一种含有饱和碳环类硫基有机盐的电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种含有饱和碳环类硫基有机盐的电解质及其制备方法和应用，所述电解质包括以下通式I所表示的饱和碳环类硫基三氟化硼有机盐。在通式Ⅰ中，代表饱和环，构成该饱和环的原子均为碳；M为金属阳离子；E1、E2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。该三氟化硼有机盐在电解质中既可作为添加剂应用又可作为盐应用，其可以应用于液态电池、固液混合电池、半固态电池、凝胶电池、准固态电池和全固态电池中，有助于提高电池的能量密度、循环稳定性、寿命。并且原料价格低廉、合成工艺简单，具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种含有饱和碳环类硫基有机盐的电解质及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种含有饱和碳环类硫基有机盐的电解质及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于便携式电子设备的广泛应用和电动汽车的日益普及，二次电池在过去几十年中受到了广泛的关注。高能量密度的二次电池在手机、便携式电子产品和电动汽车中占据了很大的市场，然而，未来大规模储能等的需求对电池的容量和能量密度要求进一步放大，对电池材料的要求也不断提高。
[0003]以锂电池为例，为了提高电池的能量密度，需要提高电池的工作电压和放电容量，使用高电压高容量正极材料和低电压高容量负极材料；如高电压钴酸锂(LCO)、高镍三元(NCM811、NCM622、NCM532和NCA)、镍锰酸锂(LNMO)等正极材料和金属锂、石墨、硅氧碳等负极材料。同时要匹配电化学窗口宽的电解质或在电极的表面形成稳定的钝化层从而提高电池的循环稳定性。
[0004]电解质主要包括液态电解质和固态电解质。尽管目前商用的电池主要采用液态电解质，其具有导电率高、在电极表面具有良好润湿性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有饱和碳环类硫基有机盐的电解质，其特征在于：所述电解质包括以下通式I所表示的饱和碳环类硫基三氟化硼有机盐：在以上通式Ⅰ中，代表饱和环，构成该饱和环的原子均为碳；M为金属阳离子；E1、E2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，所述饱和环为三元～二十元环；通式Ⅰ中的两个
‑
SBF3M可为邻位、间位、间隔2个原子或间隔超过两个原子；在通式Ⅰ中，与
‑
SBF3M连接的原子包括C、S、N、Si、P、B或O；优选与
‑
SBF3M连接的原子为碳原子C；优选地，与
‑
SBF3M连接的碳原子C包括羰基碳和非羰基碳，所述羰基碳包括
‑
C＝O或
‑
C＝S，所述非羰基碳为C原子上不含有＝O或＝S结构；优选地，所述通式Ⅰ中任意一个C上的H均可独立地被卤素取代。3.根据权利要求2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、烃基、杂烃基、环类取代基、盐类取代基以及这些基团中任意一个氢H被卤素原子取代后的基团；其中，所述酯基包括羧酸酯、碳酸酯、磺酸酯和磷酸酯；烃基包括烷基、烯基、炔基和烯炔基；杂烃基为含有至少一个杂原子的烃基，该杂烃基包括杂烷基、杂烯基、杂炔基和杂烯炔基；所述杂原子选自卤素、N、P、S、O、Se、Al、B和Si；所述环类取代基包括三元～八元环以及至少由两个单环构成的多环；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、氮盐、盐酸盐、硝酸盐、叠氮盐、硅酸盐、磷酸盐；优选地，所述羰基为酯基为
‑
R
55
COOR
56
、
‑
R
55
OCOR
56
、
‑
R
55
SO2OR
56
或R
55
O
‑
CO
‑
OR
56
或氨基为＝N
‑
R
21
、或
‑
CH＝N
‑
R
81
，酰胺为磺酰胺基为磺酰胺基为磺基烷为重氮基为
‑
N＝N
‑
R
16
，醚氧基为
‑
R
31
OR
32
，醚硫基为
‑
R
31
SR
32
；其中，R2、R3、R
16
、R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
31
、R
32
、R
40
、R
41
、
R
42
、R
43
、R
44
、R
45
、R
46
、R
50
、R
51
、R
52
、R
55
、R
56
、R
57
、R
79
、R
80
、R
81
独立地为烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烯炔基或环，杂烷/烯/炔/烯炔基为带有至少一个所述杂原子的烷/烯/炔/烯炔基；且R2、R3、R
16
、R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
31
、R
40
、R
41
、R
42
、R
44
、R
45
、R
50
、R
55
、R
79
、R
80
、R
81
可独立地为H或无；与N或O直接相连的基团还能够为金属离子；且羰基、酯基和酰胺中的任意一个C＝O均可独立地被C＝S替代。4.根据权利要求3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、或＝N
‑
R6‑
，所述杂烯基包括含有碳碳双键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3中的R2、R3中限定的种类一致，上述E1或E2中的任意一个C＝O均可独立地被C＝S替代，任意一个C
‑
O均可独立地被C
‑
S替代。5.根据权利要求4所述的电解质，其特征在于：在通式Ⅰ中，所述饱和环为三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、八元环、九元环、十元环、十二元环、十四元环、十六元环和十八元环；优选所述饱和环为三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、八元环。6.根据权利要求5所述的电解质，其特征在于：对于通式Ⅰ包括不限于以下化合物：在以上结构中，Q1和Q2均指
‑
SBF3M；每个环状结构中的E1和E2均独立地与权利要求1
‑
5中任意一项所限定的一致；每个饱和环上的任意一个H均可独立地选自A1中的任意一个取代基，A1选自权利要求1
‑
5中任意一项所述的R中所限定的任意一个取代基。7.根据权利要求6所述的电解质，其特征在于：在取代基A1或R中，所述卤素原子包括F、Cl、Br、I；R2、R3独立地为H或1
‑
5个原子长度的烷基、杂烷基、烯基、杂烯基；R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
31
、R
32
、R
40
、R
41
、R
42
、R
43
、R
44
、R
45
、R
46
、R
50
、R
51
、R
52
、R
55
、R
56
、R
57
、R
79
、R
80
、R
81
独立地为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、己基、庚基、壬基或癸基，且R2、R3、R
16
、R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
31
、R
40
、R
41
、R
42
、R
44
、R
45
、R
50
、R
55
、R
79
、R
80
、R
81
可独立地为H或无；与N或O直接相连的基团还能够为金属离子；其中，酯基还能够选自
‑
OCH2COOEt或
‑
CH2(CH2)6COOEt；所述酰胺还能够选自R
46
还能够为N
(CH2CH2CH2CH3)2；R
21
还能够为NO2、2
‑
甲基苯基、2,4
‑
二甲基苯基、2
‑
甲基
‑3‑
氯
‑
苯基、3
‑
三氟甲基苯基、CH2COOCH3、环己烷、1,3
‑
环己二烯、或氟代甲苯基；R
32
还能够选自辛烷基、癸烷基、十八烷基或
‑
O
‑
(CH2)2CH(CH3)2；羰基还能够选自
‑
CO
‑
CH(CH3)CH2CH(CH3)CH2CH3或
‑
CO
‑
CH(CH3)CH2CH(CH3)CCl2CH2Cl；重氮基为
‑
N＝N
‑
R
16
，R
16
为苯基或者连接有甲基、卤素原子或硝基的苯基；氰基选自
‑
CN、
‑
CH2CN、
‑
SCH2CH2CN、
‑
N(CH3)CH2...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞会根，杨萌，程勇斌，
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：