[发明专利]有机多硫化物以及其盐的制造

说明书

技术领域

本发明涉及对于制备有机多硫化物和其盐有用的方法，包括不要求使用溶剂和/或催化剂以及可以在相对低温下进行的方法。

背景技术

有机多硫化物包括含有至少一个键合到多硫化物链(-S_n-，其中n是大于1的整数)的第一硫原子上的有机基团如烃基的多硫化物，其中该多硫化物链的末端硫原子被氢原子取代(以提供硫醇，-S-H)。此类多硫化物也可以被称为有机多硫醇。此类有机多硫化物的盐也是已知的，其中该末端硫醇基团的氢原子被阳离子物种如Li⁺替代。此类化合物也可以被称为有机多硫醇盐。盐的阳离子部分可以是碱金属阳离子、碱土金属阳离子、其他金属阳离子、铵(例如，季铵)或鏻(例如，季鏻)或类似物。此类有机多硫化物和有机多硫化物盐已知是对于各种应用有用的材料，这些应用包括例如作为电池的部件(参见WO 2013/155038，出于所有目的将其披露内容通过引用以其全文结合在此)。因此，实际的、有效的用于制造有机多硫化物和有机多硫化物的盐的方法的开发将具有很大商业利益。特别地，所希望的是避免需要使用会总体上增加生产成本的高温、溶剂和/或催化剂的合成方法。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种生产有机多硫化物和/或其盐的方法，其中该方法包括将有机单硫化物(和/或其盐)与元素硫混合的步骤，该混合在不大于95℃的温度下并且于不存在任何加入的液相下进行持续对于生产该有机多硫化物和/或其盐有效的时间。在本发明的上下文中，“于不存在任何添加的液相下”意思是进行该混合而没有任何附加的组分(如溶剂)以足以形成不连续液相的量加入(例如，这些反应物中的一种或多种的至少一部分溶解于其中的溶液)。然而，可以存在较少的或痕量的溶剂或在该混合温度下为液体的其他化合物。此外，有可能在混合时这些最初固体反应物相互作用以形成液相，但是这种液相在本发明的上下文中不被看作添加的液相。

在一个实施例中，该有机多硫化物或其盐可以对应于通式(I)：

R-[-S_n-M]_p(I)

其中n是大于1的整数，p是至少1的整数，R是含有从1至25个碳原子并且任选地还含有一个或多个氢原子和/或一个或多个杂原子(包括构成官能团的一部分的杂原子)的有机部分，并且M是带有形式正电荷(其中该多硫化物链–S_n-的末端S原子带有形式负电荷)的元素或部分；

并且其中该有机单硫化物或其盐对应于通式(II)：

R-[-S-M]_p(II)

其中R、p和M具有与在通式(I)中相同的含义。

在一个实施例中，R可以含有至少一个选自由N、O、S、Se、P和卤素组成的组的杂原子。在本发明的不同实施例中，p的值可以是1、2或3或者甚至大于3。在本发明的不同方面中，M可以选自下组，该组由以下各项组成：H、金属(例如，Li、Na、K、1/2Ca)、鏻(例如，季鏻)和铵(例如，季铵)。在本发明的另外的方面，该有机单硫化物对应于通式(III)：

R-S-R’(III)

其中R和R’是彼此相同或不同的并且各自是含有从1至25个碳原子并且任选地还含有一个或多个氢原子和/或一个或多个杂原子的有机部分。

该方法的混合步骤可以例如使用选自下组的至少一种装置进行，该组由以下各项组成：研钵和研棒、干混装置、干粉末掺混机、水平干粉末混合器、旋转批式混合器、带式掺混机、桨式掺混机、滚筒式掺混机、立式掺混机、圆筒掺混机、球磨机、棒磨机、磨辊、硅石磨机、搅拌磨机、喷磨机、振动磨机、锤式磨机、盘式磨机、随机轨道混合器磨机、磨碎机、小介质磨机、搅拌式介质磨机以及搅拌介质磨机。该混合可以包括研磨或碾磨这些反应物(该有机单硫化物或其盐以及元素硫)。该混合可以于不存在溶剂下、于不存在催化剂下、或于不存在溶剂和催化剂二者下进行。根据本发明的一方面，该混合可以在0℃至95℃的温度下进行。

在某些实施例中，该方法可以额外地产生为无机多硫化物盐的副产物。

通过本发明还提供了通过在此描述的一种或多种方法获得的有机多硫化物或其盐。这些组合物可以反而是更大的体系(例如，电化学电池或蓄电池)的部件，其中通过在此描述的方法制备的组合物被用作电极的组分之一或作为任何电解质的组分。

具体实施方式