用于制造氟化环状碳酸酯的方法以及它们用于锂离子电池的用途技术

本发明专利技术涉及用于制造被氟化烷氧基取代的碳酸亚乙酯的方法，某些被氟化烷氧基取代的碳酸亚乙酯以及它们作为用于锂离子电池和超级电容器的溶剂或溶剂添加剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造氟化环状碳酸酯的方法以及它们用于锂离子电池的用途
本专利技术涉及用于制造被氟化烷氧基取代的碳酸亚乙酯的方法，某些被氟化烷氧基取代的碳酸亚乙酯以及它们作为用于锂离子电池和超级电容器的溶剂或溶剂添加剂的用途。
技术介绍
锂离子电池、锂空气电池以及锂硫电池是众所周知的用于储存电能的可充电装置。锂离子电池包含含有溶剂、导电盐、以及常常添加剂的电解质组合物。这种溶剂是用于溶解导电盐的非质子有机溶剂。参见例如WO2007/042471提供了关于适合的溶剂的信息。适合的导电盐在本领域内是已知的。LiPF6是优选的导电盐。电容器是广泛使用的用于储存电能的装置。在各种类型的电容器之中是电化学电容器和电解电容器。混合型超级电容器是采用两种不同的电极类型和电解质组合物的电化学能储存装置，这些电极之间的差异总体上是电容或组成。在混合型超级电容器中的电解质组合物的优化仍然为改进此类系统的性能特性提供重要的潜力。添加剂改善锂离子电池的特性，例如通过延长循环寿命。碳酸氟烷基烷基酯(例如碳酸氟甲基甲酯)和氨基甲酸氟化烷基酯是已知的用于锂离子电池的溶剂添加剂。WO2011/006822披露了碳酸1-氟烷基(氟)烷基酯和氨基甲酸酯的制造。然而，在本领域中仍然存在对用于锂离子电池的改进的添加剂以及用于制造添加剂的改进的方法的需求。因此，本专利技术的目的是提供用于制造氟化环状碳酸酯的方法，这些氟化环状碳酸酯就所希望的产物的总产率和/或纯度、制造工艺的能量消耗、工艺的安全要求、处理的容易性、和/或副产物轮廓而言是有利的。此外，本专利技术的目的是提供用于锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池或超级电容器的改进的添加剂。本专利技术的化合物提供了像改变粘度或降低可燃性的优点。另一个优点是在有益薄膜或固体电解质中间相(SEI)的形成下电极的改性。此外，本专利技术的化合物有利地导致在锂离子电池(如具体地隔膜)中使用的材料的更好的可润湿性。本专利技术的化合物可以例如通过充当氧化还原梭来适当地帮助保护防止过量充电。还另一个优点是例如在铜底物的存在下该电解质组合物的稳定性的增加，这可以通过某些集电体材料的可能的降解形成。此外，本专利技术的化合物有利地显示出对于还原和/或氧化的较高的稳定性。可替代地，本专利技术的化合物在具有对于还原的相对低的稳定性的同时有利地显示出对于氧化的高稳定性。这一特性可以例如通过改性电池的电极、具体地通过在电极上形成保护层来引起该电池的增强的性能。本专利技术的产物当与硅阳极一起用于锂离子电池中时还可以有利地导致改进的性能。附加地，本专利技术的产物有利地允许包含电解质(包含产物)的电池的电压更高，优选地等于或高于4.4V。另外，本专利技术的化合物可以增加超级电容器的能量密度、其功率密度或其循环寿命。
技术实现思路
因此，在第一方面，本专利技术涉及一种用于制造具有通式(I)的化合物的方法，其中R是氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基(alkyloxyalkylene)并且R’是氢、氟、烷基、氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基；该方法包括使以下各项反应的步骤：具有通式(II)的化合物，其中R’具有如以上给出的含义；与具有通式R-OH的化合物或具有通式R-O-M+的化合物，其中R具有如以上给出的含义并且M+是碱金属阳离子、与一正电荷当量的碱土金属阳离子、铵离子或胍鎓离子。在第二方面，本专利技术涉及一种用于制造具有通式(I)的化合物的方法，其中R是氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基并且R’是氢、氟、烷基、氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基；该方法包括使以下各项反应的步骤：具有通式(III)的化合物其中R’具有如以上给出的含义并且LG是离去基团；与具有通式R-OH的化合物或具有通式R-O-M+的化合物，其中R具有如以上给出的含义并且M+是碱金属阳离子、与一正电荷当量的碱土金属阳离子、铵离子或胍鎓离子。在第三方面，本专利技术涉及具有通式(IV)的化合物，其中R’是氢、氟、烷基、氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基；R”是氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基并且R’”是氢、氟、烷基、氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基。附图说明图1示出了基于在包含根据本专利技术的化合物的锂离子电池的实例5中描述的单燃料电池系统的循环性能测试的结果。图2示出了如实例8中描述的在45℃下LCO/NCA+石墨电池的循环性能。图3示出了如实例9中描述的在60℃下在储存测试之后LCO/NCA+石墨电池的厚度变化(％)。具体实施方式在第一方面，本专利技术涉及一种用于制造具有通式(I)的化合物的方法，其中R是氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基并且R’是氢、氟、烷基、氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基；该方法包括使以下各项反应的步骤：具有通式(II)的化合物，其中R’具有如以上给出的含义；与具有通式R-OH的化合物或具有通式R-O-M+的化合物，其中R具有如以上给出的含义并且M+是碱金属阳离子、与一正电荷当量的碱土金属阳离子、铵离子或胍鎓离子。术语“烷基”旨在表示任选取代的饱和的直链或支链的单价烃基，如，具体地，C1-C6烷基。通过举例的方式，可以提及的是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、异戊基和己基。烷基可以例如被卤素、芳基、或杂芳基任选地取代。优选的烷基是乙基。术语“烷基”还包括环烷基。环烷基是饱和的基于烃的基团的任选取代的环。举例而言，可以提及的是环丙基、环丁基、环戊基、和环己基。术语“氟取代的烷基”旨在表示其中至少一个氢原子被一个氟原子取代的烷基。该烷基可以是部分或完全氟化的。氟化烷基的优选的实例包括三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基和1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基，尤其合适的是2,2,2-三氟乙基。术语“氟取代的烷基氧化烯基”旨在表示如以上定义的氟取代的烷基，其中该烷基链中的碳原子的至少一个被氧原子取代。合适的实例包括CF3-O-CF2-CH2-和CF3-O-CH2-CH2-。优选地，R’是氢。还优选地，R是氟取代的烷基，优选地R是三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基或1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基，更优选地R是2,2,2-三氟乙基。可以使该具有通式(II)的化合物与合适的具有通用结构R-OH的醇(例如与2,2,2-三氟乙醇)反应。可替代地，可以使它与具有通式R-O-M+的化合物，即与合适的氟化烷氧基化合物反应。合适的M+包括碱金属，例如Li+、Na+、K+和Cs+。另外，合适的M+包括与一正电荷当量的碱土金属阳离子。术语“与一正电荷当量的碱土金属阳离子”以以下方式解释，使得该具有通式R-O-M+的化合物产生中性物种。因此，合适的“与一正电荷当量的碱土金属阳离子”包括(Mg2+)1/2和(Ca2+)1/2，即，具有通式R-O-M+的化合物适当地是(R-O-)2Mg2+或(R-O-)2(Ca2+)。其他合适的M+包括铵离子像四烷基铵离子，尤其(CH3)4N+，以及胍鎓离子。可以将该具有通式R-O-M+的化合物在分开的化学步骤中制备并且分离并且随后在本专利技术的工艺中使用。可替代地，可以将它在该使该具有通式(II)的化合物反应的步骤之前原位制备或者可以将它在该反应步骤的过程期间连续地制备。制备具有通式R-O-M+的化合物总体上对于熟练技术人员是已知的。在R是CF3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造具有通式(I)的化合物的方法，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.29 EP 15178921.11.一种用于制造具有通式(I)的化合物的方法，其中R是氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基并且R’是氢、氟、烷基、氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基；该方法包括使以下各项反应的步骤：具有通式(II)的化合物，其中R’具有如以上给出的含义；与具有通式R-OH的化合物或具有通式R-O-M+的化合物，其中R具有如以上给出的含义并且M+是碱金属阳离子、与一正电荷当量的碱土金属阳离子、铵离子或胍鎓离子。2.根据权利要求1所述的方法，其中R’是氢。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中R是氟取代的烷基，优选地R是三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙氧基或1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基，更优选地R是2,2,2-三氟乙基。4.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使该具有通式(II)的化合物反应的步骤是在碱存在下、优选地在胺存在下、更优选地在三乙胺存在下进行。5.根据权利要求4所述的方法，其中基于该具有通式(II)的化合物的量，该碱以等于或小于25mol％的量、优选地以等于或小于10mol％的量存在。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中使该具有通式(II)的化合物反应的步骤是在不存在溶剂下进行。7.一种用于制造具有通式(I)的化合物的方法，其中R是氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基并且R’是氢、氟、烷基、氟取代的烷基或氟取代的烷基氧化烯基；该方法包括使以下各项反应的步骤：具有通式(III)的化合物，其中R’具有如以上给出的含义并且LG是离去基团；与具有通式R-OH的化合物或具有通式R-O-M+的化合物，其中R具有如以上给出的含义并且M+是碱金属阳离子、与一正电荷当量的碱土金属阳离子、铵离子或胍鎓离子。...

【专利技术属性】
技术研发人员：JH李，JA崔，HK黄，M布洛姆坎普，S特维尔多穆德，M舍夫查克，N卡利诺维奇，GV罗切恩塔勒尔，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE