[发明专利]双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置

说明书

本发明涉及一种双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置。该双磺酸酯化合物具有结构，将其作为添加剂应用到储能装置中，使得储能装置的负极表面能够形成稳定的SEI膜，可以抑制电解液中溶剂的分解。由于负极表面能够形成稳定的SEI膜，所以低温下的锂离子嵌入与脱嵌变得顺畅，因此能够提升储能装置的低温性能。另一方面，双磺酸酯化合物中的磺酸酯基团可与过渡金属离子配位而形成络合物，使得正极表面钝化，抑制正极金属离子的溶出，同时降低高氧化态的活性物质对溶剂的分解作用，从而可提高储能装置在高温条件下的电化学性能。在储能装置中，双磺酸酯化合物能够抑制直流内阻的增加，从而能改善储能装置的高温性能和低温性能。

技术领域

本发明涉及电解液技术领域，尤其是涉及一种双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置。

背景技术

锂离子电池因其具有能量密度高、充电效率高、循环寿命长等优点，被广泛应用与动力、储能、航天、数码等领域。随着技术的不断进步，消费者对电池的性能提出了更高的要求，除了希望电池在常温下具有良好的性能之外，还希望电池能够在高温条件和低温条件下仍然具有良好的性能。目前为了改善电池的高温性能，一般会选择沸点较高的溶剂来制备电解液；为了改善电池的低温性能，则会选择熔点较低的溶剂来制备电解液。这样的方法能够在一定程度上改善电池的高温性能或低温性能，但是随着电池使用范围的不断拓宽，这样无法兼顾高温性能和低温性能的方法不能满足电池的使用要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置，该双磺酸酯化合物应用到电解液能够兼顾储能装置的高温性能和低温性能。

一种双磺酸酯化合物，具有通式(Ⅰ)所示的结构：

其中，R₁选自碳原子个数为1～6的链状烷基、三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、甲苯基、五元杂环基团或六元杂环基团；R₂、R₃独立的选自氢原子、卤原子、碳原子个数为1～6的烷基或碳原子个数为1～6的卤代烷基。

在其中一个实施例中，R₁为三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、五元杂环基团或六元杂环基团，与为邻位、间位或对位。

在其中一个实施例中，R₁选自亚甲基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、苯基、呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶或哒嗪。

在其中一个实施例中，R₂、R₃独立的选自氢原子、氟原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、异己基、氟代甲基、氟代乙基、氟代丙基、氟代丁基、氟代戊基、氟代己基、氟代异丙基、氟代异丁基、氟代仲丁基、氟代叔丁基、氟代异戊基或氟代异己基。

在其中一个实施例中，R₂、R₃独立的选自三氟甲基、三氟乙基、三氟丙基、三氟丁基、三氟戊基、三氟己基、三氟异丙基、三氟异丁基、三氟仲丁基、三氟叔丁基、三氟异戊基或三氟异己基。

一种上述任一实施例中所述的双磺酸酯化合物的制备方法，包括如下步骤：

在保护气体氛围下，将具有通式Ⅱ的双羟基化合物、具有通式Ⅲ的第一磺酰卤化物以及具有通式Ⅳ的第二磺酰卤化物在加有碱的溶剂中反应，

HO-R₁-OH (Ⅱ)

其中，X₁、X₂独立的选自卤原子；反应温度为-50℃～100℃；反应时间为0.1h～24h。