新型腈基-苯并咪唑盐及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种新型腈基-苯并咪唑金属盐如构造(I)及它们的合成方法，腈基苯并咪唑具有非常好的热安定性，这新的有机盐对碳酸丙烯酯、碳酸二甲基酯与碳酸乙烯酯/碳酸二甲基酯等烷基碳酸酯有好的溶解度，由这些新的盐与烷基碳酸酯配制成非水电解液，具有高的导电度和非常好的耐氧化电化学安定性，适合应用于一次和二次电化学电池。
【专利说明】新型腈基-苯并咪唑盐及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明开发热稳定性及电化学安定性有机盐，为一种腈基苯并咪唑衍生物金属盐，本发明所开发腈基苯并咪唑衍生物具有非常好的热安定性及电化学安定性，这盐可以与烷基碳酸酯配制成非水电解液，能够应用于一次与二次电化学电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池为目前发展最快速储能电池，目前广泛使用于随身式电子产品与家电，而随着石油危机与全球暖化的问题，对绿色材料与能源相关应用开发是迫切需要，而其中电动车开发对降低石油使用与全球暖化是重要工作，而能应用于电动车的电池最被看好的是锂电池，但目前使用于随身式电子产品用的锂电池的锂盐为LiPF6，由于LiPF6锂盐的热稳性低，当使用温度超过60°C，LiPF6容易分解产生LiF与PF5(参考Solid-StateLett.2 (1999) 362; J.Power Sources81 (1999) 119; J.Power Sources89 (2000) 206)，其中PF5与LiPF6在微量水存在下，会与水反应产生腐蚀性氢氟酸(HF)，它将造成集电层腐蚀，钝化膜(solidelectrolyte interface, SEI)劣化与电极材料破坏等问题，因此目前LiPF6锂电池无法直接使用在电动车上，需要进行改质使电池能在高温环境(>60°C )长时间进行重复充放电，而开发能使用于电动车之动力型锂电池而言，最重要工作是开发高温型锂盐，而本发明主要目标即为开发高温型锂盐。
[0003]锂电池主要以石墨化碳(graphitic carbon)为阳极,含锂之过渡性金属氧化物(lithium transition metal oxide)为阴极及高导电度的电解质溶液所组成,锂离子的电解质是由锂盐溶解在非水溶剂，这些溶剂主要为烷基碳酸酯(alkyl carbonates)，例如碳酸乙烯酯(ethylene carbonate, EC)、碳酸二甲基酯(dimethyl carbonate, DMC)、碳酸二乙基酯(diethyl carbonate, DEC)、碳酸乙基甲基酯(ethyl methyl carbonate, EMC)和碳酸丙烯酯(propylene carbonate, PC)等。
[0004]从1990年到目前主要商业化的锂盐为LiPF6,由于LiPF6具有非常高离子导电度，对烷基碳酸酯有高的溶解度，在操作电压下能维持电化学稳定，能使用温度范围在-40~50°C之间等特性，因此到今天几乎没有其他商业化的锂盐取代LiPF6,但LiPF6锂盐无法使用在较高温环境(>60°C )，因为在温度超过60°C，它会产生下列分解反应:
[0005]
【权利要求】
1.一种新型盐，适合与各种非水溶剂组成电池的电解质，所述电解质适合应用于一次和二次电化学电池，所述新型有机金属盐如构造(I)所示:
2.根据权利要求1所述的新型盐，其特征在于，所述路易斯酸选自由BX3、A1X3、PX5K组成的群组，其中X为卤素。
3.根据权利要求2所述的新型盐，其特征在于，所述路易斯酸选自由BF3、BC13、BBr3^A1F3、AlCl3, PF5, PCl5, B(OCH3)3, B(OCF3)3, B(C6F5)3, B (OCH (CF3) 2) 3、B(C6F5)3, B(CF3)3,B (CF2CF3) 3、B (OC6H4F) 3、B (OC6H3F2) 3、B (OC6H2F3) 3、B (OC6HF4) 3、B (OCH2CF3) 3、B (OCH2C3F7) 3 及B (CO (CH3) (CF3) 2) 3所组成的群组。
4.根据权利要求1所述的新型盐，其特征在于，构造⑴中Y选自由H、CH3>C2H5,C3H7' CF3> CF2CH3、C2F5' CH2CF2CF3' CF2CF2CF3' CF2CH2CH3、CF2CF2CH3、OCF3> OCH2CF3' OCF2CF3 及OCF2CF2CF3所组成的群组。
