[发明专利]一种酰胺化合物的合成方法、酰胺化合物及非水电解液

说明书

本发明提供一种用于锂二次电池电解液的酰胺化合物的合成方法、酰胺化合物及非水电解液。所述酰胺化合物的合成方法包括：羧酸酯与仲胺反应得到酰胺化合物其中，R₁选自卤素取代烷基或氰基取代烷基；R₂，R₃分别选自烃基，或R₂，R₃分别选自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一种元素的有机基团；其中，所述R₁、R₂、R₃为独立取代基团；或所述R₁、R₂与R₃中至少两个联合成环。使用本发明合成的酰胺化合物中残留的有害物质少，杂质含量少，产率高，不仅能够适用于路易斯酸存在的以LiPF₆为电解质盐的非水电解液体系，也能够适用于含有高价态的过渡金属元素的正极材料的碱金属离子二次电池。

技术领域

本发明涉及一种用于锂二次电池电解液的酰胺化合物的合成方法、酰胺化合物及非水电解液。

背景技术

目前，常见的碱金属离子二次电池用非水电解液是以LiPF₆为电解质混合碳酸酯溶剂构成的体系，碳酸酯溶剂多为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)与碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶剂。电池充放电过程中的电化学行为诱发碳酸酯与金属元素之间的反应(电极中含有铁、镍、钴、锰、钛等具有催化活性的过渡金属元素)，轻则释放出气体，电池鼓包，导致电池性能劣化，重则因电池结构变形导致电池内部短路，引发热失控甚至发生燃烧、爆炸等安全事故。另外，随着动力电池往高能量密度发展，对溶剂的电化学窗口也提出更高要求，希望电解液可以在更宽泛的电压范围内工作。为了提升非水二次电池的性能以及安全，扩大其应用领域，使用分子结构稳定(或者电化学窗口宽)且难燃或不燃的有机溶剂以替代或者部分替代碳酸酯，是该领域主要研究方向之一。

羧酸酯、亚硫酸酯、磺酸酯、磷酸酯、砜、醚、酰胺、腈、有机硅化合物、有机硼化合物以及离子液体，都是有望替代碳酸酯的溶剂。然而，除羧酸酯被少量应用之外，其它溶剂尚未实现商用，其中酰胺更少地被纳入研究对象。2002年，US 2002/0042003A1公开了一种含有氟化酰胺的锂离子电池用电解液，该专利公开了该电解液的组成及性能参数，但该专利未公开氟化酰胺化合物的合成方法。

目前最常见的方法是两步合成法：首先羧酸与胺在较低温度下反应得到胺盐，接着得到的胺盐在较高温度下发生脱水生成酰胺化合物。也有研究人员通过酰氯与胺反应制得酰胺化合物。但是，这两种方法合成得到的酰胺化合物中残留的酸性物质或者卤素离子的含量过高，不适合应用到非水电解液中。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于锂二次电池电解液的酰胺化合物的合成方法，包括：羧酸酯与仲胺反应得到酰胺化合物其中，R₁选自卤素取代烷基或氰基取代烷基；R₂，R₃分别选自烃基，或R₂，R₃分别选自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一种元素的有机基团；其中，所述R₁、R₂、 R₃为独立取代基团；或所述R₁、R₂与R₃中至少两个联合成环。

本发明中，当与羰基相连的R₁选自卤素取代的烷基或氰基取代的烷基时，羧酸酯的羰基碳反应活性增强，当仲胺的氮原子进攻羰基碳时，羧酸酯的“胺解”反应进行容易，产物收率高。