[发明专利]用于锂电池的取代异恶唑

说明书

一种含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，其中R¹、R²和R³相互独立地选自H、C₁‑C₁₂烷基、C₃‑C₆(杂)环烷基、C₂‑C₁₂烯基、C₂‑C₁₂炔基、CN、NR’R”、CHO、C₅‑C₁₂(杂)芳基和C₆‑C₂₄(杂)芳烷基，其中烷基、(杂)环烷基、烯基、炔基、(杂)芳基、(杂)芳烷基可被一个或多个选自CN、NR’R”和CHO的取代基取代；R’和R”相互独立地选自H和C1‑C6烷基；其中，R¹、R²和R³中的至少一个不是H或C₁‑C₁₂烷基。

技术领域

本发明涉及含有式(I)的至少一种化合物的电解质组分，式(I)的化合物作为添加剂在电化学电池中的应用，以及含有这些电解质组分的电化学电池，其中，R¹、R²和R³定义如下。

背景技术

电能储存依然是一项关注度越来越高的主题。电能的有效储存能够允许在其方便时产生电能，当需要时可以使用。二次电化学电池由于具备化学能和电能可逆转换(可充电(rechargeability))的能力，其非常符合这个目的。二次锂电池由于锂离子的原子量小、可获得高电池电压(通常3-4V)，其与其它电池系统相比，能提供高能量密度和比能，因此，二次锂电池在电能储存上获得了特别的关注。由于这个原因，这些系统作为能源广泛地用于许多诸如手机、笔记本电脑、迷你照相机等便携式电子设备中。

在二次锂电池中，诸如锂离子电池，有机碳、醚、酯和离子液体被用作足够极性的溶剂。最先进的锂离子电池基本都含有不同有机非质子溶剂组成的溶剂混合物而不是单独的溶剂。

锂离子电池充放电过程中，在不同电池电位会发生各种反应。众所周知，在锂离子电池第一次充电过程中(也被称作“形成(formation)”)，通常在负电极表面会形成电绝缘膜。这个膜一般被称作固体电解质界面膜(SEI)，由诸如溶剂(如碳、醚和酯)和阳极表面导电盐(尤其是当阳极活性材料是一种如石墨碳质材料时)的电解液配方成分还原分解形成的。SEI能渗透锂离子，通过避免与阳极直接接触防止电解质进一步还原，反之亦然。为了形成SEI，来自阴极的一定量的可用锂被不可逆的消耗了，并且其不能再循环应用。某些在阳极表面容易减少的合适的化合物的加入可能会对SEI的结构和性能产生重大影响，导致形成与基础配方产生的膜性质不同的膜。使用这些合适的化合物也有可能减少不可逆消耗锂的量，如此提高电池容量。SEI对电化学或光电器件的循环稳定性、储存寿命(calendarageing)和耐用性(耐高电流)影响很大。不同的SEI形成添加剂是公知的，如异恶唑。

US6,846,594B2公开了一种锂二次电池，其包括：含有能够可逆嵌/脱锂离子(intercalation/deintercalationoflithiumions)的材料作为正极活性材料的正极、含有能够可逆嵌/脱(intercalation/deintercalation)锂离子的材料作为负极活性材料的阴极、含有锂盐的电解质、含有至少有一种碳酸酯的有机溶剂，至少一种芳香烃溶剂的溶剂，以及异恶唑，其中，异恶唑比电解质有机溶剂更早分解形成有机SEI膜。

US4,489,144公开了一种含有有机电解质的非水电池，有机电解质含有5-甲基异恶唑或3,5-二甲基异恶唑，其中加入异恶唑是为了减少不需要的活性物质或杂质，其会导致电池初始开路电压值高。