5.根据权利要求1所述的新型盐，其特征在于，构造(I)中锂盐选自由腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑锂盐，腈基-1，3-双三氟化硼-2-甲基苯并咪唑锂盐，腈基-1,3-双三氟化硼-2-三氟甲基苯并咪唑锂盐，腈基-2-乙基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑锂盐，腈基-1，3-双三氟化硼-2-五氟乙基苯并咪唑锂盐，二腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑锂盐，二腈基-1，3-双三氟化硼-2-甲基苯并咪唑锂盐，二腈基-1，3-双三氟化硼-2-三氟甲基苯并咪唑锂盐，二腈基-2-乙基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑锂盐，二腈基-1，3-双三氟化硼-2-五氟乙基苯并咪唑锂盐，三腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑锂盐，三腈基-1，3-双三氟化硼-2-甲基苯并咪唑锂盐，三腈基-1，3-双三氟化硼-2-三氟甲基苯并咪唑锂盐，三腈基_2_乙基_1，3-双二氣化砸苯并咪唑裡盐，二臆基_1，3-双二氣化砸_2_五氣乙基苯并咪唑锂盐，四腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑锂盐，四腈基-1，3-双三氟化硼-2-甲基苯并咪唑锂盐，四腈基-1，3-双三氟化硼-2-三氟甲基苯并咪唑锂盐，四腈基-2-乙基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑锂盐，四腈基-1，3-双三氟化硼-2-五氟乙基苯并咪唑锂盐及他们的混合物所组成的群组。
6.根据权利要求1所述的新型盐，其特征在于，构造(I)中钠盐选自由腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑钠盐，腈基-1，3-双三氟化硼-2-甲基苯并咪唑钠盐，腈基-1，3-双三氟化硼_2_ 二氟甲基苯并咪唑钠盐，臆基-2-乙基-1，3-双二氟化硼苯并咪唑钠盐，臆基-1，3-双三氟化硼-2-五氟乙基苯并咪唑钠盐，二腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑钠盐，二臆基_1，3-双二氟化硼-2-甲基苯并咪唑钠盐,二臆基-1，3-双二氟化硼-2- 二氟甲基苯并咪唑纳盐，二臆基-2-乙基_1，3-双二氣化砸苯并咪唑纳盐，二臆基_1，3-双二氣化硼-2-五氟乙基苯并咪唑钠盐，三腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑钠盐，三腈基-1，3-双三氟化硼-2-甲基苯并咪唑钠盐，三腈基-1，3-双三氟化硼-2-三氟甲基苯并咪唑钠盐，三腈基_2_乙基_1，3-双二氣化砸苯并咪唑纳盐，二臆基_1，3-双二氣化砸-2-五氣乙基苯并咪唑钠盐，四腈基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑钠盐，四腈基-1，3-双三氟化硼-2-甲基苯并咪唑钠盐，四腈基-1，3-双三氟化硼-2-三氟甲基苯并咪唑钠盐，四腈基-2-乙基-1，3-双三氟化硼苯并咪唑钠盐，四腈基-1，3-双三氟化硼-2-五氟乙基苯并咪唑钠盐及他们的混合物所组成的群组。
7.一种合成构造(I)有机金属盐的方法: 由腈基苯并咪唑衍生物与烃氧基锂(lithium alkoxide, LiOR)或烃氧基钠(sodiumalkoxide, NaOR)反应成有机盐先驱物(organic precursor salt),其中R选自由甲基、乙基、丙基及丁基所组成的群组，再由所合成有机盐先驱物与无机或有机路易斯酸合成腈基苯并咪唑金属盐如构造(I)所示。
8.一种由构造(I)有机金属盐与烷基碳酸酯(alkyl carbonate)制备的非水电解质，所述烷基碳酸酯选自由碳酸乙烯酯、碳酸二甲基酯、碳酸二乙基酯、碳酸乙基甲基酯、碳酸丙烯酯及其组合物所组成的群组，
【文档编号】C07D235/08GK103896849SQ201310370144
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2012年12月26日
【发明者】陈燿腾, 郑志龙, 陈思源, 魏安幸, 黄炳照 申请人:陈燿腾, 黄炳照