидроксиэтил)аммония (DAEHEA), галогенида 1-(2-гидроксиэтил)-4-винилпиридиния(HEVP), галогенида 1-этил-4-винилпиридиния (EVP), галогенида винилалкилпирролидиния (VAP), винилпирролидона, галогенида аллилалкилпирролидиония, галогенида диаллилпирролидиния, N,N-диметиламиноэтилметакрилата, N,N-диэтиламиноэтилметакрилата, галогенида [2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония, галогенида [2-(метакрилокси)этил]триэтиламмония, N,N-диметиламиноэтилакрилата, N,N-диэтиламиноэтилакрилата, галогенида [2-(акрилоилокси)этил]триметиламмония, галогенида [2-(акрилоилокси)этил]триэтиламмония, диметиламино-альфа-метилстирола и его изомеров и этилгалогенидных четвертичных солей, диэтиламино-альфа-метилметилстирола и его изомеров и этилгалогенидных четвертичных солей, галогенида (винилбензил)триметиламмония, галогенида (винилбензил)триэтиламмония, (винилбензил)диметиламина, (винилбензил)диэтиламина, галогенида тетрааллиламмониа (ТАА) и галогенида тетрааллилпиперазиния (ТАР).
42. Аккумулятор по любому из пп. 1-41, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой полимер или сополимер соединения, выбранного из группы, состоящей из галогенида диаллилдиметил аммония (DADMAC), галогенида триаллиметиламмония (ТАМА), галогенида траиаллил(2-гидроксиэтил)аммония (ТАНЕА), галогенида диаллилэтил(2-гидроксиэтил)аммония (DAEHEA), галогенида 1-(2-гидроксиэтил)-4-винилпиридиния (HEVP) и галогенида 1-этил-4-винилпиридиния (EVP).
43. Аккумулятор по любому из пп. 1-42, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой полимер или сополимер галогенида диаллилдиметиламмония (DADMAC).
44. Аккумулятор по любому из пп. 1-43, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой сополимер или привитой полимер по меньшей мере двух различных соединений Формулы (I), Формулы (II), Формулы (III) и/или Формулы (IV).
45. Аккумулятор по любому из пп. 1-44, отличающийся тем, что полимерный HSA представляет собой сополимер галогенида диаллилдиметиламмония (DADMAC) и галогенида триаллиметиламмония (ТАМА).
46. Аккумулятор по любому из пп. 1-45, отличающийся тем, что полимерный HSA содержит функциональный сомономер.
47. Аккумулятор по п. 46, отличающийся тем, что функциональный сомономер выбран из группы, состоящей из 2-гидроксиэтилакрилата (НЕА), акриламида и глицидилметакрилата (GMA).
48. Аккумулятор по любому из пп. 1-47, отличающийся тем, что полимерный HSA содержит также сшивающий агент.
49. Аккумулятор по п. 48, отличающийся тем, что сшивающий агент выбран из группы, состоящей из бисакриламида, этиленгликольдиметилакрилата, галогенидных солей тетрааллилпиперазиния, галогенидных солей тетрааллиламмония, тетрааллилэтилендиамина и его кватернизованных галогенидных солей, 1,3-бис (диаллиламино)пропана и его кватернизованных галогенидных солей, этиленгликольди(мет)акрилата, триэтиленгликольди(мет)акрилата, тетраэтиленгликольди(мет) акрилата, 1,3-бутиленгликольди(мет)акрилата, триметилолпропантри(мет)акрилата, 1,4-бутандиолди(мет)акрилата, неопентилгликольди(мет)акрилата, 1,6-гександиолди(мет)акрилата, пентаэритритди(мет)акрилата, пентаэритриттри(мет)акрилата, пентаэритриттетра(мет)акрилата, глицеринди(мет)акрилата, глицериналлилоксиди(мет)акрилата, (гидроксиметил)этан-ди(мет)акрилата, 1,1,1-трис(гидроксиметил)этан три(мет)акрилата, 1,1,1-трис(гидроксиметил)пропан-ди(мет)акрилата, 1,1,1-трис(гидроксиметил)пропан-три(мет)акрилата, триаллилцианурата, триаллилизоцианурата, триаллилтримеллитата, диаллилфталата, диаллилтерефталата, дивинилбензола, метилол(мет)акриламида, триаллиламина, олеилмалеата, глицерилпропокситриакрилата, аллилметакрилата, метакрилового ангидрида и метиленбис(мет)акриламида.
50. Аккумулятор по любому из пп. 1-49, отличающийся тем, что перенос окислителя снижается до 70% за 5 часов по сравнению с эквивалентным аккумулятором без полимерного HSA, как измерено путем разряда аккумулятора.
51. Применение полимерного HSA для уменьшения переноса окислителя в аккумуляторе;
причем аккумулятор содержит анод, катод, электролит, расположенный между анодом и катодом, галоген, находящийся в контакте с катодом, и металл, находящийся в контакте с анодом; и
при этом галоген находится в контакте с полимерным агентом, связывающим галоген (HSA), который представляет собой полимер, содержащий фрагмент, способный связывать галоген.
52. Использование полимерного агента, связывающего галоген (HSA), который представляет собой полимер, содержащий фрагмент, способный связывать галоген, при производстве аккумулятора,
при этом аккумулятор содержит анод, катод, электролит, расположенный между анодом и катодом, галоген, находящийся в контакте с катодом, и металл, находящийся в контакте с анодом;
причем галоген находится в контакте с полимерным HSA.
53. Способ изготовления аккумулятора, включающий:
монтаж анода и катода,
введение электролита, расположенного между анодом и катодом,
приведение металла в контакте с анодом, и
приведение галогена в контакт с катодом и в контакт с полимерным агентом, связывающим галоген (HSA), который представляет собой полимер, содержащий фрагмент, способный связывать галоген.