DE102018201274A1 - Active material with covalently bonded solid-electrolyte interphase - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Aktivmaterial zur Verwendung in einer Elektrode einer elektrochemischen Zelle, wobei das Aktivmaterial auf mindestens einem Teil der Oberfläche (1) des Aktivmaterials mindestens eine chemische Gruppe der allgemeinen Formel (I):aufweist, wobeiE ein an der Oberfläche (1) des Aktivmaterials befindliches Element darstellt;A eine Kupplungsgruppe darstellt, die über eine kovalente Bindung an die Oberfläche (1) des Aktivmaterials gebunden ist;Z eine Solid-Electrolyte-Interphase bildende Gruppe (SEI-bildende Gruppe) (3) darstellt, die in der Lage ist, allein und/oder in Gegenwart weiterer SEI-bildender Gruppen eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) (2) auszubilden; undQ eine Verbrückungsgruppe darstellt, welche die Kupplungsgruppe A und die SEI-bildenden Gruppe Z (3) miteinander verbindet.Gegenstand ist auch ein Verfahren zur Herstellung des Aktivmaterials sowie dessen Verwendung als Aktivmaterial für eine Elektrode in einer elektrochemischen Zelle.The invention relates to an active material for use in an electrode of an electrochemical cell, wherein the active material on at least part of the surface (1) of the active material at least one chemical group of the general formula (I): wherein E is on the surface (1) A represents a coupling group bonded to the surface (1) of the active material via a covalent bond; Z represents a solid-electrolyte interphase-forming group (SEI-forming group) (3) used in the It is able to form a solid electrolyte interphase (SEI) (2) alone and / or in the presence of further SEI-forming groups; andQ represents a bridging group linking together the coupling group A and the SEI-forming group Z (3). The subject is also a process for producing the active material and its use as an active material for an electrode in an electrochemical cell.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aktivmaterial für eine Elektrode einer elektrochemischen Zelle, welches auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Aktivmaterial mit einer kovalent gebundene monomolekularen Schicht, nachfolgend auch Monolage (sogenannte „monolayer“) genannt, einer organischen Verbindung versehen ist, die in der Lage ist allein und/oder in Gegenwart weiterer Verbindungen eine kovalent gebundene Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) auf der Oberfläche des Aktivmaterials auszubilden. Gegenstand ist auch ein Verfahren zu Herstellung eines solchen Aktivmaterials sowie deren Verwendung zur Herstellung von Elektroden und elektrochemischen Zellen.The invention relates to an active material for an electrode of an electrochemical cell which is provided on at least part of the surface of the active material with a covalently bonded monomolecular layer, hereinafter also referred to as monolayer (so-called "monolayer"), an organic compound which is capable of alone and / or in the presence of further compounds to form a covalently bonded solid electrolyte interphase (SEI) on the surface of the active material. The subject matter is also a process for producing such an active material and its use for the production of electrodes and electrochemical cells.

Stand der TechnikState of the art

Elektrochemische Zellen zur reversiblen Speicherung elektrischer Energie umfassen in der Regel mindestens zwei Elektroden, welche Aktivmaterialien umfassen. Häufig werden Metalloxide und/oder Metallphosphate als Aktivmaterialien eingesetzt, insbesondere für die Herstellung der positiven Elektrode (in Folgenden auch als Kathode bezeichnet) elektrochemischer Zellen. Während des Be- bzw. Entladungsprozesses werden in den Aktivmaterialien üblicherweise Lithiumionen reversibel eingelagert bzw. von den Aktivmaterialien freigegeben. Wird eine solche elektrochemische Zelle in Gegenwart einer Elektrolytzusammensetzung erstmals im Rahmen des Vorladens bzw. der Formierung kontrolliert Beladen, so bildet sich auf der Oberfläche des Aktivmaterials, welches mit der Elektrolytzusammensetzung in Kontakt kommt, eine sogenannten Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) aus. Diese feste Elektrolytschicht wird aus Abbauprodukten der Elektrolytzusammensetzung gebildet. Sie ist ionisch und für Lithiumionen durchlässig (vgl. Solid State Ionics 148, 2002, 405). Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die gezielte Zugabe von Additiven zu der Elektrolytzusammensetzung zur Steuerung der Eigenschaften der SEI geeignet ist.Electrochemical cells for reversibly storing electrical energy usually comprise at least two electrodes comprising active materials. Frequently, metal oxides and / or metal phosphates are used as active materials, in particular for the production of the positive electrode (also referred to below as the cathode) of electrochemical cells. During the loading or unloading process, lithium ions are usually stored reversibly in the active materials or released from the active materials. If such an electrochemical cell is charged in the presence of an electrolyte composition for the first time in the course of precharging or forming, a so-called solid electrolyte interphase (SEI) forms on the surface of the active material which comes into contact with the electrolyte composition. This solid electrolyte layer is formed from decomposition products of the electrolyte composition. It is ionic and permeable to lithium ions (see Solid State Ionics 148, 2002, 405). It is known from the prior art that the selective addition of additives to the electrolyte composition is suitable for controlling the properties of the SEI.

Für elektrochemische Hochleistungszellen ist es unabdingbar, dass die SEI thermisch und mechanisch stabil ist. Insbesondere darf auch eine Volumenänderung des Aktivmaterials, die während der Be- und Entladungsvorgänge auftritt, nicht zu einem Brechen oder Abplatzen der SEI führen.For high performance electrochemical cells, it is essential that the SEI be thermally and mechanically stable. In particular, a volume change of the active material that occurs during the loading and unloading operations must not lead to breakage or spalling of the SEI.

US 2016/0351962 A1 offenbart ein multifunktionelles Additiv für den Einsatz in einer Elektrolytzusammensetzung für eine elektrochemische Vorrichtung, wobei das multifunktionelle Additiv mindestens ein funktionelle Gruppe umfasst, die in der Lage ist eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) zu bilden, sowie mindestens eine Gruppe, die in der Lage ist eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) zu modifizieren, wobei beide Gruppen über eine Kohlenwasserstoffbrücke miteinander verbunden sind. US 2016/0351962 A1 discloses a multifunctional additive for use in an electrolyte composition for an electrochemical device, wherein the multifunctional additive comprises at least one functional group capable of forming a solid-electrolyte interphase (SEI), and at least one group that is used in the It is able to modify a solid electrolyte interphase (SEI), whereby both groups are connected by a hydrocarbon bridge.

