[发明专利]用作离子循环电池的电解质中的添加剂的化合物

说明书

本发明涉及至少一种化合物作为添加剂在用于电池的电解质中的应用，其中该电池基于离子的流动而工作，所述化合物包含至少一种1,1‑二氰基乙烯基。

本发明涉及用作通过离子循环而工作的电池的电解质中的添加剂的化合物，包含所述化合物的电解质，用作通过离子循环而工作的电池中的所述电解质、以及包括所述电解质的电池。

本发明典型地应用于(但不仅应用于)以锂离子(Li⁺)或钠离子(Na⁺)作为电化学载体而工作的电池领域。可以列举的实例包括锂离子(Li离子)电池、钠离子(Na离子)电池、锂空气(Li空气)电池和锂硫(Li硫)电池。

电池是储能装置，如根据串联或并联安装的电化学电池的原理而工作的电化学发生器，这些储能装置能够借助存在于各电化学电池中的由电解质隔开的电极对(至少一个正极和至少一个负极)来传递电流，所述电极由特定材料制成，该特定材料能够经由氧化还原反应而相互反应以产生作为电流源的电子、并且产生离子，所述离子借助于电解质而从一个电极循环到另一个电极。

所述发生器可以更具体地为锂发生器或钠发生器，其工作原理分别为锂的嵌入-脱嵌或钠的嵌入-脱嵌。尤其可列举锂离子电池或钠离子电池。

在锂离子电池中，液体电解质是决定系统的性能和安全性的重要组分。已知电解质的有机溶剂在电池的第一次充电过程中被还原，并且在负极的表面处形成被称为钝化层的保护层(称为“固体电解质中间相”(SEI))。

钝化层通过防止该电解质的后续降解，从而能够使系统运转。因此，加强该钝化层是最根本的，以确保其在电池的整个寿命周期中的保护性质，并限制在第一次充电/放电循环期间的电容损失。

已经做出了相当大的努力来找到这样的分子，该分子能够先于溶剂被还原，并且能够产生对于电解质的降解更具保护性的层，并且该分子也更能抵抗温度的升高。

举例来说，可以例举WO 2015033619，其描述了包括正极、负极和非水电解质的二次电池，该非水电解质由溶解在非水溶剂中的锂盐和NC-(CH₂)_n-CN(“n”是大于或等于1的整数)型的直链二腈化合物组成。

然而，在通过离子循环而工作的电池中，这种类型的化合物不能获得具有充分保护性的SEI层。

本发明的目的是：通过提出使用某种化合物作为通过离子循环而工作的电池的电解质添加剂，从而使得可以形成这样的钝化层，该钝化层通过减少第一充电/放电周期期间的电容损失从而尤其可优化所述电池的功能，由此克服现有技术的缺点。

本发明的主题是至少一种化合物用作为通过离子循环而工作的电池的电解质中的添加剂，所述化合物包含至少一种1,1-二氰基乙烯基。

通过本发明，在电解质中包含所述添加剂(即，用作添加剂的本发明的化合物)的电池具有显著限制或甚至阻止循环期间的电容损失、以及负极/电解质界面处的热失控的优点。添加剂有利地使得可在包含于电解质中的溶剂被还原之前形成钝化层。

添加剂

用作添加剂的所述化合物或(换句话说)所述添加剂包含至少一种1,1-二氰基乙烯基。

换言之，1,1-二氰基乙烯基是一种α,β-不饱和二腈基，其中两个腈官能团，或者更尤其是两个氰基官能团都由两个不饱和碳中的一个碳(即，α碳)承载。

优选地，1,1-二氰基乙烯基为2,2-二取代的1,1-二氰基乙烯基，其中两个取代基(位于2位)中的至少一者为醚基。

更具体而言，本发明的添加剂可以选自化合物A、化合物B以及它们的混合物，

-化合物A由下式表示：