用于锂电池的取代异恶唑制造技术

一种含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，其中R

The substitution of isoxazole for lithium batteries

An electrolyte component of at least one compound containing the formula (I), in which R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂电池的取代异恶唑
本专利技术涉及含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，式(I)的化合物作为添加剂在电化学电池中的应用，以及含有这些电解质组分的电化学电池，其中，R1、R2和R3定义如下。
技术介绍
电能储存依然是一项关注度越来越高的主题。电能的有效储存能够允许在其方便时产生电能，当需要时可以使用。二次电化学电池由于具备化学能和电能可逆转换(可充电(rechargeability))的能力，其非常符合这个目的。二次锂电池由于锂离子的原子量小、可获得高电池电压(通常3-4V)，其与其它电池系统相比，能提供高能量密度和比能，因此，二次锂电池在电能储存上获得了特别的关注。由于这个原因，这些系统作为能源广泛地用于许多诸如手机、笔记本电脑、迷你照相机等便携式电子设备中。在二次锂电池中，诸如锂离子电池，有机碳、醚、酯和离子液体被用作足够极性的溶剂。最先进的锂离子电池基本都含有不同有机非质子溶剂组成的溶剂混合物而不是单独的溶剂。锂离子电池充放电过程中，在不同电池电位会发生各种反应。众所周知，在锂离子电池第一次充电过程中(也被称作“形成(formation)”)，通常在负电极表面会形成电绝缘膜。这个膜一般被称作固体电解质界面膜(SEI)，由诸如溶剂(如碳、醚和酯)和阳极表面导电盐(尤其是当阳极活性材料是一种如石墨碳质材料时)的电解液配方成分还原分解形成的。SEI能渗透锂离子，通过避免与阳极直接接触防止电解质进一步还原，反之亦然。为了形成SEI，来自阴极的一定量的可用锂被不可逆的消耗了，并且其不能再循环应用。某些在阳极表面容易减少的合适的化合物的加入可能会对SEI的结构和性能产生重大影响，导致形成与基础配方产生的膜性质不同的膜。使用这些合适的化合物也有可能减少不可逆消耗锂的量，如此提高电池容量。SEI对电化学或光电器件的循环稳定性、储存寿命(calendarageing)和耐用性(耐高电流)影响很大。不同的SEI形成添加剂是公知的，如异恶唑。US6,846,594B2公开了一种锂二次电池，其包括：含有能够可逆嵌/脱锂离子(intercalation/deintercalationoflithiumions)的材料作为正极活性材料的正极、含有能够可逆嵌/脱(intercalation/deintercalation)锂离子的材料作为负极活性材料的阴极、含有锂盐的电解质、含有至少有一种碳酸酯的有机溶剂，至少一种芳香烃溶剂的溶剂，以及异恶唑，其中，异恶唑比电解质有机溶剂更早分解形成有机SEI膜。US4,489,144公开了一种含有有机电解质的非水电池，有机电解质含有5-甲基异恶唑或3,5-二甲基异恶唑，其中加入异恶唑是为了减少不需要的活性物质或杂质，其会导致电池初始开路电压值高。尽管已经知道了用于提高电化学电池性能的添加剂，仍然需要其他的添加剂用于提高电化学电池的性质和性能(propertiesandperformance)，如电化学电池的长寿命周期(longcyclelifetime)、循环稳定性(cyclestability)、倍率容量(ratecapability)和储存稳定性(storagestability)，如获得储存后高容量保持率(capacityretention)。本专利技术的目的在于提供电化学电池的其他添加剂，其能提高电化学电池的性质和性能，还在于提供电解质组分和表现出长寿命周期、高循环稳定性、强倍率容量和高温储存后容量保持率高的电化学电池。
技术实现思路
上述目的通过使用式(I)化合物完成，其中，R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C12烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基；其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基；作为用于电化学电池的电解质组分的添加剂，尤其是作为电解质组分中或为了制造电化学电池的SEI形成添加剂，及通过含有式(I)中至少一种化合物的电解质组分和通过含有该电解质组分的电化学电池。含有电解质组分的电化学电池在充电状态高温下储存后表现出很好的容量保持率(capacityretention)和放电能力(ratecapability)，电解质组分包括通式(I)的化合物。具体实施方式以下对本专利技术进行详细介绍。