[发明专利]一种亚硫酸乙烯酯衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种亚硫酸乙烯酯衍生物及其制备方法和应用。本发明的亚硫酸乙烯酯衍生物的结构式为或其中，R为C₁～C₈的全氟烷基。本发明的亚硫酸乙烯酯衍生物的制备方法包括以下步骤：先进行亚硫酸乙烯酯的卤代反应得到4,4‑二卤代亚硫酸乙烯酯，再与氟化试剂进行卤素置换反应，或者先进行全氟烷基乙烯的氧化反应得到全氟烷基乙二醇，再与三氯甲基磺酰氯进行成环反应。本发明的亚硫酸乙烯酯衍生物的制备方法简单、生产周期短、生产成本低、产物纯度高，将其添加到锂离子电池电解液中可以拓宽电解液体系的电化学窗口，提高电池的高压界面稳定性，提高电池的高压循环性能。

技术领域

本发明涉及一种亚硫酸乙烯酯衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

自从20世纪90年代诞生至今，锂离子二次电池得到了蓬勃发展。锂离子二次电池具有使用寿命较长、工作电压较高、能量密度较高、环境污染较小等优点，广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携电子设备，并逐渐成为电动交通工具的主要动力电源。随着各国开始对燃油汽车实施限制，锂离子电动汽车有可能成为未来的发展方向，与此同时，人们对于锂离子电池的性能要求也越来越高。

目前，提高锂离子电池的能量密度是研究的热点，而其中之一的方法就是提高电池的充电截止电压。然而，提高充电截止电压会引发一系列的界面电化学问题，影响到电池的高压循环性能。此外，锂离子电池电解液中的有机溶剂具有易燃性，且在工作过程中随着电压增加会被氧化分解产气，不断积累的热量和气体最终可能会引起电池爆炸，存在安全隐患。

因此，有必要开发一种添加剂来拓宽锂离子电池电解液的电化学窗口，减少电解液中易燃性有机溶剂的添加量，或者在电池高压工作时使电解液中的添加剂优先于有机溶剂发生氧化分解，形成致密的SEI膜和CEI膜，阻止电解液的氧化还原分解，提高锂离子电池在高电压工作时的循环寿命和安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亚硫酸乙烯酯衍生物及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种亚硫酸乙烯酯衍生物，结构式为：

其中，R为C₁～C₈的全氟烷基。

上述亚硫酸乙烯酯衍生物的制备方法包括以下步骤：

1)将亚硫酸乙烯酯、N-溴代丁二酰亚胺或N-氯代丁二酰亚胺、引发剂分散在溶剂中，进行卤代反应，得到4,4-二卤代亚硫酸乙烯酯；

2)将4,4-二卤代亚硫酸乙烯酯、氟化试剂和相转移催化剂分散在溶剂中，进行卤素置换反应，得到亚硫酸乙烯酯衍生物

优选的，步骤1)所述亚硫酸乙烯酯、N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1：(2～3)。

优选的，步骤1)所述亚硫酸乙烯酯、N-氯代丁二酰亚胺的摩尔比为1：(2～3)。

优选的，步骤1)所述引发剂为偶氮二异丁腈。

优选的，步骤1)所述卤代反应在0～60℃下进行，反应时间为1～24h。

优选的，步骤2)所述4,4-二卤代亚硫酸乙烯酯、氟化试剂的摩尔比为1：(1.0～1.5)。

优选的，步骤2)所述氟化试剂为氟化钾、氟化钠中的至少一种。

优选的，步骤2)所述相转移催化剂为18-冠醚-6、15-冠醚-5、1,4-二氧己环中的至少一种。

优选的，步骤2)所述卤素置换反应在0～60℃下进行，反应时间为20～24h。

上述亚硫酸乙烯酯衍生物的制备方法包括以下步骤：