作为锂离子电池中电解质的添加剂的环氧乙烷基衍生物制造技术

本发明专利技术涉及电解质组合物(A)，其包含：(i)至少一种非质子有机溶剂；(ii)至少一种导电盐；(iii)至少一种式(I)化合物，和(iv)任选至少一种其它添加剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】作为裡离子电池中电解质的添加剂的环氧乙烷基衍生物本专利技术设及电解质组合物(A)，其包含： (i)至少一种非质子有机溶剂； (ii)至少一种导电盐； (iii)至少一种式(I)化合物： 其中： Ri、R2、R3、R4、R5和R6如下文中定义，和 [000引（iv)任选至少一种其它添加剂。 本专利技术进一步设及式（I)化合物作为电化电池中电解质的添加剂的用途，和包含 上述电解质组合物(A)、至少一个包含至少一种阴极活性材料的阴极(B)和至少一个包含至 少一种阳极活性材料的阳极(C)的电化电池。 蓄电池，例如铅蓄电池和儀-儒蓄电池是几十年来已知的。然而，已知的铅蓄电池 和儀-儒蓄电池具有W下缺点：相当低的能量密度和存储效应，运降低铅蓄电池和儀-儒蓄 电池的可再充电性W及因此的使用寿命。 通常还称为裡离子电池的裡离子蓄电池用作备选物。它们提供比基于铅或相当稀 有的重金属的蓄电池更高的能量密度。 由于许多裡离子电池使用金属裡或氧化态0的裡，或者产生它作为中间体，它们水 敏感的。此外，所用导电盐，例如LiFPs在长期操作期间为水敏感的。因此，水不是裡离子电 池中所用裡盐的可用溶剂。而是，有机碳酸盐、酸、醋和离子液体用作足够极性溶剂。多数现 有技术裡离子电池通常不包含单一溶剂，而是不同有机非质子溶剂的溶剂混合物。 在裡离子电池的充电和放电期间，在不同的电池电势下发生各种反应。已知在裡 离子电池的首次充电过程期间，通常在阳极上形成膜。该膜通常称为固体电解质界面 (SEI) "SEI是裡离子可透的并且保护电解质W防与阳极直接接触，反之亦然。它通过电解质 组合物的组分，如溶剂，例如碳酸盐、醋和酸W及阳极表面上的导电盐还原分解而形成，如 果阳极活性材料为含碳材料如石墨的话尤其如此。存在于电池的一定量的裡不可逆地被消 耗用于形成SEI，并且不能置换。降低不可逆地消耗的裡的量的一种可能性是加入容易在阳 极上通过还原而分解，由此在阳极表面上形成膜的合适化合物。一种尤其合适的化合物为 碳酸亚乙締醋，参见例如EP 0 683 587 Bl和US 6,413,678 B1。碳酸亚乙締醋在裡离子电 池中在石墨阳极上形成合适的SEI。 其它成膜添加剂是已知的，尤其是环氧乙烷基衍生物，如US 2009/0035656 Al所 述，所述文件公开了作为成膜添加剂用于裡电池的电解质的缩水甘油基酸化合物。 然而，仍需要增强二次电池的寿命，并且需要导致二次电化电池的延长寿命和循 环稳定性的电解质添加剂。 本专利技术的目的是提供导致电化电池，特别是裡离子电池的改进寿命的电解质组合 物。本专利技术的另一目的是提供具有高能量密度和/或较高操作电压且具有良好性能特性和 长寿命的电化电池，特别是裡离子电池。 该目的通过电解质组合物(A)实现，其包含： (i)至少一种非质子有机溶剂； (ii)至少一种导电盐； (iii)至少一种式(I)化合物： 其中； Ri 选自 0(0)0护、(：(0)(：(0)0护、5(0)2护、5(0)20护、（(：出)3502((：出)*护、口(0)(0护)护和 P(0)(0R7)2; R2选自H、F、&-C6烷基、C3-C6 (杂）环烷基、C2-C6締基、C3-C6 (杂）环締基、C2-C6烘基、 Cs-C7(杂）芳基、C6-C13芳烷基，其中烷基、（杂）环烷基、芳烷基、締基、（杂）环締基、烘基和 (杂)芳基可被一个或多个取代基取代，所述取代基选自F、CN、Ci-Cs烷基、C3-C6 (杂)环烷基、 C2-C6 締基、Cs-C7(杂）芳基、0R8、C(0)r8、C(0)0R8、0C(0)r8、0C(0)0R8、0C(0)C(0)0R8、S(0)20R8 和 0S(0)2R8; R3和R4相互独立地选自H、F、C广Cs烷基、C3-C6 (杂）环烷基、C2-C6締基、C3-C6 (杂）环 締基、C2-C6烘基、Cs-C7(杂）芳基、C6-C13芳烷基，其中烷基、（杂)环烷基、締基、（杂)环締基、 烘基、（杂)芳基和芳烷基可被选自F、CN和任选氣化环氧乙烷基的一个或多个取代基取代； R5和R6相互独立地选自H、C广Cs烷基、C3-C6 (杂）环烷基、C2-C6締基、C3-C6 (杂）环締 基、C2-C6烘基、Cs-C?(杂）芳基、C6-C13芳烷基，其中烷基、（杂)环烷基、芳烷基、締基、（杂)环 締基、烘基和(杂)芳基可被选自F、CN和任选氣化环氧乙烷基的一个或多个取代基取代； R7选自C广Cs烷基、C3-C6 (杂）环烷基、C2-C6締基、C3-C6 (杂佩締基、C2-C6烘基、Cs-C? (杂)芳基和C6-C13芳烷基，其中烷基、（杂)环烷基、芳烷基、締基、（杂)环締基、烘基和(杂)芳 基可被一个或多个取代基取代，所述取代基选自F、CN、扣-Cs烷基、C2-C6締基、Cs-C7(杂）芳 基、01?9、0(：(0)1?9、(：(0)1?9、(：(0)01?9、0(：(0)01?9、0(：(0)(：(0)01?9、5(0)201?9、05(0)21?9，和可被一个 或多个取代基取代的C3-C6(杂）环烷基，所述取代基选自C广Cs烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C6 締基、C3-C6 (杂佩締基、C2-C6烘基、C5-C7 (杂）芳基、Cs-Cu芳烷基，其中烷基、（杂）环烷基、芳 烷基、締基、（杂)环締基、烘基和(杂)芳基可被选自F、CN和任选氣化环氧乙烷基的一个或多 个取代基取代；[002引 R8和R9相互独立地选自H、C广Cs烷基、C3-C6 (杂）环烷基、C2-C6締基、C3-C6 (杂）环締 基、C2-C6烘基、C5-C7 (杂）芳基、C6-C13芳烷基，其中烷基、（杂)环烷基、芳烷基、締基、（杂)环 締基、烘基和(杂)芳基可被选自F、CN和任选氣化环氧乙烷基的一个或多个取代基取代； S和t相互独立地为1、2或3;和 (iv)任选至少一种其它添加剂。 该问题进一步通过至少一种式（I)化合物作为电化电池中电解质的添加剂的用 途；W及通过包含如上所述电解质组合物(A)、至少一个包含至少一种阴极活性材料的阴极 (B)和至少一个包含至少一种阳极活性材料的阳极(C)的电化电池解决。 通式（I)化合物显示出高还原电势，运表明它们适用作在二次电化电池的阳极上 形成膜的添加剂。包含至少一种非质子有机溶剂或其混合物、至少一种导电盐铅和至少一 种通式(I)化合物的裡离子二次电池用电解质显示出良好的内部电阻值和循环期间非常小 的容量保持力降低。 本专利技术电解质组合物(A)优选在工作条件下为液体;更优选它在1己和25°C下为液 体，甚至更优选电解质组合物在1己和-15°C下为液体，特别是电解质组合物在1己和-30°C 下为液体，甚至更优选电解质组合物在1己和-50°C下为液体。 电解质组合物(A)包含至少一种非质子有机溶剂(i)，优选至少两种非质子有机溶 剂(i)。根据一个实施方案，电解质组合物(A)可包含达10种非质子有机溶剂(i)。 至少一种非质子有机溶剂（i)优选选自： (a)环状和无环有机碳酸醋，其可W为部分面化的， (b)二-打-Cl偏基酸，其可W为部分面化的， (C)二-打-C4烷基-C2-C6亚烷基酸和聚酸，其可W为部本文档来自技高网...

【技术保护点】
电解质组合物(A)，其包含：(i)至少一种非质子有机溶剂；(ii)至少一种导电盐；(iii)至少一种式(I)化合物：其中：R1选自C(O)OR7、C(O)C(O)OR7、S(O)2R7、S(O)2OR7、(CH2)sSO2(CH2)tR7、P(O)(OR7)R7和P(O)(OR7)2；R2选自H、F、C1‑C6烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6(杂)环烯基、C2‑C6炔基、C5‑C7(杂)芳基、C6‑C13芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、芳烷基、烯基、(杂)环烯基、炔基和(杂)芳基可被一个或多个取代基取代，所述取代基选自F、CN、C1‑C6烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C6烯基、C5‑C7(杂)芳基、OR8、C(O)R8、C(O)OR8、OC(O)R8、OC(O)OR8、OC(O)C(O)OR8、S(O)2OR8和OS(O)2R8；R3和R4相互独立地选自H、F、C1‑C6烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6(杂)环烯基、C2‑C6炔基、C5‑C7(杂)芳基、C6‑C13芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、(杂)环烯基、炔基、(杂)芳基和芳烷基可被选自F、CN和任选氟化环氧乙烷基的一个或多个取代基取代；R5和R6相互独立地选自H、C1‑C6烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6(杂)环烯基、C2‑C6炔基、C5‑C7(杂)芳基、C6‑C13芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、芳烷基、烯基、(杂)环烯基、炔基和(杂)芳基可被选自F、CN和任选氟化环氧乙烷基的一个或多个取代基取代；R7选自C1‑C6烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6(杂)环烯基、C2‑C6炔基、C5‑C7(杂)芳基和C6‑C13芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、芳烷基、烯基、(杂)环烯基、炔基和(杂)芳基可被一个或多个取代基取代，所述取代基选自F、CN、C1‑C6烷基、C2‑C6烯基、C5‑C7(杂)芳基、OR9、OC(O)R9、C(O)R9、C(O)OR9、OC(O)OR9、OC(O)C(O)OR9、S(O)2OR9、OS(O)2R9，和可被一个或多个取代基取代的C3‑C6(杂)环烷基，所述取代基选自F、C1‑C6烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6(杂)环烯基、C2‑C6炔基、C5‑C7(杂)芳基、C6‑C13芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、芳烷基、烯基、(杂)环烯基、炔基和(杂)芳基可被选自F、CN和任选氟化环氧乙烷基的一个或多个取代基取代；R8和R9相互独立地选自H、C1‑C6烷基、C3‑C6(杂)环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6(杂)环烯基、C2‑C6炔基、C5‑C7(杂)芳基、C6‑C13芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、芳烷基、烯基、(杂)环烯基、炔基和(杂)芳基可被选自F、CN和任选氟化环氧乙烷基的一个或多个取代基取代；s和t相互独立地为1、2或3；和(iv)任选至少一种其它添加剂。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·波尔塔加西亚，F·F·切斯诺，M·施密特，D·里德尔，D·施罗德，J·H·特莱斯，A·加祖赫，S·赫尔佐克，A·科斯特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE