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CN118146124A - 一种含酯基的磺酸盐、制备工艺及其应用 - Google Patents

一种含酯基的磺酸盐、制备工艺及其应用 Download PDF

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CN118146124A
CN118146124A CN202410161871.5A CN202410161871A CN118146124A CN 118146124 A CN118146124 A CN 118146124A CN 202410161871 A CN202410161871 A CN 202410161871A CN 118146124 A CN118146124 A CN 118146124A
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sodium
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蒋玉贵
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Suzhou Qitian New Materials Co ltd
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Abstract

本发明涉及电池材料制备领域，具体公开了一种含酯基的磺酸盐、制备工艺及其应用，该含酯基的磺酸盐具有以下结构通式：式中，A为含有链状酯基或环状酯基的有机基团，R1为碳原子数1～20的烃基，M为锂离子或钠离子；该含酯基的磺酸盐的制备工艺为：将含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐与酯类化合物进行酯交换，得到含酯基的磺酸盐；该工艺步骤简单，制得的产品可应用于液态锂离子电池、液态钠离子电池或固态锂离子电池领域中。

Description

一种含酯基的磺酸盐、制备工艺及其应用
技术领域
本发明提供了一种含酯基的磺酸盐、制备工艺及其应用，属于电池材料制备领域。
背景技术
二次电池，特别是锂离子电池，由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点，已广泛应用于新能源汽车、储能、数码电子产品等领域中。为了增强二次电池的各项特性，需要通过在电解液中加入特定添加剂等方式对电解液的理化性质进行改良，以满足各类应用领域对锂电池性能的多样化需求，可以大幅定向改善电解液的各项性能，帮助二次电池实现高能量密度、长循环寿命、高倍率性能、宽温度适用范围以及高安全性的优良特性。
中国专利申请CN114436908A公开了一种芳叔烷基醚双烯二氟甲基磺酸锂的离子膜化合物及其合成方法，在芳叔烷基乙氧基醚双烯二氟甲基磺酸锂分子中，包含能致密交联的双烯键、多醚键柔软烷基链和超强酸性的二氟甲基磺酸锂基团，聚合后的离子膜固态电解质具有高Li+电导率、紧贴金属锂片表面变形的低接触电阻、选择性只渗透通过Li+和阻挡穿梭效应等出色的性能；但该物质的结构复杂，且需要经过醚化反应、二氟甲基反应、膜电解氧化反应和脱水双烯的四步合成反应，整个工艺步骤复杂。
中国专利CN113582885B公开了一种烷基磺酸钠的生产方法，包括如下步骤：(1)将烯基磺酸和氢气混合后形成混合原料，在加氢反应器内进行加氢反应，生成反应混合物；(2)反应混合物气液分离，氢气脱出；(3)与氢氧化钠进行反应生成烷基磺酸钠；原料的转化率能够达到96％以上，但该加氢反应压力为2.0-6.0MPa，属高压反应，且氢气易燃，生产过程存在燃爆危险。
发明内容
本发明所解决的技术问题之一为现有技术中烷基磺酸盐类物质的结构复杂、制备工艺繁琐的问题，本发明提供一种含酯基的磺酸盐，该磺酸盐的结构简单，含有的酯基、磺酸基与电解液体系的匹配性好，可提升电解液性能，而且具有制备工艺步骤简单、原料成本低、安全环保、产品纯度高的优点。
同时，本发明的含酯基的磺酸盐，通过将酯基和磺酸基团同时引入到产物的分子结构中发挥协同作用，与电解液体系的配合性更好，酯基结构可以参与负极SEI成膜并改善电池的低温性能；磺酸基团能在正负极表面成膜，该界面膜不溶于有机溶剂，允许锂、钠等金属离子自由地嵌入脱出电极而不允许溶剂分子穿过，有效阻止有机电解液和电极的进一步反应对电极的破坏，提高电池的常温循环性能和高低温性能；可同时结合电解质和电解液添加剂的多重优点，在未来可成为一种重要的多功能电池材料。
本发明所解决的技术问题之二为提供一种与技术问题之一相对应的含酯基的磺酸盐的制备工艺。
本发明所解决的技术问题之三为提供一种与技术问题之一相对应的含酯基的磺酸盐的应用。
为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案如下：
一种含酯基的磺酸盐，其结构通式为：式中，A为含有链状酯基或环状酯基的有机基团，R1为碳原子数1～20的烃基，M为锂离子或钠离子。
优选地，所述的含酯基的磺酸盐的结构式为 其中，R1为碳原子数1～20的烃基，R2为选自碳原子数1～6的烷基、烷氧基、烯基、烯氧基、炔基、炔氧基、芳烃基、芳烃氧基、含氟烃基或含氟烃氧基中的至少一种，M为锂离子或钠离子。
优选地，所述的含酯基的磺酸盐选自下列结构式中的至少一种；其中，含双键的结构式Ⅲ-2、Ⅲ-5、Ⅲ-6、Ⅲ-7、Ⅲ-8、Ⅲ-9、Ⅲ-17、Ⅲ-20、Ⅲ-21、Ⅲ-22、Ⅲ-23、Ⅲ-24包括顺式和反式两种结构：
为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案如下：
一种含酯基的磺酸盐的制备工艺，包括以下步骤：
将含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)与酯类化合物(化合物Ⅱ)进行酯交换反应，得到含酯基的磺酸盐(化合物Ⅲ)；反应式如下：
其中，R1为碳原子数1～20的烃基，B为含有羟基结构的有机基团，A为含有链状酯基或环状酯基的有机基团，M为锂离子或钠离子。
优选地，所述的酯类化合物(化合物Ⅱ)的结构通式为其中，R2选自碳原子数1～6的烷基、烷氧基、烯基、烯氧基、炔基、炔氧基、芳烃基、芳烃氧基、含氟烃基或含氟烃氧基中的至少一种，R3选自碳原子数1～6的烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳烃氧基或含氟烃氧基中的至少一种。
优选地，R3为碳原子数为1～3的烷氧基或含氟烃氧基。
优选地，所述的含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)选自2-羟基乙磺酸锂、2-羟基乙磺酸钠、3-羟基丙磺酸锂、3-羟基丙磺酸钠、3-羟基丙烯基磺酸锂、3-羟基丙烯基磺酸钠、4-羟基丁磺酸锂、4-羟基丁磺酸钠、3,4-二羟基丁磺酸锂、3,4-二羟基丁磺酸钠、4,5-二羟基戊磺酸锂或4,5-二羟基戊磺酸钠中的至少一种。
优选地，所述的酯类化合物(化合物Ⅱ)选自丙酸甲酯、碳酸二烯丙酯、苯甲酸甲酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二(三氟甲基)碳酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、碳酸二苯酯、异丙基碳酸甲酯、(2,2,2-三氟乙基)碳酸甲酯、2,2,2-三氟乙酸甲酯、2,2,2-三氟乙酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、3-丁烯酸甲酯或3-丁炔酸乙酯中的至少一种。
优选地，含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)与酯类化合物(化合物Ⅱ)的摩尔比为1:2～30，反应温度为-10～150℃，反应时间为0.5～72小时。
优选地，含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)与酯类化合物(化合物Ⅱ)的酯交换反应中添加催化剂。
优选地，所述的催化剂选自烷氧基锂、烷氧基钠、碱性离子交换树脂、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、钛酸酯、分子筛负载型催化剂、酸性白土、酸性离子交换树脂或固体超强酸中的至少一种。
优选地，含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)与酯类化合物(化合物Ⅱ)的酯交换反应中添加反应溶剂，所述的反应溶剂选自醇类、醚类、酯类、腈类、烃类、芳烃类、卤代烃类、酰胺类或亚砜类溶剂中的至少一种。
优选地，所述的反应溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、异丙醚、乙醚、乙腈、石油醚、1,4-二氧六环、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的至少一种。
优选地，反应结束后得到的含酯基的磺酸盐粗品采用过滤、离心、萃取、蒸馏、重结晶或干燥中的至少一种工艺进行提纯，得到纯度≥99％的含酯基的磺酸盐。
为解决上述技术问题之三，本发明的技术方案如下：将制得的含酯基的磺酸盐应用于液态锂离子电池、液态钠离子电池或固态锂离子电池中。
优选地，所述的含酯基的磺酸盐为含酯基的磺酸锂，将该含酯基的磺酸锂与锂基电解质或电解液添加剂中的至少一种组合使用，或者作为主盐单独使用，用作液态锂离子电池的电解液添加剂、正极材料添加剂、负极材料添加剂或隔膜材料添加剂。
优选地，所述的锂基电解质选自六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂、双草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸硼酸锂、双草酸二氟磷酸锂或二氟磷酸锂中的至少一种。
优选地，所述的含酯基的磺酸盐为含酯基的磺酸钠，将该含酯基的磺酸钠与钠基电解质或电解液添加剂中的至少一种组合使用，或者作为主盐单独使用，用作液态钠离子电池的电解液添加剂、正极材料添加剂、负极材料添加剂或隔膜材料添加剂。
优选地，所述的钠基电解质选自六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲基磺酰亚胺)钠、三氟甲烷磺酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、偏硼酸钠或二氟草酸硼酸钠中的至少一种。
优选地，所述的含酯基的磺酸盐为含酯基的磺酸锂，将该含酯基的磺酸锂应用于固态锂离子电池中。
本发明的有益效果是：
1、本发明使用了相对廉价的原料；
2、本发明的产品制备工艺，将含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐与酯类化合物进行酯交换反应，得到含酯基的磺酸盐，制备工艺简单、安全环保，且产物纯度≥99％；
3、本发明的含酯基的磺酸盐，通过将酯基和磺酸基团同时引入到产物的分子结构中发挥协同作用，与电解液体系的配合性更好，酯基结构可以参与负极SEI成膜并改善电池的低温性能；磺酸基团能在正负极表面成膜，该界面膜不溶于有机溶剂，允许锂、钠等金属离子自由地嵌入脱出电极而不允许溶剂分子穿过，有效阻止有机电解液和电极的进一步反应对电极的破坏，提高电池的常温循环性能和高低温性能；可同时结合电解质和电解液添加剂的多重优点，在未来可成为一种重要的多功能电池材料，有助于电池材料的深入研究和发展。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容作进一步描述。以下实施例仅是本发明的优选实施方式，仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
本具体实施方式中提到的产品的纯度，通过离子色谱进行分析检测。
收率为实际的产品质量与理论的产品质量的百分比比值，其中，理论的产品质量，以反应方程式中不过量的原料进行计算。
反应温度，如果无特殊说明的话，一般指反应液的物料内部温度。
反应压力，如果无特殊说明的话，一般指表压，表压的定义为总的绝对压力超过周围大气压力之数值的那部分压力。
【实施例1】
一种含链状碳酸酯基的磺酸锂(Ⅲ-2)的制备，包括以下步骤：
预先将73g的3-羟基丙磺酸锂溶于300mL的溶剂乙腈中，配置成溶液。在配备搅拌器、冷凝器的反应釜中加入142g的碳酸二烯丙酯，并加入0.2g的对苯二酚作阻聚剂，1g的对甲苯磺酸作催化剂，体系升温，控制体系温度在50℃以下，滴加3-羟基丙磺酸锂的乙腈溶液，滴加时间为50～60min，滴加结束后升温至85℃，继续反应12h；反应结束后，用碳酸锂中和、过滤，蒸馏脱除溶剂、低沸物及过量的酯，得到目标产物的粗品。
将上述目标产物的粗品使用碳酸二甲酯进行重结晶提纯，经过过滤、脱除溶剂、干燥后，得到含链状碳酸酯基的磺酸锂(Ⅲ-2)产品66.8g，总收率为58.1％，提纯后的产品纯度为99.7％。
【实施例2】
一种含链状碳酸酯基的磺酸锂(Ⅲ-8)的制备，包括以下步骤：
预先将72g的3-羟基丙烯基磺酸锂溶于300mL的混合溶剂中配置成溶液，混合溶剂由体积比为9：1的乙腈和甲醇组成。在配备搅拌器、冷凝器的反应釜中加入339g的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯，并加入0.8g的对叔丁基邻苯二酚作阻聚剂，1.8g的三氟甲磺酸作催化剂，体系升温，然后控制温度在50℃以下，滴加3-羟基丙烯基磺酸锂溶液，滴加时间为50～60min，滴加结束后升温至85℃，继续反应15h；反应结束后用碳酸锂中和、过滤，蒸馏脱除溶剂、低沸物及过量的酯，得到目标产物的粗品。
将上述目标产物的粗品使用乙二醇二甲醚进行重结晶提纯，经过过滤、脱除溶剂、干燥后，得到含链状碳酸酯基的磺酸锂(Ⅲ-8)产品76.0g，总收率为56.3％，提纯后的产品纯度为99.5％。
【实施例3】
一种含环状碳酸酯基的磺酸锂(Ⅲ-14)的制备，包括以下步骤：
在配备搅拌器、冷凝器的反应釜中，加入88g的3,4-二羟基丁磺酸锂和300mL的溶剂乙腈，加热并控制体系温度在50℃左右，加入1.2g的甲醇锂作催化剂，缓慢滴加135g的碳酸二甲酯，滴加时间为30～40min，滴加结束后升温至75℃，继续反应12h，反应结束后过滤，蒸馏脱除溶剂、低沸物及过量的酯，得到目标产物的粗品。
将上述目标产物的粗品使用乙酸乙酯进行重结晶提纯，经过过滤、脱除溶剂、干燥后，得到含环状碳酸酯基的磺酸锂(Ⅲ-14)产品60.8g，总收率为60.2％，提纯后的产品纯度为99.6％。
【实施例4】
一种含链状碳酸酯基的磺酸钠(Ⅲ-19)的制备，包括以下步骤：
预先将74g的2-羟基乙磺酸钠溶于300mL的混合溶剂中配置成溶液，混合溶剂由体积比为7：3的乙腈和甲醇组成。在配备搅拌器、冷凝器的反应釜中，加入236g的碳酸二乙酯，并加入15g的大孔强碱性离子交换树脂作催化剂，控制体系温度在50℃左右，滴加2-羟基乙磺酸钠溶液，滴加时间为50～60min，滴加结束后体系升温至85℃，继续反应16h，反应结束后过滤，蒸馏脱除溶剂、低沸物及过量的酯，得到目标产物的粗品。
将上述目标产物的粗品使用碳酸二乙酯进行重结晶提纯，经过过滤、脱除溶剂、干燥后，得到含链状碳酸酯基的磺酸钠(Ⅲ-19)产品71.8g，总收率为65.3％，提纯后的产品纯度为99.8％。
【实施例5】
一种含链状酯基的磺酸钠(Ⅲ-25)的制备，包括以下步骤：
在配备搅拌器、冷凝器的反应釜中，加入88g的4-羟基丁磺酸钠、213g的2,2,2-三氟乙酸乙酯、400mL的异丙醇和350mL的氯仿，并加入10g的负载型活性分子筛作催化剂，反应温度80℃下反应18h，反应结束后过滤，蒸馏脱除溶剂、低沸物及过量的酯，得到目标产物的粗品。
将上述目标产物的粗品使用乙腈进行重结晶提纯，经过过滤、脱除溶剂、干燥后，得到含链状酯基的磺酸钠(Ⅲ-25)产品91.5g，总收率为67.3％，提纯后的产品纯度为99.6％。
【实施例6】
一种含环状碳酸酯基的磺酸钠(Ⅲ-29)，其制备工艺包括以下步骤：
在配备搅拌器、冷凝器的反应釜中，加入96g的3,4-二羟基丁磺酸钠和300mL的N,N-二甲基甲酰胺，并加入1.5g的酸性白土作催化剂，控制温度在55℃以下，滴加236g的碳酸二乙酯，滴加时间为30～35min，滴加结束后体系升温至85℃，继续反应22h，反应结束后过滤，蒸馏脱除溶剂、低沸物及过量的酯，得到目标产物的粗品。
将上述目标产物的粗品使用乙酸乙酯进行重结晶提纯，经过过滤、脱除溶剂、干燥后，得到含环状碳酸酯基的磺酸钠(Ⅲ-29)产品74.4g，总收率为68.3％，提纯后的产品纯度为99.8％。
综上，由实施例1-6可知，本发明提供的含酯基的磺酸盐的结构式中含有酯基和磺酸基，与电解液体系的配合性好，且制备工艺的条件温和、操作简单，且原料易得、成本低廉，制得的产品纯度高，均在99％以上，可应用于液态锂离子电池、液态钠离子电池或固态锂离子电池中，提高电池的综合性能。

Claims (10)

1.一种含酯基的磺酸盐，其结构通式为：式中，A为含有链状酯基或环状酯基的有机基团，R1为碳原子数1～20的烃基，M为锂离子或钠离子。
2.如权利要求1所述的含酯基的磺酸盐，其特征在于：所述的含酯基的磺酸盐的结构式为其中，R1为碳原子数1～20的烃基，R2为选自碳原子数1～6的烷基、烷氧基、烯基、烯氧基、炔基、炔氧基、芳烃基、芳烃氧基、含氟烃基或含氟烃氧基中的至少一种，M为锂离子或钠离子。
3.如权利要求2所述的含酯基的磺酸盐，其特征在于：所述的含酯基的磺酸盐选自下列结构式中的至少一种；其中，含双键的结构式Ⅲ-2、Ⅲ-5、Ⅲ-6、Ⅲ-7、Ⅲ-8、Ⅲ-9、Ⅲ-17、Ⅲ-20、Ⅲ-21、Ⅲ-22、Ⅲ-23、Ⅲ-24包括顺式和反式两种结构：
4.一种权利要求1所述的含酯基的磺酸盐的制备方法，其特征在于：将含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)与酯类化合物(化合物Ⅱ)进行酯交换反应，得到含酯基的磺酸盐(化合物Ⅲ)；反应式如下：
其中，B为含有羟基结构的有机基团，R1为碳原子数1～20的烃基，A为含有链状酯基或环状酯基的有机基团，M为锂离子或钠离子。
5.一种权利要求4所述的含酯基的磺酸盐的制备方法，其特征在于：所述的含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)选自2-羟基乙磺酸锂、2-羟基乙磺酸钠、3-羟基丙磺酸锂、3-羟基丙磺酸钠、3-羟基丙烯基磺酸锂、3-羟基丙烯基磺酸钠、4-羟基丁磺酸锂、4-羟基丁磺酸钠、3,4-二羟基丁磺酸锂、3,4-二羟基丁磺酸钠、4,5-二羟基戊磺酸锂或4,5-二羟基戊磺酸钠中的至少一种；所述的酯类化合物(化合物Ⅱ)的结构通式为其中，R2选自碳原子数1～6的烷基、烷氧基、烯基、烯氧基、炔基、炔氧基、芳烃基、芳烃氧基、含氟烃基或含氟烃氧基中的至少一种，R3选自碳原子数1～6的烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳烃氧基或含氟烃氧基中的至少一种；所述的酯交换反应中添加催化剂。
6.如权利要求5所述的含酯基的磺酸盐的制备工艺，其特征在于：所述的酯类化合物(化合物Ⅱ)选自丙酸甲酯、碳酸二烯丙酯、苯甲酸甲酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二(三氟甲基)碳酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、碳酸二苯酯、异丙基碳酸甲酯、(2,2,2-三氟乙基)碳酸甲酯、2,2,2-三氟乙酸甲酯、2,2,2-三氟乙酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、3-丁烯酸甲酯或3-丁炔酸乙酯中的至少一种；所述的催化剂选自烷氧基锂、烷氧基钠、碱性离子交换树脂、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、钛酸酯、分子筛负载型催化剂、酸性白土、酸性离子交换树脂或固体超强酸中的至少一种。
