[发明专利]包含低聚甲硅烷基膦酸酯的电解质组合物

说明书

本发明涉及一种电解质组合物，其含有(i)至少一种非质子有机溶剂；(ii)至少一种导电盐；(iii)至少一种含有式(I)结构的甲硅烷基膦酸酯，其中T选自(Ia)和(Ib)；和(iv)任选地一种或多种添加剂。

描述

本发明涉及一种包含含有式(I)结构的甲硅烷基膦酸酯(sily esterphosphonate)的电解质组合物、含有式(I)结构的甲硅烷基膦酸酯在用于电化学电池的电解质组合物中的用途以及包含所述电解质组合物的电化学电池：

其中R³和T如下文所定义。

储存电能是一个人们的兴趣仍在增长的课题。有效储存电能允许在有利的时候产生电能并在需要的时候使用电能。二次电化学电池由于其化学能到电能的可逆转换且反之亦然(可再充电性)而非常适合该目的。二次锂电池组对于能量储存而言特别令人感兴趣，因为与其他电池组体系相比它们由于锂离子的原子量小而提供高能量密度和比能并且可以得到高电池电压(通常为3-5V)。由于这一原因，这些体系被广泛用作许多便携式电子产品如手机、笔记本电脑、微型照相机等的电源。

在二次锂电池组如锂离子电池组中，将有机碳酸酯、醚类、酯类和离子液体用作足以溶剂化导电盐的极性溶剂。大多数现有技术锂离子电池组通常不包含单一溶剂，而是包含不同有机非质子溶剂的溶剂混合物。

除了溶剂和导电盐之外，电解质组合物通常含有其他添加剂以改进该电解质组合物和包含该电解质组合物的电化学电池的某些性能。常见添加剂例如为阻燃剂、过充电保护添加剂和在第一充电/放电循环过程中在电极表面上反应并由此在该电极上成膜的成膜添加剂。已知用于电解质组合物的不同含Si和/或P的添加剂。

US 8,734,668 B2描述了包含可以额外含有杂原子如B、Al、P、S、F、Cl、Br和I的含硅化合物的电解质组合物。

EP 2 573 854 A1公开了用于锂离子电池组中的电解质组合物，其包含含有甲硅烷基酯基的膦酸衍生物以抑制在高温环境中电池组电阻的增加和电池组性能的变差。

US 2013/0164604 A1涉及亚磷酸酯、膦酸酯和双膦酸酯在用于锂离子电池组的电解质组合物中作为添加剂的用途。

为了提高锂电池组的性能，使用新型阴极活性材料。这些阴极活性材料具有更高的比能和/或更高的工作电压。该类阴极活性材料的实例为高能NCM(Ni、Co和Mn的锂代混合氧化物，所谓的HE-NCM)、具有含有额外过渡金属的层状结构的高电压锰尖晶石和锂镍钴铝氧化物(也称为NCA)。对于这些阴极活性材料中的一些而言在充电过程中必须使用高截止电压以得到所需的高比能。这些阴极活性材料对所用电解质组合物施加了新的要求，例如就对高电压的稳定性、O₂释放、导致金属溶解的过渡金属阳离子溶剂化、储存时的气体放出等而言。

仍然需要改善电化学电池的性能，尤其是包含上述阴极材料的电化学电池的性能，例如就高容量保持、良好的长期性能、高安全性、降低的气体放出和降低的阻抗积累而言。

本发明的目的是要提供用于电化学电池中以改善电化学电池的性能的添加剂，例如就高容量保持、良好的长期性能、高安全性、降低的气体放出和降低的阻抗积累而言。尤其应提供添加剂以改善包含具有高比能和/或高工作电压的阴极活性材料的电化学电池的性能。本发明的另一目的是要提供用于电化学电池的电解质组合物，得到的电化学电池具有高容量保持、良好的长期性能和高安全性。尤其应提供用于具有高比能和/或高工作电压的阴极活性材料的电解质组合物。本发明的目的是还要提供显示出高容量保持、良好的长期性能、高安全性、降低的气体放出和降低的阻抗积累的电化学电池。

因此，提供了一种电解质组合物，其含有

(i)至少一种非质子有机溶剂；

(ii)至少一种导电盐；

(iii)至少一种含有式(I)结构的甲硅烷基膦酸酯：