[发明专利]用于电解质组合物中或用作电极添加剂的盐

说明书

本公开涉及用作电极添加剂或用作电解质组合物中的盐的化合物，及其制备方法。大多数化合物是带有磺酰基或羰基的咪唑类阴离子，或与各种杂环基或磺酰基共轭的其它含氮基团。还描述了一些电化学电池，其包含该化合物作为电极添加剂或作为电解质组合物中的盐。

相关申请

本申请要求2017年3月27日提交的美国临时申请No.62/477,161的优先权，其内容为了所有目的通过引用整体并入本文。

技术领域一般涉及用于电解质组合物中或用作电极材料中的添加剂的盐，以及制备方法。技术领域还涉及含有这种盐的电解质组合物和电极材料以及含有它们的电池组。

背景技术

液体、凝胶或固体的电池组电解质通常包含溶解在溶剂和/或溶剂化聚合物中的一种或多种锂盐。还可以进一步添加添加剂以改进电解质的性质，例如，它的稳定性。这些盐中的一些也可以包含在电极材料中以改进材料的离子导电性。在通常使用的盐中，LiPF₆(六氟磷酸锂)具有令人感兴趣的性质，但在水存在下会降解形成氢氟酸(HF)。形成的HF可导致阴极材料的溶解。

还开发了其他盐，包括LiFSI和LiTFSI以及LiTDI。这些盐也有其自身的缺点。例如，TFSI-阴离子是非常活泼的，并且即使在低电压下也经常导致铝集流体的腐蚀。LiFSI和LiTFSI都不推荐用于高电压应用，并且价格昂贵。LiTDI比其他两种更稳定，但是非常吸湿并且具有导电性和溶解性问题。

因此，非常希望开发用于电解质组合物中或用作电极材料中的添加剂的新盐，例如，与目前使用的盐相比具有一个或多个以下优点：改进的离子导电性、降低的生产成本、改进的在电解质溶剂中的溶解性、和/或形成更具导电性的SEI。

发明内容

根据一个方面，这里描述了用于电解质组合物中和/或用作电极材料中的添加剂的化合物，例如盐。在一个实施方案中，化合物如式I中所定义：

其中，

R¹和R²独立地选自H，F，CN，NO₂，任选取代的烷基，优选CN；

R³选自NHSO₂R⁴，NHSO₂OR⁴，SO₂NHSO₂R⁴，SO₂NHSO₂OR⁴或任选取代的杂环；

R⁴选自氟，任选取代的C_1-6烷基和任选取代的C₆芳基；

(Mⁿ⁺)_1/n是金属阳离子，其中M是金属，n是1或2，例如M是碱金属、碱土金属，例如，M是Li、Na或K，或M是Li且n是1；

或其互变异构体。

在一个实施方案中，R³是NHSO₂R⁴。在另一个实施方案中，R³是NHSO₂OR⁴。例如，R⁴是被氟和烷氧基中的至少一个取代的C_1-6烷基，或R⁴是被至少一个氟原子取代的C₆芳基。在另一个实施方案中，R³是杂环。在另一个实施方案中，R¹和R²中的至少一个是CN，或者R¹和R²都是CN。

在进一步的实施方案中，式I化合物是选自如下的化合物：