本专利技术的一个方面涉及含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，其中，R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C12烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基；其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基。此处使用的术语“C1-C12烷基”是指有1到12个碳原子、一个自由价的直链或支链的饱和烃类，包括诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、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。优选为C1-C10烷基，更优选为C1-C6烷基，更优选为C1-C4烷基，最优选为甲基、乙基、正丙基和异丙基。此处使用的术语“C3-C6(杂)环烷基”是指饱和的3-6元有一个自由价的碳氢环，其中饱和环的一个或多个C原子可以相互独立地被选自N、S、O和P的杂原子取代。C3-C6(杂)环烷基的例子为环丙基、环氧乙烷基、环戊基、吡咯烷基、环己基、哌啶基和吗啉基。此处使用的术语“C2-C12烯基”是指有2到12个碳原子、一个自由价的不饱和直链或支链碳氢化合物。不饱和是指烯基含有至少一个C-C双键。C2-C12烯基包括例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-正丁烯基、2-正丁烯基、异丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、1-庚烯基、1-辛烯基、1-壬烯基、1-正癸烯基等。优选C2-C10烯基，更优选C2-C6烯基，更优选C2-C4烯基，特别地乙烯基和1-丙烯-3-基(烯丙基)。此处使用的术语“C2-C12炔基”是指有2到12个碳原子、一个自由价的不饱和的直链或支链碳氢化合物，其中碳氢基团含有至少一个C-C三键。C2-C12炔基包括例如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-正丁炔基、2-正丁炔基、异丁炔基、1-戊炔基、1-己炔基、-庚炔基、1-辛炔基、1-壬炔基、1-正癸炔基等。优选C2-C10炔基，更优选C2-C6炔基，更优选C2-C4炔基，特别地优选乙炔基和1-丙炔-3-基(炔丙基)。此处使用的术语“C5-C12(杂)芳基”是指有一个自由价的芳香族5-12元碳氢环或稠环，其中芳香环的一个或多个C原子可相互独立地被选自N、S、O和P的杂原子替换。C5-C12(杂)芳基的例子为呋喃基、吡啶基、苯基和萘基。优选苯基。此处使用的术语“C6-C24(杂)芳烷基”是指由一个或多个C1-C6烷基取代的芳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.17 EP 15164034.91.一种含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3相互独立地选自H、C1-C12烷基、C3-C6(杂)环烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、CN、NR’R”、CHO、C5-C12(杂)芳基和C6-C24(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；R’和R”相互独立地选自H和C1-C6烷基；其中，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基。2.根据权利要求1所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个是NR’R”。3.根据权利要求2所述的电解质组分，其特征在于，R’和R”是H。4.根据权利要求1-3中任一所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个是CN。5.根据权利要求1-4中任一所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个是C5-C12(杂)芳基或C6-C24(杂)芳烷基，其可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代。6.根据权利要求1-5中任一所述的电解质组分，其特征在于，R1、R2和R3中的至少一个不是H或C1-C12烷基，剩余R1、R2和R3中的至少一个不是H。7.根据权利要求1-6中任一所述的电解质组分，其特征在于，式(I)的至少一种化合物选自3-氨基-5-甲基异...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·弗朗索瓦·切斯诺，斯特凡诺·梅尼，迈克尔·施密特，丹尼尔·施罗德，帕特里克·克里格，克里斯汀·卡歇尔，雅尼娜·斯蒂尔，沃尔夫冈·克劳斯，科琳娜·塔，
申请(专利权)人：国轩高科美国研究院，
类型：发明
国别省市：美国,US