用于锂离子电池组的过充电保护电解质添加剂制造技术

本发明专利技术涉及一种改善过充电保护的锂离子电池组的电解质组合物。特别地，本发明专利技术涉及一种电解质组合物，其包含(a)通式(I)的化合物和(b)至少两种通式(II)的化合物，其中定义在说明书中给出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术属于可用于电池组如锂离子电池组的电解质中的过充电保护添加剂的领域。电池组，特别是锂离子电池组是目前最有前景的用于移动应用如便携式电子设备、电动工具或电动交通工具的储能方式。如果锂离子电池组以超过其标称电压充电(例如由于充电站中的缺陷)，则电池组往往加热，在最坏的情况下，这可导致热失控。由于锂离子电池组通常包含可燃组分如电解质或阳极，过充电时产生的热量可导致引燃。存在数种管控该安全危害的方式。EP1335445公开了作为电解质添加剂的芳族化合物组合，其在电池组过充电时在电解质中氧化聚合。然而，对日益提高的安全要求而言，该效果仍不够好。本专利技术的目的是提高锂离子电池组的安全性，特别是其过充电保护功效。同时，其目的是获得具有高电化学性能的锂离子电池组。这些目的通过一种电解质组合物实现，其包含：(a)通式(I)的化合物：其中：R11为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基，除非该亚甲基与氮原子直接键接，X为其中R13为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基，除非该亚甲基与氧原子键接，A为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的亚烃基，除非该亚甲基与氮原子直接键接，和/或其可包含一个或多个双键，Y为CH2、O、S或NR14，其中R14为烷基，Z为衍生自草酸、乙醇酸、1,2-二羟基乙烷、丙二酸、3-羟基丙酸或1,3-二羟基丙烷的双齿基团，其中所述双齿基团经由其两个氧原子与M键接，p为0-3的整数，M为B或P，R12为F、Cl、Br、I、可部分或完全卤化的烷基、可部分或完全卤化的烷氧基或可部分或完全卤化的酰氧基，q为0-6的整数，和(b)通式(II)的化合物其中R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立地为H、F、Cl、Br、I；可被一个或多个卤原子取代和/或其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基；或可被卤素取代的芳基和/或被可各自独立地被一个或多个卤原子取代和/或其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基取代的芳基。本专利技术还涉及本专利技术的通式(I)化合物和通式(II)化合物的混合物作为电解质组合物中的过充电保护添加剂的用途。本专利技术还涉及一种包含本专利技术电解质组合物的锂离子电池组。本专利技术的优选实施方案可参见说明书和权利要求书。不同实施方案的组合落入本专利技术的范围之内。本专利技术的电解质组合物优选在其通常所用的条件下为液体。更优选地，其在大气压下在-40℃至120℃的温度下为液体；甚至更优选地，其在大气压下在-20℃至80℃的温度下为液体；特别地，其在大气压下在0-50℃的温度下为液体。一般而言，电解质组合物是一种具有高离子电导率的物质或混合物。液体电解质组合物通常显示出在室温下至少10-5S/cm-2，优选至少10-4S/cm-2，更优选至少10-3S/cm-2的离子电导率。本专利技术的电解质组合物包含通式(I)的化合物。这意指该电解质组合物包含一种或超过一种通式(I)的化合物。R11为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基，除非该亚甲基与氮原子直接键接。烷基包括直链烷基如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基；支化烷基如异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基戊基、2-乙基己基；和环状烷基如环丙基、环戊基、环己基、环庚基、2,3-二氢化茚基、十氢化萘基、降冰片基或金刚烷基。一个或多个亚甲基可被氧原子代替，除非该亚甲基与氮原子直接键接。优选地，每隔三个亚甲基被氧原子代替。优选地，R11为C1-C8烷基，更优选为未被取代的直链C1-C8烷基，甚至更优选为C1-C4烷基，特别是甲基。根据本专利技术，X为：其中R13为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基。上文对R11所给的定义同样适用于R13，不同之处在于R13中的与氧原子键接的亚甲基不可被氧原子代替。然而，R13中的与硫原子直接键接的亚甲基也可被氧原子代替。优选地，与硫原子直接键接的亚甲基不被氧原子代替。优选地，X为其中优选R13为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的C1-C8烷基，除非该亚甲基与氧原子键接。更优选地，R13为甲基。根据本专利技术，A为亚烃基，其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替，除非该亚甲基与氮原子直接键接，且其可包含一个或多个双键。亚烃基包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基。亚烃基也可具有支化点，例如在甲基亚乙基、2-乙基亚丁基、2-乙基亚己基中。优选地，每隔三个亚甲基被氧原子代替，从而使得A变成例如聚乙二醇或聚丙二醇基团。A可包含一个或多个双键。实例为亚乙烯基、1,2-亚丙烯基、1,3-亚丙烯基、1,4-丁-2-2-亚烯基、1,6-己-3-亚烯基或1,3-亚丁二烯基。优选地，A为C1-C8亚烃基；更优选地，A为C1-C4亚烃基，特别为亚乙基。根据本专利技术，Y为CH2、O、S或NR14，其中R14为烷基。上文对R11所给的定义同样适用于R14。优选地，Y等于CH2。更优选地，Y等于CH2且A为亚乙基。根据本专利技术，Z为衍生自草酸、乙醇酸、1,2-二羟基乙烷、丙二酸、3-羟基丙酸或1,3-二羟基丙烷的双齿基团，其中所述双齿基团经由其两个氧原子与M键接。