Imidazole derivatives for Li-ion batteries

Abstract

V rámci této diplomové práce byla věnována pozornost historii, přípravě a využití organických lithných solí na bázi dusíkatých heterocyklických sloučenin imidazolu a jejich aplikaci v elektrolytických systémech Li-iontových baterií. V praktické části byla provedena optimalizace syntézy benchmarkového derivátu HTDI (9) a byl následně vypracován nový bezvodý postup přípravy jeho lithné soli LiTDI (1) za pomoci roztoku lithného alkoholátu. Vedle LiTDI bylo navrženo dalších třináct strukturně příbuzných organických sloučenin a byla syntetizována odpovídající lithná sůl. Pozornost byla dále věnována čistícím technikám lithných solí a stanovení disociačních konstant výchozích kyselin v bezvodých polárních rozpouštědlech. V neposlední řadě byly provedeny testy rozpustnosti připravených solí v simulovaném prostředí Li-ion elektrolytu. Připravené kyseliny a lithné soli byly studovány prostřednictvím NMR, hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením a UV/Vis spektroskopie.This diploma work focuses on the history, preparation and use of organic lithium salts based on nitrogen heterocyclic compounds, especially imidazole, and their application in Li-ion battery electrolytic systems. An optimization of the synthesis of HTDI (9) benchmark derivative has been carried out and a new procedure for anhydrous preparation of its lithium salt LiTDI (1), using lithium alcoholate solution, was subsequently developed. Besides LiTDI, thirteen new structurally related organic compounds were designed, and their corresponding lithium salts were synthetized. Further efforts were focused on purification of organic lithium salts and determination of dissociation constants of the starting acids in anhydrous polar solvents. A solubility of the prepared lithium salts was screened in a model Li-ion electrolyte environment. The synthesized acids and lithium salts were studied through NMR, high resolution mass spectrometry and UV/Vis spectroscopy.Fakulta chemicko-technologickáDiplomant přednesl cca 15 min. přednášku na téma své diplomové práce s názvem "Deriváty imidazolu pro Li-iontové baterie". Po přečtení posudku školitele a oponenta se diplomant vyjádřil k dotazům oponentského posudku. K obhajobě práce byly vzneseny následující dotazy: doc. Ing. Pavel DRABINA, Ph.D.: Co bylo standardem pro lithné soli na1H NMR? prof. Ing. Jiří HANUSEK, Ph.D.: Je z literatury známá také náhrada -CN skupiny na imidazolu, neuvažovali jste také o tomto? prof. Ing. Miloš SEDLÁK, DrSc.: Používají se v bateriích kromě karbonátů i jiná rozpouštědla? doc. Ing. Jiří VÁŇA, Ph.D.: Jaká je korelace mezi NMR lithnými soli a chemickými posuny?Dokončená práce s úspěšnou obhajobo