作为锂基电池组用电解质添加剂的烷基苯甲酸酯衍生物制造技术

本发明专利技术涉及一种含有至少一种式(I)化合物的电解质组合物，其中R1选自C1‑C10烷基且R2选自O(C1‑C10烷基)、OC(O)(C1‑C10烷基)、OC(O)O(C1‑C10烷基)、OS(O)2(C1‑C10烷基)和S(O)2O(C1‑C10烷基)，其中C1‑C10烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1‑C10烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种包含至少一种式(I)化合物的电解质组合物：其中R1和R2如下所定义，涉及它们在电化学电池用电解质组合物中作为过度充电保护添加剂的用途以及包含该类电解质组合物的电化学电池。储存电能是仍然让人越来越感兴趣的主题。电能的有效储存允许在有利时产生电能并在需要时使用电能。二次电化学电池由于其可再充电性而非常适合该目的。二次锂电池组对于能量储存特别令人感兴趣，因为它们由于锂的原子量小且电离能大而提供高能量密度并且已经广泛用作许多便携式电子产品如手提电话、笔记本电脑、迷你相机等的电源。若锂离子电池组例如因充电站缺陷而充电超过其标称电压，则电池组倾向于变热，这在最坏的情况下导致热击穿。因为锂离子电池组通常包含可燃组分如电解质组合物或阳极，过度充电时产生的热可能导致着火。处理该安全性危险的一种可能是加入永久终止电池操作的过度充电保护添加剂。该类添加剂通常为在阴极处聚合而释放气体的芳族化合物如联苯和环己基苯。所得聚合物隔离阴极以防进一步过度充电，而该气体激活电流中断装置(S.S.Zhang，Journal of Power Sources 2006，1621379-1394)。EP 1 335 445公开了作为当电池组过度充电时在电解质中氧化聚合的电解质添加剂的芳族化合物组合。然而，开发新的阴极活性材料以允许在更高电压下使用锂离子电池组要求过度充电保护添加剂在更高电压下也有效。本专利技术的目的是提供替代过度充电保护添加剂，优选提高锂离子电池组的安全性，尤其是其在更高电压下的过度充电保护效力。同时，包含所述过度充电保护添加剂的锂离子电池组应显示出高电化学性能。该目的由一种包含至少一种式(I)化合物的电解质组合物实现：其中R1选自C1-C10烷基；以及R2选自O(C1-C10烷基)、OC(O)(C1-C10烷基)、OC(O)O(C1-C10烷基)、OS(O)2(C1-C10烷基)和S(O)2O(C1-C10烷基)；其中C1-C10烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C10烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。该问题进一步由式(I)化合物在电解质组合物中作为过度充电保护添加剂的用途以及包含该电解质组合物的电化学电池解决。与已知的过度充电保护剂联苯相比，通式(I)的化合物对过度充电保护具有更高的起始电势值，而对该电池的循环性能没有不希望的影响。本文所用术语“C1-C10烷基”是指具有一个自由价键和1-10个碳原子的直链或支化饱和烃基并且例如包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、2,2-二甲基丙基、正己基、异己基、2-乙基己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、正癸基等。优选C1-C6烷基，更优选C1-C4烷基，最优选甲基、乙基以及正丙基和异丙基。在下文中详细描述式(I)化合物。R1选自C1-C10烷基，其中C1-C10烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C10烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代，更优选R1选自C1-C6烷基，其中C1-C6烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C6烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。R1的实例为甲基、乙基、异丙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基和2-乙氧基乙基，优选R1为甲基。R2选自O(C1-C10烷基)、OC(O)(C1-C10烷基)、OC(O)O(C1-C10烷基)、OS(O)2(C1-C10烷基)和S(O)2O(C1-C10烷基)，其中C1-C10烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C10烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。优选R2选自O(C1-C6烷基)、OC(O)(C1-C6烷基)、OC(O)O(C1-C6烷基)、OS(O)2(C1-C6烷基)和S(O)2O(C1-C6烷基)，其中C1-C6烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C6烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。R2的实例是烷氧基，如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、2-甲氧基乙氧基和2-乙氧基乙氧基；羧酸根如甲酸根、乙酸根、1-丙酸根和1-丁酸根；碳酸根如甲基碳酸根、乙基碳酸根、正丙基碳酸根和正丁基碳酸根；以及烷基磺酸根如甲基磺酸根、乙基磺酸根、正丙基磺酸根和正丁基磺酸根。根据本专利技术的一个实施方案，本专利技术电解质组合物包含至少一种式(I)化合物，其中R1选自C1-C10烷基且R2选自O(C1-C10烷基)，优选R1选自C1-C6烷基且R2选自O(C1-C6烷基)并且其中烷基可以被一个或多个F取代并且其中烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。实例是2-甲氧基苯甲酸甲酯。根据本专利技术的另一实施方案，该电解质组合物包含至少一种式(I)化合物，其中R1选自C1-C10烷基且R2选自OC(O)(C1-C10烷基)，优选R1选自C1-C6烷基且R2选自OC(O)(C1-C6烷基)并且其中烷基可以被一个或多个F取代并且其中烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。