[发明专利]一类含氟化合物及其应用

说明书

本发明公开了一类含氟化合物及其应用。本发明提供了一类如式I所示的含氟化合物作为电池电解液添加剂的应用。该类化合物减少了锂离子电池的不可逆容量损失，在控制商业成本的基础上显著提高了锂离子电池的放电容量、工作电压、循环寿命和循环稳定性，能在商业化发展中迅速应用，有效控制了商业成本。

技术领域

本发明提供了一类含氟化合物及其应用。

背景技术

目前，锂离子电池广泛应用于手机、电脑等便携式电子产品，在电动汽车和大规模固定储能等应用上需要更安全、更稳定、循环寿命更长、能量密度更高、成本更低的锂离子电池。通过选用高比容量和高平台电压的正极材料可以实现高能量密度的目的，但锂离子电池正极材料的循环稳定性和循环寿命仍制约着高能量密度正极材料的商业化应用。

研究表明，影响锂离子电池充放电循环性能衰减的主要原因之一是电极-电解液界面不稳定。在电池充放电循环中，传统的电解液体系，如由电解质锂盐(LiPF₆)溶解在有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)等环碳酸酯和线性碳酸酯的混合溶剂中组成的电解液，会在正极表面发生氧化分解等副反应，一方面发生的氧化分解副反应会产生气体，破坏电池结构，另一方面电解液分解在电极表面生成不稳定的碳酸盐或卤盐增大电池阻抗；此外，副反应产物HF等强腐蚀性酸也对电极材料本身产生腐蚀，且存在过渡金属溶解。以上问题造成锂离子电池极化和阻抗都增大，导致电池充放电循环稳定性差、循环寿命短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的锂离子电池充放电循环过程中由于电解液不稳定导致电池循环稳定性较差，为此，本发明提供了一类含氟化合物及其应用。该类化合物减少了锂离子电池的不可逆容量损失，在控制商业成本的基础上显著提高了锂离子电池的放电容量、工作电压、循环寿命和循环稳定性，能在商业化发展中迅速应用，有效控制了商业成本。

本发明提供了一类如式I所示的含氟化合物作为电池电解液添加剂的应用；

其中，R¹、R²、R³、R⁴和R⁵独立地为H、F、Cl、Br、I、“C₁-C₂₀的直链或支链烷基”、“卤素取代的C₁-C₂₀的直链或支链烷基”、“含杂原子的C₁-C₂₀的直链或支链烷基，杂原子为S、O、N、Si、P和B中的一种或多种”、“卤素取代的、含杂原子的C₁-C₂₀的直链或支链烷基，杂原子为S、O、N、Si、P和B中的一种或多种”、“C₆-C₂₀的芳基”、“卤素取代的C₆-C₂₀的芳基”、“C₄-C₂₀的杂芳基，其中的杂原子为S、O、N、Si、P和B中的一种或多种”或“卤素取代的C₄-C₂₀的杂芳基，其中的杂原子为S、O、N、Si、P和B中的一种或多种”；

且R¹、R²、R³、R⁴和R⁵中至少一个为F；

X为无(意指R^X和苯环通过C^Sp2-C^Sp2键连接)、“C₁-C₂₀的直链或支链亚烷基”、“卤素取代的C₁-C₂₀的直链或支链亚烷基”、“含杂原子的C₁-C₂₀的直链或支链亚烷基，杂原子为S、O、N、Si、P和B中的一种或多种”、或、“卤素取代的、含杂原子的C₁-C₂₀的直链或支链亚烷基，杂原子为S、O、N、Si、P和B中的一种或多种”；