作为锂离子电池中电解质用添加剂的马来腈衍生物的制作方法_3

文档序号:9650758阅读:来源:国知局
1-丙締-3-基,也称为締丙基。
[0098] 本文所用术语"Cs-Ce(杂)环締基"是指具有3-6个碳原子且具有一个自由价的环 状不饱和控基,其中一个或多个C-原子可被N、0或S替代。不饱和是指环締基含有至少一 个C-C双键。Cs-Ce(杂)环締基的实例为环丙締基、环下締基、环戊締基和环己締基。
[0099] 本文所用术语"Cz-Ce烘基"是指具有2-6个碳原子且具有一个自由价的不饱和直 链或支化控基,其中该控基含有至少一个C-C皇键。C2-C1。烘基例如包括乙烘基、1-丙烘基、 2-丙烘基、1-正下烘基、2-正下烘基、异下烘基、1-戊烘基、1-己烘基等。优选C2-C4烘基, 尤其是丙烘基。优选的丙締基为1-丙烘-3-基,也称为烘丙基。
[0100] 本文所用术语"Ce-C7(杂)芳基"表示具有一个自由价的5-7员芳族控环,其中一 个或多个C-原子可被N、0或S替代。Cs-C,芳基的实例为苯基,C5-C,杂芳基的实例为化咯 基、巧喃基、嚷吩基、化晚基、化喃基和嚷喃基。 阳101] 本文所用术语"C7-C13芳烷基"表示被一个或多个CI-Ce烷基取代的5-7员芳族控 环。C7-C13芳烷基含有总共7-13个C-原子且具有一个自由价。自由价可位于芳环中或CI-Ce烷基中,即C7-C13芳烷基可经由该基团的芳族部分或经由烷基部分键合。C7-C13芳烷基的实 例为甲基苯基、1, 2-二甲基苯基、1, 3-二甲基苯基、1, 4-二甲基苯基、乙基苯基、2-丙基苯 基等。 阳102] 根据本发明的一个实施方案,至少一种式(I)化合物选自如下的式(I)化合物: 阳103] 其中
[0104] Xi和X2彼此独立地选自N巧1); 阳105] Ri选自H、CI-Ce烷基、C2-Ce链締基、C5-C,(杂)芳基和C7-C。芳烷基,其中烷基、链 締基、(杂)芳基和芳烷基可被一个或多个选自如下的取代基取代:F、CN、Ci-Ce烷基、ORsa、C做沪、C(0)OR3。、S做 2〇R3a和OS(0) 2沪; 阳1 〇6] R2选自H、CI-Cio烷基、C3-Ce(杂)环烷基、Cz-Cio链締基、C3-Ce(杂)环締基、Cz-Ce 烘基、Cs-C,(杂)芳基、(VC。芳烷基、ORZa和C做R23,其中烷基、(杂)环烷基、链締基、(杂) 环締基、烘基、(杂)芳基和芳烷基可被一个或多个选自如下的取代基取代:F、CN、Ci-Ce烧 基、Cs-Ce(杂)环烷基、Cz-Ce链締基、C广C,(杂)芳基、S做20R2\OS(0) 2护\S做2护\ 0R2\ C做r2\C(0)ORinb、NR2bR2。和NC(0)R2bR2。; 阳1〇7] 沪、R2哺R皮此独立地选自H、CI-Cio烷基、C (杂)环烷基、Cz-Cio链締基和 Cs-C7(杂)芳基,其中烷基、(杂)环烷基、链締基和(杂)芳基可被一个或多个选自如下的 取代基取代:F和CN, 阳108] R3、R4和R3地自H、CI-Ce烷基和C2-Ce链締基,其中烷基和链締基可被一个或多个 选自如下的取代基取代:F和CN。
[0109] 根据本发明的另一实施方案,至少一种式(I)化合物选自其中Yi和Y2均相同且各 自选自做和NRi的式(I)化合物。
[0110] 根据本发明的另一优选实施方案,至少一种式(I)化合物选自如下的式(Ia)化 合物: 阳111] 其中 阳112] 阳11引其中
[0114] Xi和X2彼此独立地选自N巧1)、P巧1)、0和S,优选Xi和X2彼此独立地选自WRi) 和0,和 阳11引 A郝A2结合且与X郝X2W及C-C双键一起形成6员不饱和杂环,
[0116]Y郝Y2彼此独立地选自(0)、(S)、(PR2)和(NR2),和
[0117] R2选自H、CI-Cio烷基、C3-Ce(杂)环烷基、Cz-Cio链締基、C3-Ce(杂)环締基、Cz-Ce 烘基、Cs-C,(杂)芳基、C7-C。芳烷基、ORZa和C (0) R23,其中烷基、(杂)环烷基、链締基、(杂) 环締基、烘基、(杂)芳基和芳烷基可被一个或多个选自如下的取代基取代:F、CN、Ci-Ce烧 基、Cs-Ce(杂)环烷基、Cz-Ce链締基、C广C,(杂)芳基、S做20R2\OS (0)2护\S做2护\0R2\ C做R2\ C (0) 0R2\NRZbR2。和NC (0) RzbR2。;臥及 阳1化]沪、R2哺R2。彼此独立地选自H、Ci-Ci。烷基、C^Ce(杂)环烷基、C2-C1。链締基和Cs-C7(杂)芳基,其中烷基、(杂)环烷基、链締基和(杂)芳基可被一个或多个选自如下的 取代基取代:F和CN。
[0119] 优选的式(Ia)化合物为如下的化合物: 阳120] 其中 阳12UX郝X2彼此独立地为N巧1) ;W及 阳12引 Y郝Y2为做。 阳123] 更优选的式(Ia)化合物为如下的化合物: 阳124] 其中 阳12引 X郝X2彼此独立地为N巧1); 阳126]Ri各自彼此独立地选自HXi-Ce烷基、Cz-Ce链締基和Cz-Ce烘基,其中烷基、链締基 和烘基可被一个或多个选自如下的取代基取代:F、CN、OS(O) 2炒3、S(O) 2炒3、OR3。、C(O)RSa和 C(O)OR"";
[0127] 沪选自CI-Ce烷基、C2-Ce链締基和C2-Ce烘基,其中烷基、链締基和烘基可被一个 或多个选自如下的取代基取代:F、CN和OR%
[0128] 沪选自H和CI-Ce烷基,其可被一个或多个选自如下的取代基取代:F和CN;化及 阳129] 和Y2为做。
[0130] 式(Ia)化合物的特别优选实例为化合物(I. 1):
[0131]
[0132] 电解质组合物(A)可含有至少一种其他添加剂(iv),其选自碳酸亚乙締基醋及其 衍生物,碳酸乙締基亚乙醋及其衍生物,碳酸甲基亚乙醋及其衍生物,(二草酸)棚酸裡,二 氣(草酸)棚酸裡,四氣(草酸)憐酸裡,草酸裡,2-乙締基化晚,4-乙締基化晚,环状碳酸 外-亚甲基醋,横酸内醋,环状和无环横酸醋,环状和无环亚硫酸醋,环状和无环亚横酸醋, 无机酸的有机醋,在1己下的沸点为至少36°C的无环和环状烧控,W及芳族化合物,任选面 代的环状和无环横酷亚胺,任选面代的环状和无环憐酸醋,任选面代的环状和无环麟,任选 面代的环状和无环亚憐酸醋,任选面代的环状和无环憐腊,任选面代的环状和无环甲硅烷 基胺,任选面代的环状和无环面代醋,任选面代的环状和无环酷胺,任选面代的环状和无环 酸酢,离子液体和任选面代的有机杂环。优选选择添加剂(iv)W不同于作为相应电解质组 合物(A)中存在的导电盐(ii)所选择的化合物。优选地,添加剂(iv)也不同于相应电解 质组合物(A)中存在的至少一个有机非质子溶剂(i)。
[0133]根据本发明优选的离子液体选自式怔][L]的离子液体,其中:怔]表示阳离子,优 选还原稳定的,选自通式(II)-Q讶的阳离子基团:
阳135]其中 阳136] R表示H、Ci-Ce烷基、Cz-Ce链締基和苯基,优选甲基、乙基和丙基; 阳137]RA表示-(CH 2) S-O-C (0) -R、-(畑2) S-C (0) -OR、-(畑2) S-S (0) ^OR' -(畑2) S-O-S(O) 2-R、-(邸2)S-O-S(O) 2-OR、-(邸2)S-O-C(O) -OR、-(邸2)S-HC=CH-R、-(邸2)s-CN、
阳139] 其中各邸2基团可被0、S或NR替化且S= 1-8,优选S= 1-3 ;
[0140] X*表示CH2、0、S或NRB; 阳W] RB表示H、CI-Ce烷基、Cz-Ce链締基、苯基和-(CHz)S-CN,其中S= 1-8,优选S= 1-3 ;优选RB为甲基、乙基、丙基或H; 阳142] 和 阳1创 [L]表示选自如下的阴离子:BFa、PFe、怔也〇4)2]、化6也〇4)]、[N(S做2F)2]、
[FpP(CqFzw)Sp]、阳(S(O)zCqFzw) 2]、[(CqFzqJzP(O)O]、[CqFzwP(0)02] 2、阳C(O)CqFzw]、 阳S(0)zCqFzqJ;阳(C(0)CqFzw)2];阳(C(0)CqFzw)(S做zCqFzw)];阳(C(0)CqFzw)(C做) 円;阳6做2〔。尸2。4)6做2巧];[""0)〔。尸2。4)3]和["5做2〔。尸2。4)3^502〔尸3)2],
[0144] 其中P为0-6的整数,q为1-20的整数,优选q为1-4的整数。
[0145] 用作添加剂(iv)的优选离子液体为式怔][L]的离子液体,其中怔]选自式 (n)的化咯烧I输阳离子,其中X为邸2,S为I-3的整数,[L]选自BFa、PFe、怔也〇4)2]、
[FzB佑204)]、[N(S(O) 2巧 2]、[N(SOzCzFs) 22]、[FsP(CzFs)S]和[FsP(CaFs) 3]。 阳146] 如果一种或多种其他添加剂(iv)存在于电解质组合物(A)中,则其他添加剂(iv) 的总浓度基于电解质组合物(A)的总重量为至少0.OOl重量%,优选0. 005-5重量%,最优 选0. 01-2重量%。 阳147] 本发明的另一目的是如上文所定义的至少一种式(I)化合物作为电化学电池,优 选裡离子二次电化学电池中电解质用添加剂的用途。
[0148] 通式(I)化合物极适合为电化学电池中的成膜添加剂。所述膜可在阳极和/或阴 极上形成。通式(I)化合物优选用作裡离子二次电化学电池中成膜添加剂,尤其是裡离子 二次电化学电池的阴极上的成膜添加剂。
[0149] 通常将通式(I)化合物加入电解质组合物中W得到0. 001-10重量%,优选0. 01-2 重量%,更优选0.Ol至<1重量%,最优选0. 01-0. 9重量%,尤其是0. 01-0. 75重量%,基 于电解质组合物(A)的总重量。 阳150] 本发明的另一目的是一种电化学电池,其包含: 阳151] (A)如上所述的电解质组合物, 阳152] 度)至少一个包含至少一种阴极活性材料的阴极,和 阳153] (C)至少一个包含至少一种阳极活性材料的阳极。
[0154] 电化学电池优选为二次裡离子电化学电池,即包含含有能可逆地包藏和释放裡离 子的阴极活性材料的阴极和含有能可逆地包藏和释放裡离子的阳极活性材料的阳极的二 次裡离子电化学电池。术语"二次裡离子电化学电池"和"(二次)裡离子电池"在本发明 中可互换使用。
[0K5] 至少一种阴极活性材料优选含有能包藏和释放裡离子的材料,选自裡化过渡金属 憐酸盐和裡离子嵌入过渡金属氧化物。
[0156] 裡化过渡金属憐酸盐的实例为Li化〇4和LiCoPO4,裡离子嵌入过渡金属氧化物 的实例为通式狂)Liuw[NigCobMnJU 的具有层状结构的过渡金属氧化物,其中Z为 0-0. 3 ;a、b和C可W相同或
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