实例是乙酰水杨酸甲酯。根据本专利技术的另一实施方案，该电解质组合物包含至少一种式(I)化合物，其中R1选自C1-C10烷基且R2选自OC(O)O(C1-C10烷基)，优选R1选自C1-C6烷基且R2选自OC(O)O(C1-C6烷基)并且其中烷基可以被一个或多个F取代并且其中烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。根据本专利技术的另一实施方案，本专利技术电解质组合物包含至少一种式(I)化合物，其中R1选自C1-C10烷基且R2选自OS(O)2(C1-C10烷基)和S(O)2O(C1-C10烷基)，优选R1选自C1-C6烷基且R2选自OS(O)2(C1-C6烷基)和S(O)2O(C1-C6烷基)并且其中烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C6烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。例如，本专利技术电解质组合物可以含有至少一种选自乙酰水杨酸甲酯和2-甲氧基苯甲酸甲酯的式(I)化合物。至少一种式(I)化合物在本专利技术电解质组合物中的浓度基于该电解质组合物的总重量通常为0.1-20重量％，优选1-10重量％，更优选2-5重量％。式(I)化合物：其中R1选自C1-C10烷基；以及R2选自O(C1-C10烷基)、OC(O)(C1-C10烷基)、OC(O)O(C1-C10烷基)、OS(O)2(C1-C10烷基)和S(O)2O(C1-C10烷基)；其中C1-C10烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C10烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代，包括上文作为优选描述的化合物，可以在电解质组合物中用作过度充电保护添加剂。因此，本专利技术的另一目的是上述式(I)化合物在电解质组合物中作为过度充电保护添加剂的用途。因此，当将式(I)化合物在电解质组合物中用作过度充电保护添加剂时，典型浓度基于该电解质组合物的总重量为0.1-20重量％，优选1-10重量％，最优选2-5重量％。该电解质组合物用于电化学电池中，优选用于锂电池组中，最优选用于锂离子电池组中。本专利技术电解质组合物可以含有至少一种其他添加剂。该其他添加剂可以选自形成SEI的添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有至少一种式(I)化合物的电解质组合物：其中R1选自C1‑C10烷基；以及R2选自O(C1‑C10烷基)、OC(O)(C1‑C10烷基)和OC(O)O(C1‑C10烷基)；其中C1‑C10烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1‑C10烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 EP 14165148.91.一种含有至少一种式(I)化合物的电解质组合物：其中R1选自C1-C10烷基；以及R2选自O(C1-C10烷基)、OC(O)(C1-C10烷基)和OC(O)O(C1-C10烷基)；其中C1-C10烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C10烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。2.根据权利要求1的电解质组合物，其中R1选自C1-C6烷基且R2选自O(C1-C6烷基)，其中C1-C6烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C6烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。3.根据权利要求1的电解质组合物，其中R1选自C1-C6烷基且R2选自OC(O)(C1-C6烷基)，其中C1-C6烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C6烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。4.根据权利要求1的电解质组合物，其中R1选自C1-C6烷基且R2选自OC(O)O(C1-C6烷基)，其中C1-C6烷基可以被一个或多个F取代并且其中C1-C6烷基的一个或多个不直接与O键合的CH2基团可以被O替代。5.根据权利要求1的电解质组合物，其中所述至少一种式(I)化合物选自乙酰水杨酸甲酯和2-甲氧基苯甲酸甲酯。6.根据权利要求1-5中任一项的电解质组合物，其中所述至少一种式(I)化合物在所述电解质组合物中的浓度基于所述电解质组合物的总重量为0.1-20重量％。7.根据权利要求1-6中任一项的电解质组合物，其中所述电解质组合物含有至少一种其他添加剂。8.根据权利要求1-7中任一项的电解质组合物，其中所述电解质组合物含有至少一种形成SEI的添加剂和/或至少一种额外的过度充电保护添加剂。9.根据权利要求1-8中任一项的电解质组合物，其中所述电解质组合物含有至少一种选自如下的形成SEI的添加剂：碳酸亚乙烯酯及其衍生物、氟代碳酸亚乙酯及其衍生物、丙烷磺内酯及其衍生物、亚硫酸亚乙酯及其衍生物、包含草酸根的化合物以及含有式(II)的阳离子和选自如下的阴离子的离子化合物：其中X为CH2或NR’，R3选自C1-C6烷基，R4选自-(CH2)u-SO3-(CH2)v-R”，-SO3-为-O-S(O)2-或-S(O)2-O-，u为1-8的整数以及其中-(CH2)u-亚烷基链的一个或多个不与N原子和/或SO3基团直接键合的CH2基团可以被O替代并且其中-(CH2)u-亚烷基链的两个相邻CH2基团可以被C-C双键替代，v为1-4的整数，R’选自C1-C6烷基，R”选自可以含有一个或多个F的C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C2-C20炔基、C6-C12芳基和C6-...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·施米茨，D·菲尔斯特，L·孟泰戈，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE