[发明专利]作为锂离子电池中电解质的添加剂的环氧乙烷基衍生物

说明书

本发明涉及电解质组合物(A)，其包含：(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)化合物，和(iv)任选至少一种其它添加剂。

本发明涉及电解质组合物(A)，其包含：

(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)化合物：

其中：

R¹、R²、R³、R⁴、R⁵和R⁶如下文中定义，和

(iv)任选至少一种其它添加剂。

本发明进一步涉及式(I)化合物作为电化电池中电解质的添加剂的用途，和包含上述电解质组合物(A)、至少一个包含至少一种阴极活性材料的阴极(B)和至少一个包含至少一种阳极活性材料的阳极(C)的电化电池。

蓄电池，例如铅蓄电池和镍-镉蓄电池是几十年来已知的。然而，已知的铅蓄电池和镍-镉蓄电池具有以下缺点：相当低的能量密度和存储效应，这降低铅蓄电池和镍-镉蓄电池的可再充电性以及因此的使用寿命。

通常还称为锂离子电池的锂离子蓄电池用作备选物。它们提供比基于铅或相当稀有的重金属的蓄电池更高的能量密度。

由于许多锂离子电池使用金属锂或氧化态0的锂，或者产生它作为中间体，它们水敏感的。此外，所用导电盐，例如LiFP₆在长期操作期间为水敏感的。因此，水不是锂离子电池中所用锂盐的可用溶剂。而是，有机碳酸盐、醚、酯和离子液体用作足够极性溶剂。多数现有技术锂离子电池通常不包含单一溶剂，而是不同有机非质子溶剂的溶剂混合物。

在锂离子电池的充电和放电期间，在不同的电池电势下发生各种反应。已知在锂离子电池的首次充电过程期间，通常在阳极上形成膜。该膜通常称为固体电解质界面(SEI)。SEI是锂离子可透的并且保护电解质以防与阳极直接接触，反之亦然。它通过电解质组合物的组分，如溶剂，例如碳酸盐、酯和醚以及阳极表面上的导电盐还原分解而形成，如果阳极活性材料为含碳材料如石墨的话尤其如此。存在于电池的一定量的锂不可逆地被消耗用于形成SEI，并且不能置换。降低不可逆地消耗的锂的量的一种可能性是加入容易在阳极上通过还原而分解，由此在阳极表面上形成膜的合适化合物。一种尤其合适的化合物为碳酸亚乙烯酯，参见例如EP 0 683 587 B1和US 6,413,678 B1。碳酸亚乙烯酯在锂离子电池中在石墨阳极上形成合适的SEI。

其它成膜添加剂是已知的，尤其是环氧乙烷基衍生物，如US 2009/0035656 A1所述，所述文件公开了作为成膜添加剂用于锂电池的电解质的缩水甘油基醚化合物。

然而，仍需要增强二次电池的寿命，并且需要导致二次电化电池的延长寿命和循环稳定性的电解质添加剂。

本发明的目的是提供导致电化电池，特别是锂离子电池的改进寿命的电解质组合物。本发明的另一目的是提供具有高能量密度和/或较高操作电压且具有良好性能特性和长寿命的电化电池，特别是锂离子电池。

该目的通过电解质组合物(A)实现，其包含：

(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)化合物：

其中：