优选草酸。根据本专利技术，p为0-3的整数。如果M为B，则p为0-2的整数，因为硼原子可容纳至多四个键。R12为F、Cl、Br、I、可部分或完全卤化的烷基、可部分或完全卤化的烷氧基或可部分或完全卤化的酰氧基。烷基包括直链烷基如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等；和支化烷基如异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基戊基、2-乙基己基；环丙基、环戊基、环己基、2,3-二氢化茚基、降冰片基。烷氧基包括直链烷氧基如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基；和支化烷氧基如异丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、2-甲基戊氧基、2-乙基己氧基、环丙氧基、环己氧基、茚满氧基、降冰片氧基。酰氧基包括直链脂族酰基，如乙酸酯基、丙酸酯基、正丁酸酯基、正戊酸酯基、正己酸酯基、正庚酸酯基、正辛酸酯基、正壬酸酯基、正癸酸酯基；支化脂族酰氧基，如2-甲基丙酸酯基、新戊酸酯基、2-乙基己酸酯基；和芳族酰氧基，如苯甲酸酯基、O-甲基水杨酸酯基、anisolate或甲基苯甲酸。所述烷基、烷氧基或酰基可被卤素取代。实例为三氟甲基、氯甲基、三氯碘乙基、二氟乙基、全氟乙基、全氟己基、三氟甲氧基、三氯甲氧基、三氟乙氧基、氯乙酸酯基、三氯乙酸酯基、三氟乙酸酯基、三氟丙酸酯基、全氟丙酸酯基、全氟苯甲酸酯基。R12优选为F、Cl、可部分或完全卤化的烷氧基或可部分或完全卤化的酰氧基。更优选地，R12为F或可部分或完全卤化的酰氧基。如果M为P，则甚至更优选R12为F。根据本专利技术，q为0-6的整数。如果M为B，则q为0-4的整数，因为硼原子可具有至多4个取代基。参数p和q使得P具有6根键，或者B具有4根键。如果M为P，则这意味着满足方程2p+q＝6；如果M为B，则满足方程2p+q＝4。如果M为P，则特别优选p等于0，q等于6，且R12等于F。在这种情况下，通式(I)化合物中的阴离子为PF6-。如果M为B，则q优选等于0且p等于2。在这种情况下，硼原子可被两个相同的基团Z或两个不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解质组合物，其包含：(a)通式(I)的化合物：其中：R11为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基，除非该亚甲基与氮原子直接键接，X为其中R13为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基，除非该亚甲基与氧原子键接，A为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的亚烃基，除非该亚甲基与氮原子直接键接，和/或其可包含一个或多个双键，Y为CH2、O、S或NR14，其中R14为烷基，Z为衍生自草酸、乙醇酸、1,2‑二羟基乙烷、丙二酸、3‑羟基丙酸或1,3‑二羟基丙烷的双齿基团，其中所述双齿基团经由其两个氧原子与M键接，p为0‑3的整数，M为B或P，R12为F、Cl、Br、I、可部分或完全卤化的烷基、可部分或完全卤化的烷氧基或可部分或完全卤化的酰氧基，q为0‑6的整数，和(b)至少两种彼此不同的通式(II)的化合物：其中R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立地为H、F、Cl、Br、I；可被一个或多个卤原子取代和/或其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基；或可被卤素取代的芳基和/或被可各自独立地被一个或多个卤原子取代和/或其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基取代的芳基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 EP 14162416.31.一种电解质组合物，其包含：(a)通式(I)的化合物：其中：R11为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基，除非该亚甲基与氮原子直接键接，X为其中R13为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基，除非该亚甲基与氧原子键接，A为其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的亚烃基，除非该亚甲基与氮原子直接键接，和/或其可包含一个或多个双键，Y为CH2、O、S或NR14，其中R14为烷基，Z为衍生自草酸、乙醇酸、1,2-二羟基乙烷、丙二酸、3-羟基丙酸或1,3-二羟基丙烷的双齿基团，其中所述双齿基团经由其两个氧原子与M键接，p为0-3的整数，M为B或P，R12为F、Cl、Br、I、可部分或完全卤化的烷基、可部分或完全卤化的烷氧基或可部分或完全卤化的酰氧基，q为0-6的整数，和(b)至少两种彼此不同的通式(II)的化合物：其中R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立地为H、F、Cl、Br、I；可被一个或多个卤原子取代和/或其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基；或可被卤素取代的芳基和/或被可各自独立地被一个或多个卤原子取代和/或其中一个或多个亚甲基可被氧原子代替的烷基取代的芳基。2.根据权利要求1的电解质组合物，其中M为B，p为2且q为0。3.根据权利要求1或2的电解质组合物，其中Z衍生自草酸。4.根据权利要求1-3中任一项的电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·施米茨，A·加祖赫，F·F·切斯诺，M·施密特，山本鉴，G·泽姆劳，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE