【技术实现步骤摘要】
一种三氟化硼盐类电解质及其制备和应用
[0001]本专利技术涉及电池
,具体涉及一种三氟化硼盐类电解质及其制备和应用。
技术介绍
[0002]电解质是二次电池的重要及必要组成,锂/钠电池具有高能量密度、高电压、循环次数多、储存时间长等优点,自从商业化以来,被广泛应用于电动汽车、储能电站、无人机、便携式设备等各个方面,无论哪种应用方向,均迫切需要在保证电池安全性的前提下提高电池的能量密度和循环性能。
[0003]锂/钠电池主要包括正极、负极、电解质和隔膜,提高电池的能量密度就是要提高电池的工作电压和放电容量,即使用高电压高容量正极材料和低电压高容量负极材料;提高电池的循环性能主要是提高电解质与正负极之间形成的界面层的稳定性。
[0004]以锂电池为例,目前锂电池中,常用的正极材料包括高电压钴酸锂(LCO)、高镍三元(NCM811、NCM622、NCM532和NCA)、镍锰酸锂(LNMO)、富锂(Li-rich)等;常用的负极材料包括金属锂、石墨、硅碳、硅氧碳等;常用的隔膜主要为聚乙烯、聚丙烯多孔膜。电解质包括液态电解质和固态电解质,液态电解质为锂盐和非水溶剂的混合物,按照溶剂类型分为碳酸酯类电解质和醚类电解质;固态电解质主要包括聚合物电解质、无机氧化物电解质、硫化物电解质。其中,硫化物电解质对空气极其敏感、电化学窗口较窄、对正极不稳定;氧化物电解质硬度太大、脆性大;聚合物电解质电化学窗口不宽、电导率低、离子迁移数低。因此目前常用的电解质以液态电解液居多,少数使用聚合物电解质。此外,当高电压正极、低 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三氟化硼盐类电解质,其特征在于:所述电解质包括以下通式I所表示的三氟化硼盐:在以上通式Ⅰ中,代表环,该环包括单环或由至少两个单环构成的多环,M为金属阳离子;E1、E2、E3独立地为无、基团、链式结构或含有环的结构;R为取代基,代表环上任意一个H都可以被取代基取代,且取代基可取代一个H也可以取代两个或多个H,若两个或多个H被取代,则取代基可相同也可不同。2.根据权利要求1所述的电解质,其特征在于:在通式Ⅰ中,所述单环为三元~十八元环;且该单环包括饱和碳环、饱和杂环、不饱和碳环和不饱和杂环;所述多环包括并环、桥环或螺环;所述并环为2个以上单环并合在一起,所并合的两个环中,一个环上相邻两个原子与另一个环的相邻两个原子共用;所述桥环为共用两个以上原子的多环结构;所述螺环为相邻两个单环共用一个原子;所述饱和杂环和不饱和杂环上的杂原子选自S、N、O、P、Se、Ca、Al、B或Si。3.根据权利要求2所述的电解质,其特征在于:在通式Ⅰ中,与-OBF3M连接的原子为碳原子C;E
1-OBF3M和E
2-OBF3M连接于E3的一个原子上或2个原子上;当E3为无时,E
1-OBF3M和E
2-OBF3M均连接于环上;优选地,所述通式Ⅰ中任意一个C上的H均能够独立地被卤素取代。4.根据权利要求3所述的电解质,其特征在于:所述取代基R选自H、卤素原子、羰基、酯基、醛基、醚氧基、醚硫基、=O、=S、硝基、氰基、氨基、酰胺、磺酰胺基、磺基烷、肼基、重氮基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烯炔基、杂烯炔基、环类取代基、盐类取代基以及这些基团中的任意一个C上的H被卤素取代后的基团;优选地,酯基包括碳酸酯、羧酸酯、磺酸酯和磷酸酯,R2、R3独立地为H、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基;环类取代基包括三元环、四元环、五元环、六元环、七元环或八元环;所述盐类取代基包括但不限于硫酸盐、磺酸盐、磺酰亚胺盐、碳酸盐、羧酸盐、硫醚盐、氧醚盐、铵盐、盐酸盐、硝酸盐、叠氮盐、硅酸盐、磷酸盐;杂烷/烯/炔/烯炔基均指含有至少一个非碳原子的烷/烯/炔基,所述非碳原子选自卤素、S、N、O、P、Se、Ca、Al、B或Si。5.根据权利要求4所述的电解质,其特征在于:E1或E2选自无、羰基、酯基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、含有环状结构的基团;E3选自无或至少含有一个原子的烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、或=N-R
6-;其中,所述杂烯基中的双键包括含有碳碳双键C=C的结构和含有碳氮双键C=N的结构,R4、R5和R6独立地与权利要求4中的R2、R3中限定的种类一致。6.根据权利要求5所述的电解质,其特征在于:所述单环为三元~八元环,该单环包括但不限于以下环:环丙烷、环丙烯、环氧乙烷、环硫乙烷、环氮乙烷、环丁烷、
环丁烯、环丁二烯、环戊烷、环戊烯、环戊二烯、呋喃、二氢呋喃、四氢呋喃、噻吩、二氢噻吩、四氢噻吩、吡咯、二氢吡咯、四氢吡咯、咪唑、二氢咪唑、吡唑、噻唑、二氢噻唑、四氢噻唑、异噻唑、二氢异噻唑、四氢异噻唑、恶唑、二氢恶唑、四氢恶唑、异恶唑、二氢异恶唑、四氢异恶唑、三唑、二氢三唑、四唑、噻二唑、环己烷、环己烯、环己二烯、苯环、嘧啶、1,3-二氢吡、1,4-二氢吡啶、四氢吡啶、1,2,3,4-四氢嘧啶、二氢嘧啶、四氢嘧啶、六氢嘧啶、吡嗪、二氢吡嗪、四氢吡嗪、哒嗪、二氢哒嗪、四氢哒嗪、三嗪、二氢三嗪、四氢三嗪、吡喃、二氢吡喃、四氢吡喃、哌啶、硫吡喃、二氢硫吡喃、四氢硫吡喃、二噻烷、1,2-二噻烷、[1,3]恶唑烷、对二氮杂苯、二恶烷、吗啉、哌嗪、吡喃酮、环庚烷、环庚烯、二氧环庚烷、环辛烷、环壬烷、环壬三烯、环十二烷、1,5,9三氮环十二烷、环壬三烯、环十二烷、1,5,9三氮环十二烷、环壬三烯、环十二烷、1,5,9三氮环十二烷、或18-冠醚;所述多环为上述任意两个或多个单环的组合,组成每个多环的任意两个单环可相同也可不同;E3可连接于单环或多环中的任意一个原子上;更优选地,所述单环包括但不限于以下环:环戊烷、环戊烯、环戊二烯、呋喃、二氢呋喃、四氢呋喃、噻吩、二氢噻吩、吡咯、二氢吡咯、咪唑、二氢咪唑、噻唑、恶唑、环己烷、环己烯、环己二烯、苯环、嘧啶、1,3-二氢吡啶、1,4-二氢吡啶、四氢吡啶、1,2,3,4-四氢嘧啶、吡喃、二氢吡喃、环庚烷、环庚烯;优选地,所述多环包括萘、蒽、菲、醌、芘、苊、咔唑、吲哚、喹啉、嘌呤、苯并恶唑、7.根据权利要求6所述的电解质,其特征在于:所述通式Ⅰ包括不限于以下化合物:
在以上结构中,-OBF3指-OBF3M;每个环状结构中的E1、E2和E3均独立地与权利要求1-6中任意一项所限定的E1、E2和E3一致;每个不饱和杂环上的任意一个H均可独立地选自A、A1、A2、A3、A4、A5或A6中的任意一个取代基,A、A1、A2、A3、A4、A5或A6均独立地选自权利要求1-6中任意一项所述的取代基R中所限定的任意一个取代基。8.根据权利要求4-7中任意一项所述的电解质,其特征在于:在取代基A、A1、A2、A3、A4、A5、A6或R中,所述卤素原子包括F、Cl、Br、I;羰基为-R
10
COR
11
,酯基为-R
12
COOR
13
、-R
12
OCOR
17
、-R
12
SO3R
13
、R
12
O-CO-OR
13
或醚氧基为-R
14
OR
15
,醚硫基为-R
14
SR
15
,氨基为=N-R
20
、或-CH=N-R
24
,酰胺基为磺酰胺基为磺基烷为-R
18
SO2R
19
;R2、R3、R
10
、R
11
、R
12
、R
13
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
19
、R
20
、R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
26
、R
27
、R
28
、R
29
、R
30
、R
31
、R
32
、R
33
、R
34
、R
35
独立地为烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烯炔基、杂炔基或环;且R
1...
【专利技术属性】
技术研发人员:俞会根,杨萌,
申请(专利权)人:北京卫蓝新能源科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。