7.如权利要求4所述的含酯基的磺酸盐的制备工艺，其特征在于：含一元醇或多元醇羟基结构的磺酸盐(化合物Ⅰ)与酯类化合物(化合物Ⅱ)的摩尔比为1:2～30，反应温度为-10℃～150℃，反应时间为0.5～72小时；反应结束后得到的含酯基的磺酸盐粗品采用过滤、离心、萃取、蒸馏、重结晶或干燥中的至少一种工艺进行提纯，得到纯度≥99％的含酯基的磺酸盐。
8.如权利要求1-3中任一项所述的含酯基的磺酸盐可应用于液态锂离子电池中，其特征在于：所述的含酯基的磺酸盐为含酯基的磺酸锂，该含酯基的磺酸锂与锂基电解质或电解液添加剂中的至少一种组合使用，或者作为主盐单独使用，用作液态锂离子电池的电解液添加剂、正极材料添加剂、负极材料添加剂或隔膜材料添加剂；其中，所述的锂基电解质包括但不限于六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂、双草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸硼酸锂、双草酸二氟磷酸锂或二氟磷酸锂中的至少一种。
9.如权利要求1-3中任一项所述的含酯基的磺酸盐可应用于液态钠离子电池中，其特征在于：所述的含酯基的磺酸盐为含酯基的磺酸钠，该含酯基的磺酸钠与钠基电解质或电解液添加剂中的至少一种组合使用，或者作为主盐单独使用，用作液态钠离子电池的电解液添加剂、正极材料添加剂、负极材料添加剂或隔膜材料添加剂；其中，所述的钠基电解质包括但不限于六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲基磺酰亚胺)钠、三氟甲烷磺酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、偏硼酸钠或二氟草酸硼酸钠中的至少一种。
10.如权利要求1-3中任一项所述的含酯基的磺酸盐可应用于固态锂离子电池中，其特征在于：所述的含酯基的磺酸盐为含酯基的磺酸锂。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR877455A (fr) * 1939-01-28 1942-12-08 Ig Farbenindustrie Ag Produits de condensation et procédé de préparation de ces produits
FR1152999A (fr) * 1956-06-29 1958-02-27 Saint Gobain Procédé de purification de l'anhydride maléique
US2875122A (en) * 1955-05-06 1959-02-24 Monsanto Chemicals Fungicide
US3033833A (en) * 1957-03-25 1962-05-08 Dow Chemical Co Hydrophilic interpolymers of polymerizable ethylenically unsaturated compounds and sulfo esters of alpha-methylene carboxylic acids
EP0273679A2 (en) * 1986-12-29 1988-07-06 EASTMAN KODAK COMPANY (a New Jersey corporation) Improved method for effecting enzymatic reactions and an enzymatic reactor useful therein
US6054596A (en) * 1998-03-19 2000-04-25 Daicel Chemical Industries, Ltd. Process for producing cyclic carbonic esters
CN103819378A (zh) * 2012-11-19 2014-05-28 锦湖石油化学株式会社 光酸发生剂及含有它的抗蚀剂组合物
CN105131875A (zh) * 2015-08-26 2015-12-09 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池用水性粘合剂、制备方法及其用途
JP2017147173A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
CN108023063A (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 中国石油化工股份有限公司 浆料组合物及其制备方法和电池负极以及锂离子电池
CN109097008A (zh) * 2018-08-09 2018-12-28 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 无土相高密度饱和盐水钻井液用降滤失剂及其制备方法
CN113097566A (zh) * 2021-04-01 2021-07-09 山东海科新源材料科技股份有限公司 含磺化侧链的酰亚胺类添加剂、电解液及其锂离子电池
CN113582885A (zh) * 2021-08-30 2021-11-02 南京克米斯璀新能源科技有限公司 一种烷基磺酸钠的生产方法
JP2022016033A (ja) * 2020-07-10 2022-01-21 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用被覆正極活物質及びリチウムイオン電池
CN114436908A (zh) * 2020-10-20 2022-05-06 上海漫关越水处理有限公司 高延伸率的芳叔烷基醚双烯二氟甲基磺酸锂离子膜化合物

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR877455A (fr) * 1939-01-28 1942-12-08 Ig Farbenindustrie Ag Produits de condensation et procédé de préparation de ces produits
US2875122A (en) * 1955-05-06 1959-02-24 Monsanto Chemicals Fungicide
FR1152999A (fr) * 1956-06-29 1958-02-27 Saint Gobain Procédé de purification de l'anhydride maléique
US3033833A (en) * 1957-03-25 1962-05-08 Dow Chemical Co Hydrophilic interpolymers of polymerizable ethylenically unsaturated compounds and sulfo esters of alpha-methylene carboxylic acids
EP0273679A2 (en) * 1986-12-29 1988-07-06 EASTMAN KODAK COMPANY (a New Jersey corporation) Improved method for effecting enzymatic reactions and an enzymatic reactor useful therein
US6054596A (en) * 1998-03-19 2000-04-25 Daicel Chemical Industries, Ltd. Process for producing cyclic carbonic esters
CN103819378A (zh) * 2012-11-19 2014-05-28 锦湖石油化学株式会社 光酸发生剂及含有它的抗蚀剂组合物
CN105131875A (zh) * 2015-08-26 2015-12-09 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池用水性粘合剂、制备方法及其用途
JP2017147173A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
CN108023063A (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 中国石油化工股份有限公司 浆料组合物及其制备方法和电池负极以及锂离子电池
CN109097008A (zh) * 2018-08-09 2018-12-28 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 无土相高密度饱和盐水钻井液用降滤失剂及其制备方法
JP2022016033A (ja) * 2020-07-10 2022-01-21 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用被覆正極活物質及びリチウムイオン電池
CN114436908A (zh) * 2020-10-20 2022-05-06 上海漫关越水处理有限公司 高延伸率的芳叔烷基醚双烯二氟甲基磺酸锂离子膜化合物
CN113097566A (zh) * 2021-04-01 2021-07-09 山东海科新源材料科技股份有限公司 含磺化侧链的酰亚胺类添加剂、电解液及其锂离子电池
CN113582885A (zh) * 2021-08-30 2021-11-02 南京克米斯璀新能源科技有限公司 一种烷基磺酸钠的生产方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"CAS号78506-40-8等", 《STN REGISTRY数据库》, 16 November 1984 (1984-11-16), pages 1 - 2 *
"CAS号78506-40-8等", STN REGISTRY数据库, 16 November 1984 (1984-11-16), pages 1 - 2 *

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