[发明专利]用于锂电池的电解质组合物的杂环磺酰氟添加剂

说明书

本发明涉及用于锂电池的电解质组合物的杂环磺酰氟添加剂。电解质组合物含有(i)至少一种非质子有机溶剂；(ii)至少一种导电盐；(iii)至少一种式(I)的化合物，其中R¹、R²和R³各自独立地为H或C₁‑C₂₀烃基，其可以是未取代的或被选自F、CN、OS(O)₂F和S(O)₂F的一个或多个取代基取代并且其可含有一个或多个选自‑O‑、‑S‑、‑C(O)O‑、‑OC(O)‑和‑OS(O)₂‑的基团；其中R¹、R²和R³中的至少一个被一个或多个S(O)₂F基团取代；和(vi)任选一种或多种添加剂。

本发明涉及式(I)的化合物在电解质组合物中的用途

其中R¹、R²和R³如下文所述定义，涉及用于电化学电池的含有一种或多种式(I)的化合物的电解质组合物和包含这样的电解质组合物的电化学电池。

储存电能是越来越令人感兴趣的课题。高效储存电能允许在有利时生成电能并在需要时使用。二次电化学电池由于它们将化学能可逆转化成电能和反过来将电能转化成化学能(可充电性)而非常适合此用途。二次锂电池在储能领域特别受关注，因为它们由于锂离子的小原子量而提供高能量密度和比能，并与其它电池系统相比可获得高电池电压(通常3至5V)。因此，这些系统已广泛用作许多便携式电子设备如手机、笔记本电脑、微型相机等的电源。它们越来越多地用作汽车中的电源。

在二次锂电池，如锂离子电池中，使用有机碳酸酯、醚、酯和离子液体作为溶解导电盐的足够极性的溶剂。大多数现有技术状况的锂离子电池通常不含单一溶剂，而是包含不同有机非质子溶剂的溶剂混合物。

除溶剂和导电盐外，电解质组合物通常含有进一步的添加剂以改进电解质组合物和包含所述电解质组合物的电化学电池的某些性质。常见添加剂是例如阻燃剂、过充保护添加剂和在初次充电/放电循环的过程中在电极表面上反应由此在电极上形成膜的成膜添加剂。该膜防止电极直接接触电解质组合物并由此改进电化学电池的循环行为和寿命。

JP 2014-127354 A1公开了用于实现高过充防护性质和电池性能的劣化抑制的锂电池电解质组合物的不同添加剂。一些添加剂基于2,4,6-三氧代[1,3,5]三嗪，其中三嗪环的氮原子被不同有机基团，如碳酸酯和磺酰基烷基取代。

JP 2014-127354 A1描述了含有用于提高循环寿命和改进内电阻的添加剂的电解质溶液。该添加剂基于被不同有机取代基，尤其被乙烯基磺酰基取代的2,4,6-三氧代[1,3,5]三嗪。该添加剂用于为锂二次电池提供在容量、电阻和输出特性方面的性能和耐久性的良好平衡。

尽管不同添加剂已知用于改进电化学电池如二次锂电池的性能，仍然需要有助于进一步改进电化学电池的性能的添加剂和电解质组合物。本发明的一个目的是提供具有良好电化学性质，如长循环寿命、高容量保持、在循环过程中的较低电阻积累和良好储存稳定性的电解质组合物添加剂和电解质组合物。本发明的另一目的是提供具有良好电化学性质，如长循环寿命、高容量保持和良好储存稳定性的电化学电池。

通过一种电解质组合物实现这一目的，其含有

(i)至少一种非质子有机溶剂；

(ii)至少一种导电盐；

(iii)至少一种式(I)的化合物

其中