US 2016/0172681 A1 offenbart eine Elektrolytzusammensetzung, umfassend ein Lösungsmittel, ein Lithiumsalz, und mindestens ein Additiv, ausgewählt aus: einem Silan, welches mindestens eine Si-H-Gruppe umfasst; einem fluorierten Methoxysilan; einem fluorierten Chlorsilan; oder Kombinationen davon. Die Elektrolytzusammensetzung wird zur Bildung einer festen SEI auf einer Lithium-Elektrode eingesetzt. US 2016/0172681 A1 discloses an electrolyte composition comprising a solvent, a lithium salt, and at least one additive selected from: a silane comprising at least one Si-H group; a fluorinated methoxysilane; a fluorinated chlorosilane; or combinations thereof. The electrolyte composition is used to form a solid SEI on a lithium electrode.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der Erfindung ist ein Aktivmaterial zur Verwendung in einer Elektrode einer elektrochemischen Zelle, wobei das Aktivmaterial auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Aktivmaterials mindestens eine chemische Gruppe der allgemeinen Formel (I): E-A-Q-Z (I) aufweist, wobei

E
ein an der Oberfläche des Aktivmaterials befindliches Element darstellt;
A
eine Kupplungsgruppe darstellt, die über eine kovalente Bindung an die Oberfläche des Aktivmaterials gebunden ist;
Z
eine Solid-Electrolyte-Interphase bildende Gruppe (SEI-bildende Gruppe) darstellt, die in der Lage ist, allein und/oder in Gegenwart weiterer SEI-bildender Gruppen eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) auszubilden; und
Q
eine Verbrückungsgruppe darstellt, welche die Kupplungsgruppe A und die SEI-bildenden Gruppe Z miteinander verbindet.
The invention relates to an active material for use in an electrode of an electrochemical cell, wherein the active material on at least part of the surface of the active material at least one chemical group of the general formula (I): EAQZ (I) having,
e
represents an element located on the surface of the active material;
A
represents a coupling group bonded to the surface of the active material via a covalent bond;
Z
represents a solid-electrolyte interphase-forming group (SEI-forming group) capable of forming a solid electrolyte interphase (SEI) alone and / or in the presence of other SEI-forming groups; and
Q
represents a bridging group linking coupling group A and SEI-forming group Z to each other.

Die SEI-bildende Gruppe Z kann dabei vorzugsweise ausgewählt sein aus: (a) einem acyclischen oder cyclischen, organischen Carbonatrest der allgemeinen Formeln (IIa) oder (IIb):

Figure DE102018201274A1_0001
wobei R1 und R2 gleich oder verschieden sein können und für gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen, R3 für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit einem bis vier Kohlenstoffatomen steht und R1, R2 und R3 gegebenenfalls mit Halogenatomen, gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, oder cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, substituiert sein können, wobei benachbarte Kohlenwasserstoffreste miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden; und wobei der acyclische oder cyclische, organische Carbonatrest über einen der Reste R1 bis R3 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. The SEI-forming group Z may preferably be selected from: (a) an acyclic or cyclic, organic carbonate radical of the general formulas (IIa) or (IIb):
Figure DE102018201274A1_0001
 wherein R 1 and R 2 may be the same or different and represent saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon chains having 1 to 12 carbon atoms, R 3 is a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having one to four carbon atoms and R 1 , R 2 and R 3 optionally substituted with halogen atoms, saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 3 to 7 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, wherein adjacent hydrocarbon radicals may be linked together to form a ring; and wherein the acyclic or cyclic, organic carbonate is bound via one of the radicals R 1 to R 3 to the bridging group Q.

Vorzugsweise ist mindestens einer der Reste R1 oder R2 ungesättigt. Insbesondere steht R1 oder R2 für einen Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl- oder Hexylrest und das jeweils andere für einen Vinyl-, Allyl- oder Propargylrest. R3 steht für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit einem bis vier Kohlenstoffatomen. R1, R2 und R3 können gegebenenfalls substituiert sein mit Halogenatomen, gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, oder cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, wobei benachbarte Kohlenwasserstoffreste miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden. R3 ist bevorzugt ein gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 2 Kohlenstoffatomen, welcher mit mindestens einem ungesättigten Kohlenwasserstoffrest substituiert ist. Bevorzugte Halogenatome sind F, CI, Br, I, insbesondere F und Cl.Preferably, at least one of R 1 or R 2 is unsaturated. In particular, R 1 or R 2 is a methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl or hexyl radical and the other in each case represents a vinyl, allyl or propargyl radical. R 3 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having one to four carbon atoms. R 1 , R 2 and R 3 may be optionally substituted with halogen atoms, saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms, or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 3 to 7 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms, wherein adjacent hydrocarbon radicals may be linked together to form a ring. R 3 is preferably a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 2 carbon atoms which is substituted by at least one unsaturated hydrocarbon radical. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl.

Spezifische Beispiele für Reste der Formel (IIa) sind Vinylmethylcarbonat-Reste, Vinylethylencarbonat-Reste, Vinylpropylcarbonat-Reste, Allylmethylcarbonat-Reste, Allylethylcarbonat-Reste, Allylpropylcarbonat-Reste, Propargylmethylcarbonat-Reste, Propargylethylcarbonat-Reste, Propargylpropylcarbonat-Reste sowie asymmetrische Dialkylcarbonat-Reste wie Methyl-n-propylcarbonat-Reste, Methyl-iso-propylcarbonat-Reste, Ethyl-n-propylcarbonat-Reste und Ethyl-iso-propylcarbonat-Reste.Specific examples of radicals of the formula (IIa) are vinylmethyl carbonate radicals, vinylethylene carbonate radicals, vinylpropyl carbonate radicals, allylmethyl carbonate radicals, allylethyl carbonate radicals, allylpropyl carbonate radicals, propargylmethyl carbonate radicals, propargylethyl carbonate radicals, propargylpropyl carbonate radicals and asymmetrical dialkyl carbonate radicals such as methyl-n-propyl carbonate residues, methyl iso-propyl carbonate residues, ethyl-n-propyl carbonate residues and ethyl iso-propyl carbonate residues.

Spezifische Beispiele für Verbindungen der Formel (IIb) sind Ethylencarbonat-Reste, Methylethylencarbonat-Reste, Dimethylethylencarbonat-Reste, Phenylethylencarbonat-Reste, Vinylencarbonat-Reste, Phenylvinylencarbonat-Reste, Vinylethylencarbonat-Reste, Allylethylencarbonat-Reste, Propargylethylencarbonat-Reste und Brenzcatechincarbonat-Reste.Specific examples of compounds of the formula (IIb) are ethylene carbonate radicals, methylethylene carbonate radicals, dimethylethylene carbonate radicals, phenylethylene carbonate radicals, vinylene carbonate radicals, phenylvinylene carbonate radicals, vinylethylene carbonate radicals, allylethylene carbonate radicals, propargylethylene carbonate radicals and catechol carbonate radicals.

Spezifische Beispiele für Halogenderivate der beschriebenen cyclischen und acyclischen, organischen Carbonatreste sind Chlorethylencarbonat-Reste, Fluorethylencarbonat-Reste, Trifluorpropylencarbonat-Reste, Trifluormethylpropylencarbonat-Reste. Specific examples of halogen derivatives of the described cyclic and acyclic organic carbonate residues are chloroethylene carbonate residues, fluoroethylene carbonate residues, trifluoropropylene carbonate residues, trifluoromethylpropylene carbonate residues.

(b) Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffreste mit Kohlenwasserstoffrest mit 9 bis 30 Kohlenstoffatomen, wobei einzelne aromatische Ringe durch Heteroatome, ausgewählt aus O, S und N verbunden sein können, und wobei der polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffrest über eines der Kohlenstoffatome an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Beispiele umfassen Biphenyl-Reste, o-Terphenyl-Reste, m-Terphenyl-Reste, p-Terphenyl-Reste, Dibenzyl-Reste, Inden-Reste, Fluoren-Reste, Naphthalin-Reste, Anthracen-Reste, Benzopyren-Reste, Acenaphthylen-Reste, Acenaphthen-Reste, Phenanthren-Reste, Fluoranthen-Reste, Pyren-Reste, Benzanthracen-Reste, Coronen-Reste, Tetracen-Reste, Pentacen-Reste und Chrysen-Reste.(b) Polycyclic aromatic hydrocarbon radicals having a hydrocarbon radical having 9 to 30 carbon atoms, wherein individual aromatic rings may be connected by heteroatoms selected from O, S and N, and wherein the polycyclic aromatic hydrocarbon radical is bonded to the bridging group Q via one of the carbon atoms. Preferred examples include biphenyl, o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl, dibenzyl, indene, fluorene, naphthalene, anthracene, benzopyrene, acenaphthylene Residues, acenaphthene residues, phenanthrene Radicals, fluoranthene radicals, pyrene radicals, benzanthracene radicals, coronene radicals, tetracene radicals, pentacene radicals and chrysene radicals.

Besonders bevorzugt sind polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, insbesondere Biphenyl-Reste, o-Terphenyl-Reste und Dibenzyl-Reste. Die Gruppe der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffreste umfasst auch Verbindungen, in denen die aromatischen Ringe durch Heteroatome wie Sauerstoff oder Stickstoff voneinander getrennt sind, beispielsweise Diphenylether-Reste.Particularly preferred are polycyclic aromatic hydrocarbon radicals having 12 to 24 carbon atoms, in particular biphenyl radicals, o-terphenyl radicals and dibenzyl radicals. The group of polycyclic aromatic hydrocarbon radicals also includes compounds in which the aromatic rings are separated by heteroatoms such as oxygen or nitrogen, for example diphenyl ether radicals.

Aus dieser Gruppe sind Biphenyl-Reste, o-Terphenyl-Reste, Dibenzyl-Reste und Diphenylether-Reste als bevorzugt zu nennen. Ganz besonders ist Biphenyl-Reste bevorzugt.From this group, biphenyl radicals, o-terphenyl radicals, dibenzyl radicals and diphenyl ether radicals are to be mentioned as preferred. Very particular preference is given to biphenyl radicals.

(c) Heterocyclische aromatische Reste der Formel (III):

Figure DE102018201274A1_0002
wobei E für ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S und NR8, steht, R4 bis R7 jeweils für ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Cyanogruppe, einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6(c) Heterocyclic aromatic radicals of the formula (III):
Figure DE102018201274A1_0002
 wherein E is an element selected from the group consisting of O, S and NR 8 , R 4 to R 7 are each a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6

Kohlenstoffatomen, die mit Halogenatomen subsituiert sein können oder einen gesättigten oder ungesättigten Alkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die mit Halogenatomen substituiert sein können, steht, wobei benachbarte Reste R4 und R5, R5 und R6, R6 und R7 miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden, und R8 für ein Wasserstoffatom oder einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die mit Halogenatomen subsituiert sein können, steht, und wobei der heterocyclische, aromatische Rest über einen der Reste R4 bis R8 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl. Bevorzugt sind die Reste R4 bis R7 ausgewählt aus einem Wasserstoffatom, einer Cyanogruppe, einem Chloratom, einem Fluoratom, einem gesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder einem gesättigten Alkoxyrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen.Carbon atoms which may be substituted by halogen atoms or a saturated or unsaturated alkoxy radical having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, wherein adjacent radicals R 4 and R 5 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7 together may be joined to form such a ring and R 8 is a hydrogen atom or a saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radical having from 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms, and wherein the heterocyclic aromatic radical is above one of R 4 to R 8 is bonded to the bridging group Q. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl. Preferably, the radicals R 4 to R 7 are selected from a hydrogen atom, a cyano group, a chlorine atom, a fluorine atom, a saturated hydrocarbon radical having 1 to 3 carbon atoms or a saturated alkoxy radical having 1 to 3 carbon atoms.

Beispiele für Reste der Formel (III) sind Furan-Reste, 2-Cyanofuran-Reste, Thiophen-Reste, N-Alkylpyrrol-Reste, insbesondere N-Methylpyrrol-Reste und N-Ethylpyrrol-Reste. Bevorzugte bicyclische Verbindungen der Formel (III) umfassen 3,4-Ethylenedioxythiophen-Reste (EDT).Examples of radicals of the formula (III) are furan radicals, 2-cyanofuran radicals, thiophene radicals, N-alkylpyrrole radicals, in particular N-methylpyrrole radicals and N-ethylpyrrole radicals. Preferred bicyclic compounds of formula (III) include 3,4-ethylenedioxythiophene residues (EDT).

(d) Pyridinreste der Formel (IV):

Figure DE102018201274A1_0003
wobei R9 bis R13 unabhängig voneinander ausgewählt sein können aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wobei benachbarte Kohlenwasserstoffreste miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden, und wobei der Pyridinrest über einen der Reste R9 bis R13 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzug sind die Reste R9 bis R13 ausgewählt aus einem Wasserstoffatom, einem ungesättigten, unverzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einem cyclischen, ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl.(d) Pyridine radicals of the formula (IV):
Figure DE102018201274A1_0003
 wherein R 9 to R 13 may independently be selected from a hydrogen atom, a halogen atom, saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, and cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 3 to 12 carbon atoms, wherein adjacent hydrocarbon radicals are bonded together may be to form such a ring, and wherein the pyridine moiety is linked to the bridging group Q via one of the radicals R 9 to R 13 . Preferably, the radicals R 9 to R 13 are selected from a hydrogen atom, an unsaturated, unbranched hydrocarbon radical having 2 to 4 carbon atoms or a cyclic, unsaturated hydrocarbon radical having 6 to 9 carbon atoms. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl.

Konkrete Beispiele für Reste der Formel (IV) sind Pyridin-Reste, 2-Vinylpyridin-Reste, und 2,2'-Bipyridin-Reste. Besonders bevorzugt sind 2-Vinylpyridin-Reste.Specific examples of radicals of the formula (IV) are pyridine radicals, 2-vinylpyridine radicals, and 2,2'-bipyridine radicals. Particularly preferred are 2-vinylpyridine radicals.

(e) Acyclische und cyclische Sulfitreste der allgemeinen Formeln (Va) und (Vb):

Figure DE102018201274A1_0004
wobei R14 und R15 gleich oder verschieden sein können und für gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen, und R16 für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit einem bis vier Kohlenstoffatomen steht, wobei R14, R15 und R16 gegebenenfalls mit Halogenatomen, gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, oder cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, substituiert sein können, wobei benachbarte Kohlenwasserstoffreste miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden, und wobei der acyclische oder cyclische Sulfitrest über einen der Reste R14 bis R16 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Vorzugsweise ist mindestens einer der Reste R14 und R15 ungesättigt. Insbesondere steht R14 oder R15 für einen Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl- oder Hexylrest und das jeweils andere für einen Vinyl-, Allyl- oder Propargylrest. R16 ist bevorzugt ein gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl.(e) Acyclic and cyclic sulfite radicals of the general formulas (Va) and (Vb):
Figure DE102018201274A1_0004
 wherein R 14 and R 15 may be the same or different and represent saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon chains having 1 to 6 carbon atoms, and R 16 is a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having one to four carbon atoms, wherein R 14 , R 15 and R 16 are optionally substituted with halogen atoms, saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms, or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 3 to 7 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms wherein adjacent hydrocarbon radicals may be linked together to form a ring, and wherein the acyclic or cyclic sulfite radical is attached to the bridging group Q via one of R 14 to R 16 . Preferably, at least one of R 14 and R 15 is unsaturated. In particular, R 14 or R 15 is a methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl or hexyl radical and the other in each case represents a vinyl, allyl or propargyl radical. R 16 is preferably a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 2 or 3 carbon atoms. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl.

Spezifische Beispiele für Reste der Formel (Va) sind Dimethylsulfit-Reste, Diethylsulfit-Reste, Dipropylsulfit-Reste, Dibutylsulfit-Reste, Dipentylsulfit-Reste und Dihexylsulfit-Reste. Besonders bevorzugt sind Dimethylsulfit-Reste und Diethylsulfit-Reste. Specific examples of radicals of the formula (Va) are dimethylsulfite radicals, diethylsulfite radicals, dipropylsulfite radicals, dibutylsulfite radicals, dipentylsulfite radicals and dihexylsulfite radicals. Particular preference is given to dimethyl sulfite radicals and diethyl sulfite radicals.

Spezifische Beispiele für Reste der Formel (Vb) sind Ethylensulfit-Reste, Propylensulfit-Reste, Butylensulfit-Reste, Vinylethylensulfit-Reste, Phenylethylensulfit-Reste, Phenylvinylensulfit-Reste. Besonders bevorzugt sind Ethylensulfit-Reste und Propylensulfit-Reste.Specific examples of radicals of the formula (Vb) are ethylene sulfite radicals, propylene sulfite radicals, butylene sulfite radicals, vinyl ethylene sulfite radicals, phenylethylene sulfite radicals, phenylvinylene sulfite radicals. Particularly preferred are ethylene sulfite radicals and propylene sulfite radicals.

(f) Sulfonsäureesterreste der allgemeinen Formel (VI):

Figure DE102018201274A1_0005
wobei R17 und R18 unabhängig voneinander lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen oder Halogenalkanen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, und wobei der Sulfonsäureesterrest über einen der Reste R17 bis R18 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl. Bevorzugte Halogenalkane sind -CF3 und -CCl3. In einer bevorzugten Ausführungsform sind R17 und R18 miteinander verbunden und bilden so einen Ring. Insbesondere sind Verbindungen der Formel (VI) bevorzugt, in denen die Reste R17 und R18 verbunden sind und einen Ring, bestehen aus drei Kohlenstoffatomen sowie den daran gebundenen O- und S-Atom, bilden. Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Sulton-Reste, insbesondere 1,3-Propansulton-Reste, 1,3-Propensulton-Reste, 1,4-Butansulton-Reste, 1,4-Butensulton-Reste sowie deren Halogenderivate, insbesondere Fluorpropansulton-Reste.(f) Sulfonic acid ester radicals of the general formula (VI):
Figure DE102018201274A1_0005
 wherein R 17 and R 18 are independently linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon chains having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with halogen atoms or haloalkanes having 1 to 5 carbon atoms, and wherein the sulfonic acid ester via one of R 17 to R 18 is bound to the bridging group Q. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl. Preferred haloalkanes are -CF 3 and -CCl 3 . In a preferred embodiment, R 17 and R 18 are bonded together to form a ring. In particular, compounds of the formula (VI) are preferred in which the radicals R 17 and R 18 are bonded and form a ring consisting of three carbon atoms and the O and S atoms bonded thereto. Particularly preferred embodiments are sultone radicals, in particular 1,3-propanesultone radicals, 1,3-propensultone radicals, 1,4-butanesultone radicals, 1,4-butenesultone radicals and their halogen derivatives, in particular fluoropropanesultone radicals.

(g) Schwefelsäureesterreste der allgemeinen Formel (VII):

Figure DE102018201274A1_0006
wobei R19 und R20 unabhängig voneinander lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen substituiert sein können, und wobei der Schwefelsäureesterrest über einen der Reste R19 bis R20 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind R19 und R20 miteinander verbunden und bilden so einen Ring. Bevorzugte Halogenatome sind F, CI, Br, I, insbesondere F und Cl.(g) Sulfuric acid ester radicals of the general formula (VII):
Figure DE102018201274A1_0006
 wherein R 19 and R 20 are independently linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon chains having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with halogen atoms, and wherein the sulfuric acid ester residue is bound via one of R 19 to R 20 to the bridging group Q , In a preferred embodiment, R 19 and R 20 are joined together to form a ring. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl.

Besonders bevorzugte Reste der Formel (VII) sind Allylmethylsulfonat-Reste, Allylethylsulfonat-Reste, Propargylmethylsulfonat-Reste, Propargylethylsulfonat-Reste und 1,3,2-Dioxathiolan-2,2-dioxid-Reste.Particularly preferred radicals of the formula (VII) are allylmethylsulfonate radicals, allylethylsulfonate radicals, propargylmethylsulfonate radicals, propargylethylsulfonate radicals and 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide radicals.

(h) Cyclische Carbonsäurereste der Formel (VIII):

Figure DE102018201274A1_0007
wobei E1 für O oder NR24 steht, R21 für eine Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe der Formel -R22-C(O)-E2-R23- steht, wobei R22 und R23 je unabhängig voneinander für einen Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen stehen, E2 für O oder NR24 steht und R24 je unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom, einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht, welche gegebenenfalls substituiert sein können mit Halogenatomen, Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Resten der Formel -C(O)R25, steht, wobei R25 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht, und wobei der cyclische Carbonsäurerest über einen der Reste R21 bis R25 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Halogenatome sind F, CI, Br, I, insbesondere F und Br.(h) Cyclic carboxylic acid radicals of the formula (VIII):
Figure DE102018201274A1_0007
 wherein E 1 is O or NR 24 , R 21 is a hydrocarbon radical having 1 to 5 carbon atoms or a group of the formula -R 22 -C (O) -E 2 -R 23 - wherein R 22 and R 23 are each independently each represents a hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms, E 2 is O or NR 24 and R 24 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with halogen atoms, hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms or radicals of the formula -C (O) R 25 , wherein R 25 represents a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, and wherein the cyclic carboxylic acid radical over a the radicals R 21 to R 25 is bonded to the bridging group Q. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Br.

Konkrete Beispiele für Reste der Formel (VIII) mit E1 = O sind Lacton-Reste, wie alpha- , beta-, gamma-, delta- und epsilon-Lacton-Reste, sowie deren Halogenderivate. Bevorzugt sind hiervon gamma-Lacton-Reste, insbesondere gamma-Butyrolacton-Reste sowie Derivate davon, insbesondere Halogenderivate wie α-Fluor-γ-butyrolacton-Reste, α-Brom-γ-butyrolacton-Reste, β-Brom-γ-butyrolacton-Reste, β-Fluor-γ-butyrolacton-Reste, γ-Brom-γ-butyrolacton-Reste, γ-Fluor-γ-butyrolacton-Reste.Specific examples of radicals of the formula (VIII) where E 1 = O are lactone radicals, such as alpha-, beta-, gamma-, delta- and epsilon-lactone radicals, and also their halogen derivatives. Preferred are gamma-lactone residues, especially gamma-butyrolactone residues and derivatives thereof, in particular halogen derivatives such as α-fluoro-γ-butyrolactone residues, α-bromo-γ-butyrolactone residues, β-bromo-γ-butyrolactone residues. Radicals, β-fluoro-γ-butyrolactone radicals, γ-bromo-γ-butyrolactone radicals, γ-fluoro-γ-butyrolactone radicals.

Beispiele für Reste der Formel (VIII) mit E1 = NR24 sind Lactam-Reste wie alpha-, beta-, gamma-, delta- und epsilon-Lactam-Reste, sowie deren Halogenderivate, N-Alkyl-Lactam-Reste, N-Acetyl-Lactam-Reste. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sind N-Acetylcaprolactam-Reste.Examples of radicals of the formula (VIII) where E 1 = NR 24 are lactam radicals such as alpha-, beta-, gamma-, delta- and epsilon-lactam radicals, and also their halogen derivatives, N-alkyl-lactam radicals, N acetyl-lactam residues. A particularly preferred embodiment are N-acetylcaprolactam radicals.

Konkrete Beispiele für Reste der Formel (VIII) mit E1 = O und R21 = -R22-C(O)-E2-R23-umfassen Glycolid-Reste und dessen mit Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen substituierten Derivate, insbesondere Glycolid-Reste (Dimer der Hydroxyessigsäure), Dimethylglycolid-Reste und Tetramethylglycolid-Reste.Concrete examples of radicals of the formula (VIII) where E 1 = O and R 21 = -R 22 -C (O) -E 2 -R 23 - include glycolide radicals and their derivatives substituted by hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, in particular Glycolide residues (dimer of hydroxyacetic acid), dimethyl glycolide residues and tetramethyl glycolide residues.

(i) Acyclische ungesättigte Carbonsäurereste der allgemeinen Formel (IX)

Figure DE102018201274A1_0008
wobei R26 für Wasserstoff, ein Halogenatom oder einen gesättigten oder ungesättigten, aromatischen oder aliphatischen, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, und R27 für einen gesättigten oder ungesättigten, lineare oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen steht und E3 für O oder NR28 steht und R28 und R27 unabhängig voneinander dieselbe Bedeutung haben, und wobei der acyclische, ungesättigte Carbonsäurerest über einen der Reste R26 bis R28 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl. Stellt R26 einen aromatischen Rest dar, so ist R27 bevorzugt ein gesättigter, linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Stellt R26 einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest dar, so steht R27 bevorzugt für einen Vinyl-, Allyl- oder Propargylrest.(i) Acyclic unsaturated carboxylic acid radicals of the general formula (IX)
Figure DE102018201274A1_0008
 where R 26 is hydrogen, a halogen atom or a saturated or unsaturated, aromatic or aliphatic, linear or branched hydrocarbon radical having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, and R 27 is a saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radical having 1 to 12 carbon atoms and E 3 is O or NR 28 and R 28 and R 27 independently have the same meaning, and wherein the acyclic unsaturated carboxylic acid residue via one of the radicals R 26 to R 28 is bonded to the bridging group Q. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl. If R 26 is an aromatic radical, R 27 is preferably a saturated, linear or branched hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms. If R 26 is an aliphatic hydrocarbon radical, R 27 is preferably a vinyl, allyl or propargyl radical.

Besonders bevorzugte Reste der Formel (IX) sind Vinylacetat-Reste, Chlorameisensäuremethylester-Reste, Benzoesäuremethylester-Reste und Zimtsäuremethylester-Reste, sowie Carbonsäureamid-Reste, insbesondere N,N-Dimethyltrifluoracetamid-Reste, N,N-Dimethylacetamid-Reste und N,N-Diethyltrifluoracetamid-Reste. Particularly preferred radicals of the formula (IX) are vinyl acetate radicals, methyl chloroformate radicals, methyl benzoate radicals and cinnamic acid methyl ester radicals, and carboxamide radicals, in particular N, N-dimethyltrifluoroacetamide radicals, N, N-dimethylacetamide radicals and N, N -Diethyltrifluoracetamid residues.

(j) Carbonsäureanhydrid-Reste und Carbonsäureimid-Reste der Formeln (Xa) und (Xb):

Figure DE102018201274A1_0009
wobei E4 die Bedeutung O oder NR31 hat, R29 und R30 unabhängig voneinander ausgewählt sein könne aus Wasserstoffatomen, Halogenatomen und linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen substituiert sein können, und R31 ein Wasserstoffatom oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt, und wobei der Carbonsäureanhydridrest oder der Carbonsäureimidrest über einen der Reste R29 bis R31 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind R29 und R30 miteinander verbunden und bilden so einen Ring. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl.(j) Carboxylic Anhydride Residues and Carboxylic Imide Residues of Formulas (Xa) and (Xb):
Figure DE102018201274A1_0009
 wherein E 4 is O or NR 31 , R 29 and R 30 may independently be selected from hydrogen atoms, halogen atoms and linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, which may optionally be substituted with halogen atoms, and R 31 represents a hydrogen atom or a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, and wherein the carboxylic acid anhydride radical or the carboximide radical is bonded to the bridging group Q via one of the radicals R 29 to R 31 . In a preferred embodiment, R 29 and R 30 are bonded together to form a ring. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl.

Konkrete Beispiele für Reste der Formel (Xa) sind Bernsteinsäureanhydrid-Reste, Maleinsäureanhydrid-Reste, Bernsteinsäureimid-Reste und Maleinsäureimid-Reste. Konkrete Beispiele für Verbindungen der Formel (Xb) sind Phthalsäureanhydrid-Reste und Phthalsäureimid-Reste.Specific examples of radicals of the formula (Xa) are succinic anhydride radicals, maleic anhydride radicals, succinimide radicals and maleimide radicals. Specific examples of compounds of the formula (Xb) are phthalic anhydride radicals and phthalimide radicals.

(k) Oligomere oder polymere Reste der Formel (XI)

Figure DE102018201274A1_0010
wobei n für eine ganze Zahl von 1 bis 10 steht, R32 und R33 unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen und R34 für eine Methylrest, einen Ethylrest, einen n-Propylrest oder einen iso-Propylrest steht, und wobei der Rest über einen der Reste R32 bis R34 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Besonders bevorzugt sind Tetra(ethylenglykol)dimethylether-Reste.(k) Oligomeric or polymeric radicals of the formula (XI)
Figure DE102018201274A1_0010
 wherein n is an integer from 1 to 10, R 32 and R 33 are independently a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms and R 34 is a methyl radical, an ethyl radical, an n-propyl radical or iso-propyl, and wherein the radical is linked to the bridging group Q via one of the radicals R 32 to R 34 . Particularly preferred are tetra (ethylene glycol) dimethyl ether radicals.

(I) Organische Nitrilreste der Formel (XII): R35-CN (XII) wobei R35 einen linearen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, darstellt, der gegebenenfalls mit mindestens einer Cyanogruppe subsituiert sein kann, und wobei der organische Nitrilrest über den Rest R35 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind Acetonitril-Reste und Adiponitril-Reste.(I) Organic nitrile radicals of the formula (XII): R 35 -CN (XII) wherein R 35 is a linear, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, which may optionally be substituted with at least one cyano group, and wherein the organic nitrile radical is bonded to the bridging group Q via the radical R 35 . Preferred embodiments are acetonitrile radicals and adiponitrile radicals.

(m) Organische Phosphatreste der Formel (XIII): (O)P(OR36)(OR37)(OR38) (XIII) wobei R36 bis R38 unabhängig voneinander aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, und wobei der organische Phosphatrest über einen der Reste R36 bis R38 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl. Eine bevorzugte Ausführungsform ist Tris(2,2,2-trifluorethyl) phosphat-Reste.(m) Organic phosphate radicals of the formula (XIII): (O) P (OR 36 ) (OR 37 ) (OR 38 ) (XIII) wherein R 36 to R 38 independently represent aliphatic or aromatic hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with one or more halogen atoms, and wherein the organic phosphate residue is bound to the bridging group Q via one of the radicals R 36 to R 38 , Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl. A preferred embodiment is tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate residues.

(n) Organische Boratreste der Formel (XIV): Mt[B(OR39)(OR40)(OR41)(OR42)] (XIV) wobei Mt für ein einwertiges Metallkation, bevorzugt Lithium, steht, und R39 bis R42 unabhängig voneinander aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, oder Carbonylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, und wobei der organische Boratrest über einen der Reste R39 bis R42 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist. Bevorzugte Halogenatome sind F, Cl, Br, I, insbesondere F und Cl. Bevorzugt sind je zwei der Reste R39 bis R42 miteinander verbunden und bilden so einen Ring. Bevorzugte Ausführungsformen sind Lithiumbis(oxalato)borat-Reste (LiBOB) und Lithiumdifluoro(oxalato)borat-Reste (LiDFOB).(n) Organic borate radicals of the formula (XIV): Mt [B (OR 39 ) (OR 40 ) (OR 41 ) (OR 42 )] (XIV) wherein Mt is a monovalent metal cation, preferably lithium, and R 39 to R 42 independently represent aliphatic or aromatic hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, which may optionally be substituted by one or more halogen atoms, or carbonyl groups having 1 to 6 carbon atoms which may optionally be substituted by one or more halogen atoms, and wherein the organic boron residue is bound via one of the radicals R 39 to R 42 to the bridging group Q. Preferred halogen atoms are F, Cl, Br, I, especially F and Cl. Preferably, two of the radicals R 39 to R 42 are connected to each other and thus form a ring. Preferred embodiments are lithium bis (oxalato) borate residues (LiBOB) and lithium difluoro (oxalato) borate residues (LiDFOB).

(o) Organische Dialkyldicarbonatreste der Formel (XV):

Figure DE102018201274A1_0011
wobei R43 und R44 unabhängig voneinander ausgewählt sein können aus linearen oder cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und wobei der organische Dialkylcarbonatrest über einen der Reste R43 bis R44 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist.(o) Organic dialkyl dicarbonate radicals of the formula (XV):
Figure DE102018201274A1_0011
 wherein R 43 and R 44 can be independently selected from linear or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, and wherein the organic Dialkylcarbonatrest is bound via one of R 43 to R 44 to the bridging group Q.

Die SEI-bildende Gruppe Z ist in der Lage eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) auszubilden. Dies kann entweder allein in Zusammenwirkung mit SEI-bildenden Gruppen Z benachbarter Reste -A-Q-Z (chemische Gruppen der allgemeinen Formel (I)) oder in Gegenwart weiterer SEI-bildender Additive geschehen. Von den genannten SEI-bildenden Gruppen Z sind insbesondere Sultonreste, Carbonatreste, Lactonreste und polycyclische, aromatische Kohlenwasserstoffreste bevorzugt.The SEI-forming group Z is able to form a solid electrolyte interphase (SEI). This can be done either alone in cooperation with SEI-forming groups Z adjacent radicals -A-Q-Z (chemical groups of the general formula (I)) or in the presence of other SEI-forming additives. Of the mentioned SEI-forming groups Z, in particular sultone radicals, carbonate radicals, lactone radicals and polycyclic, aromatic hydrocarbon radicals are preferred.

Die Kupplungsgruppe A stellt eine Gruppe dar, welche durch die Reaktion zwischen

  • mindestens einer auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Aktivmaterials befindlichen funktionellen Gruppe und
  • mindestens einer funktionelle Gruppen, ausgewählt aus
  • einem Carbonsäurerest (-COOH),
  • einem Carbonsäureesterrest (-COOR45, wobei R45 einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt),
  • einem Phosphonsäurerest (-P(O)(OH)2),
  • einem Thiolrest (-SH),
  • einem Halogensilylrest (-SiR46(3-n)Xn, wobei X ein Halogenatom, vorzugsweise Cl oder Br ist, R46 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und n = 1, 2 oder 3 ist) und/oder
  • einem Alkoxysilylrest (-SiR47(3-n)(OR47)n, wobei R47 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und n = 1, 2 oder 3),
  • gebildet wird.
The coupling group A represents a group formed by the reaction between
  • at least one functional group located on at least part of the surface of the active material and
  • at least one functional group selected from
  • a carboxylic acid residue (-COOH),
  • a carboxylic acid ester radical (-COOR 45 , where R 45 is an alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms),
  • a phosphonic acid residue (-P (O) (OH) 2 ),
  • a thiol radical (-SH),
  • a halosilyl radical (-SiR 46 ( 3-n ) X n , wherein X is a halogen atom, preferably Cl or Br, R 46 is a linear alkyl radical having 1 to 3 carbon atoms and n = 1, 2 or 3) and / or
  • an alkoxysilyl radical (-SiR 47 ( 3-n ) (OR 47 ) n , where R 47 is a linear alkyl radical having 1 to 3 carbon atoms and n = 1, 2 or 3),
  • is formed.

Häufig handelt es sich bei der auf der Oberfläche des Aktivmaterials vor dem Beschichten befindlichen funktionellen Gruppe um eine Gruppe, die eine OH-Funktion umfasst, insbesondere um eine Hydroxyl-Gruppe (-OH) oder eine Carboxyl-Gruppe (-COOH). Dementsprechend wird die Bildung der Gruppe A üblicherweise durch eine Kondensationsreaktion unter Ausbildung einer kovalenten Bindung erfolgen. Das Aktivmaterial umfasst daher in einer Ausführungsform eine Beschichtung mit einer Monolage der folgenden Strukturformeln: E-OOC-Q-Z; (i) E-O-P(O)OH-Q-Z; (ii) E-S-Q-Z; (iii) E-O-Si(R46)2-Q-Z; (iv) E-O-Si(R47)2-Q-Z; (v) E-(O-)2SiR46-Q-Z; (vi) E-(O-)2SiR47-Q-Z; (vii) wobei E, Q, Z, R46 und R47 die zuvor definierten Bedeutungen haben.Often, the functional group on the surface of the active material before coating is a group comprising an OH function, in particular a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH). Accordingly, the formation of group A becomes common by a condensation reaction to form a covalent bond. The active material therefore comprises in one embodiment a coating having a monolayer of the following structural formulas: E-OOC-QZ; (I) EOP (O) OH-QZ; (Ii) ESQZ; (Iii) EO-Si (R 46 ) 2 -QZ; (Iv) EO-Si (R 47 ) 2 -QZ; (V) E- (O-) 2 SiR 46 -QZ; (Vi) E- (O-) 2 SiR 47 -QZ; (Vii) wherein E, Q, Z, R 46 and R 47 have the meanings defined above.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Verbrückungsgruppe Q eine Einfachbindung darstellen, welche die Gruppen A und Z unmittelbar miteinander verbindet. Es ergibt sich daraus eine Struktur der allgemeinen Formel (la): E-A-Z (la) wobei E, A, und Z die zuvor definierten Bedeutungen haben.In one embodiment of the invention, the bridging group Q may represent a single bond which directly connects the groups A and Z together. This results in a structure of the general formula (Ia): EAZ (la) where E, A, and Z have the meanings defined above.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung stellt die Verbrückungsgruppe Q eine Gruppe der Formel (XVI) dar: -(CR48R49)m-(O)p- (XVI) wobei

  • R48 und R49 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus:
    • einem Wasserstoffatom;
    • einem Halogenatom, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F;
    • einem linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 1 bis 10, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können;
    • einem Cycloalkylrest mit 3 bis 10, insbesondere 5 bis 7 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können;
    • einem Arylrest mit 5 bis 12, insbesondere 6 bis 9 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können;
    • einem Oxyalkylrest mit 1 bis 10, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können;
  • m eine ganze Zahl zwischen 1 und 30, vorzugsweise zwischen 1 und 20, insbesondere zwischen 2 und 15 ist; und
  • p ausgewählt sein kann aus 0 und 1.
In an alternative embodiment of the invention, the bridging group Q represents a group of the formula (XVI): - (CR 48 R 49 ) m - (O) p - (XVI) in which
  • R 48 and R 49 are independently selected from:
    • a hydrogen atom;
    • a halogen atom selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, especially F;
    • a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl radical having 1 to 10, in particular 1 to 6, carbon atoms which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F;
    • a cycloalkyl radical having from 3 to 10, in particular from 5 to 7, carbon atoms which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F;
    • an aryl radical having 5 to 12, in particular 6 to 9 carbon atoms, which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F;
    • an oxyalkyl radical having 1 to 10, in particular 1 to 6, carbon atoms which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F;
  • m is an integer between 1 and 30, preferably between 1 and 20, in particular between 2 and 15; and
  • p can be selected from 0 and 1.

Die Verbrückungsgruppe Q ist vorzugsweise auf eine Kettenlänge von bis zu 30 Kohlenstoffatomen (m = 1-30) begrenzt, was eine weitgehend lineare Anordnung der chemischen Gruppen der Formel (I) auf der Oberfläche des Aktivmaterials ermöglicht. Idealerweise sind die chemischen Gruppen der Formel (I) daher auf der Oberfläche parallel zueinander angeordnet.The bridging group Q is preferably limited to a chain length of up to 30 carbon atoms (m = 1-30), which allows a largely linear arrangement of the chemical groups of the formula (I) on the surface of the active material. Ideally, the chemical groups of the formula (I) are therefore arranged on the surface parallel to one another.

Die Reste R48 und R49 werden vorzugsweise unabhängig voneinander ausgewählt aus einem Wasserstoffatom und einem linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. In einer bevorzugten Ausführungsform stellen die Reste R48 und R49 ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest dar, insbesondere ein Wasserstoffatom. The radicals R 48 and R 49 are preferably selected independently of one another from a hydrogen atom and a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms. In a preferred embodiment, the radicals R 48 and R 49 represent a hydrogen atom or a methyl radical, in particular a hydrogen atom.

Das Aktivmaterial selbst kann jedes dem Fachmann bekannte Aktivmaterial sein, welches zur Verwendung in elektrochemischen Zellen, insbesondere in Lithium-Ionen-Sekundärbatterien, geeignet ist. Es kann sich dabei sowohl um ein Aktivmaterial für negative Elektroden (Anoden) als auch um ein Aktivmaterial für positive Elektroden (Kathoden) handeln. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das ausgewählt aus mindestens einem Metalloxid und/oder mindestens einem Metallphosphat. Diese zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften bezüglich der Energiespeicherung aus und weisen darüber hinaus geeignete funktionelle Gruppen auf der Oberfläche auf, an welche die Monolage der chemischen Gruppen der Formel (I) angebunden werden kann.The active material itself may be any active material known to those skilled in the art, which is suitable for use in electrochemical cells, in particular in lithium-ion secondary batteries. It may be both an active material for negative electrodes (anodes) and an active material for positive electrodes (cathodes). In a preferred embodiment, this is selected from at least one metal oxide and / or at least one metal phosphate. These are characterized by excellent properties in terms of energy storage and moreover have suitable functional groups on the surface, to which the monolayer of the chemical groups of the formula (I) can be attached.

Typische Aktivmaterialien für positive Elektroden sind dabei insbesondere Mischoxide, welche Lithium sowie mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nickel, Kobalt und Mangan, umfassen (sog. NCM-Mischoxide). Als Beispiele zu nennen sind: LiCoO2, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxide (z.B. LiNi0,8Co0,15Al0,05O2; NCA) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxide (z.B. LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2 (NMC (811)), LiNi0,33Mn0,33Co0,33O2 (NMC (111)), LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC (622)), LiNi0,5Mn0,3Co0,2O2 (NMC (532)) oder LiNi0,4Mn0,3Co0,3O2 (NMC (433)), überlithiierte Schichtoxide der allgemeinen Formel n(Li2MnO3) · 1-n (LiMO2) mit M = Co, Ni, Mn, Cr und 0 ≤ n ≤ 1, Spinelle der allgemeinen Formel n(Li2MnO3) · 1-n (LiM2O4) mit M=Co, Ni, Mn, Cr und 0 ≤ n ≤ 1. Ferner sind insbesondere Spinellverbindungen der Formel LiMxMn2-xO4 mit M = Ni, Co, Cu, Cr, Fe (z.B. LiMn2O4, LiNi0.5Mn1.5O4), Olivinverbindungen der Formel LiMPO4 mit M = Mn, Ni, Co, Cu, Cr, Fe (z.B. LiFePO4, LiMnPO4), Silikatverbindungen der Formel Li2MSiO4 mit M = Ni, Co, Cu, Cr, Fe, Mn (z.B. Li2FeSiO4), Tavoritverbindungen (z.B. LiVPO4F), Li2MnO3, Li1.17Ni0.17Co0.1Mn0.56O2 und Li3V2(PO4)3 als geeignete positive Aktivmaterialien hervorzuheben.Typical active materials for positive electrodes are in particular mixed oxides which comprise lithium and at least one metal selected from the group consisting of nickel, cobalt and manganese (so-called NCM mixed oxides). Examples include: LiCoO 2 , lithium-nickel-cobalt-aluminum oxides (eg LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , NCA) and lithium-nickel-manganese-cobalt oxides (eg LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 (NMC ( 811 ), LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 (NMC ( 111 ), LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC ( 622 ), LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 (NMC ( 532 ) or LiNi 0.4 Mn 0.3 Co 0.3 O 2 (NMC ( 433 ), overlaid layer oxides of the general formula n (Li 2 MnO 3 ). 1-n (LiMO 2 ) with M = Co, Ni, Mn, Cr and 0 ≦ n ≦ 1, spinels of the general formula n (Li 2 MnO 3 ) · 1-n (LiM 2 O 4 ) with M = Co, Ni, Mn, Cr and 0 ≤ n ≤ 1. In particular, spinel compounds of the formula LiM x Mn 2-x O 4 with M = Ni, Co, Cu , Cr, Fe (eg LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ), olivine compounds of the formula LiMPO 4 with M = Mn, Ni, Co, Cu, Cr, Fe (eg LiFePO 4 , LiMnPO 4 ), silicate compounds of the formula Li 2 MSiO 4 with M = Ni, Co, Cu, Cr, Fe, Mn (eg Li 2 FeSiO 4 ), tavorite compounds (eg LiVPO 4 F), Li 2 MnO 3 , Li 1.17 Ni 0.17 Co 0.1 Mn 0.56 O 2 and Highlight Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 as suitable positive active materials.

Als geeignete Aktivmaterialien für negative Elektroden sind insbesondere Lithiumtianate (wie Li4Ti5O12) und Zinndioxid (SnO2) hervorzuheben.In particular, lithium tianates (such as Li 4 Ti 5 O 12 ) and tin dioxide (SnO 2 ) should be emphasized as suitable active materials for negative electrodes.

Das Aktivmaterial kann in Form eines Pulvers, in Form von Partikeln oder als zusammenhängende Masse vorliegen.The active material may be in the form of a powder, in the form of particles or as a continuous mass.

Das erfindungsgemäße Aktivmaterial kann vorzugsweise Verwendung finden als Aktivmaterial einer Elektrode in einer elektrochemischen Zelle, insbesondere als Aktivmaterial einer positiven Elektrode in einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie.The active material of the present invention may preferably be used as an active material of an electrode in an electrochemical cell, particularly as a positive electrode active material in a lithium-ion secondary battery.

Eine solche Elektrode umfasst zusätzlich mindestens einen Stromableiter, wobei das Aktivmaterial auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Stromableiters aufgebracht ist. Der Stromableiter besteht aus mindestens einem elektrisch leitfähigen Material. Geeignete Materialien, aus denen der Stromableiter gebildet sein kann, sind beispielsweise Aluminium, Kupfer, Nickel oder auch Legierungen dieser Metalle.Such an electrode additionally comprises at least one current conductor, wherein the active material is applied to at least part of the surface of the current conductor. The current conductor consists of at least one electrically conductive material. Suitable materials from which the current conductor can be formed, for example, aluminum, copper, nickel or alloys of these metals.

Um die Stabilität des Aktivmaterials auf der Oberfläche des Stromableiters zu erhöhen, wird das Aktivmaterial üblicherweise in einer Zusammensetzung eingesetzt, die neben dem Aktivmaterial in der Regel mindestens ein Bindemittel umfasst. Übliche Bindemittel umfassen Styrol-Butadien-Copolymer (SBR), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethen (PTFE), Carboxymethylcellulose (CMC), Polyacrylsäure (PAA), Polyvinylalkohol (PVA) und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM). Ferner umfasst das Aktivmaterial häufig auch noch Leitadditive, z.B. Leitruß, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.In order to increase the stability of the active material on the surface of the current conductor, the active material is usually used in a composition which comprises at least one binder in addition to the active material usually. Common binders include styrene-butadiene copolymer (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethene (PTFE), carboxymethylcellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA), polyvinyl alcohol (PVA), and ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM). Furthermore, the active material often also includes conductive additives, e.g. Conductive carbon black to improve electrical conductivity.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Aktivmaterial in einer elektrochemischen Zelle, die mindestens eine positive Elektrode und mindestens eine negative Elektrode umfasst, wobei mindestens eine der Elektroden das erfindungsgemäße Aktivmaterial enthält und wobei die elektrochemische Zelle zusätzlich eine Elektrolytzusammensetzung umfasst, die mindestens ein Additiv enthält, welches in der Lage ist eine Solid-Electrolyte-Interphase auszubilden (hierin auch als SEI-bildende Additive bezeichnet), vorzugsweise unter Einbeziehung der SEI-bildenden Gruppe Z auf der Oberfläche des erfindungsgemäße Aktivmaterials.Preferably, the active material according to the invention is in an electrochemical cell comprising at least one positive electrode and at least one negative electrode, wherein at least one of the electrodes contains the active material according to the invention and wherein the electrochemical cell additionally comprises an electrolyte composition containing at least one additive, which in the It is possible to form a solid-electrolyte interphase (also referred to herein as SEI-forming additives), preferably including the SEI-forming group Z on the surface of the active material according to the invention.

Geeignete Elektrolytzusammensetzungen umfassen vorzugsweise mindestens ein aprotisches Lösungsmittel und mindestens ein Leitsalz. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann bekannt. Als Beispiele sind Gemische aus mindestens einem zyklischen Carbonat (z.B. Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC)) und mindestens einem linearen Carbonat (z.B. Dimethylencarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Methylethylcarbonat (MEC)) zu nennen.Suitable electrolyte compositions preferably comprise at least one aprotic solvent and at least one conducting salt. Suitable solvents are known to the person skilled in the art. As examples are mixtures of at least one cyclic carbonate (eg ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC)) and at least one linear carbonate (eg dimethylene carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC)).

Das Leitsalz dient dazu, die Ionen-Leitfähigkeit zu verbessern. Geeignete Leitsalze sind insbesondere Lithiumsalze. Das Leitsalz kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Lithiumperchlorat (LiClO4), Lithiumtetrafluoroborat (LiBF4), Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), Lithiumhexafluoroarsenat (LiAsF6), Lithiumtrifluormethansulfonat (LiSO3CF3), Lithiumbis(trifluormethylsulphonyl)imid (LiN(SO2CF3)2), Lithiumbis(pentafluorethylsulphonyl)imid (LiN(SO2C2F5)2), Lithiumbis(oxalato)borat (LiBOB, LiB(C2O4)2), Lithiumdifluor(oxalato)borat (LiBF2(C2O4)), Lithium-tris(pentafluorethyl)trifluorophosphat (LiPF3(C2F5)3) und Kombinationen davon. Diese könne jeweils einzeln, oder in Kombination miteinander verwendet werden. Vorzugsweise macht das mindestens eine Leitsalz einen Anteil von 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 2 bis 3 Gew.-% des Gesamtgewichts der Elektrolytzusammensetzung aus.The conductive salt serves to improve the ionic conductivity. Suitable conductive salts are in particular lithium salts. The conductive salt may, for example, be selected from the group consisting of lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (trifluoromethylsulphonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ), lithium bis (pentafluoroethylsulphonyl) imide (LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 ), lithium bis (oxalato) borate (LiBOB, LiB (C 2 O 4 ) 2 ), lithium difluoro (oxalato) borate (LiBF 2 (C 2 O 4 )), lithium tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate (LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 ) and combinations thereof. These can each be used individually or in combination with each other. Preferably, the at least one conductive salt accounts for a proportion of 1 to 5 wt .-%, in particular 2 to 3 wt .-% of the total weight of the electrolyte composition.

Geeignete SEI-bildende Additive sind sämtliche Verbindungen, die in der Lage sind mindestens einem Teil der Oberfläche des mit der Monolage beschichteten Aktivmaterials eine Solid-Electrolyte-Interphase auszubilden. Besonders bevorzugt sind die zuvor als SEI-bildende Gruppen Z beschriebenen Reste a) bis o), wobei diese im Fall der Elektrolytadditive vorzugsweise nicht an die Verbrückungsgruppe Q gebunden sind. Die Additive können jeweils einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden und machen vorzugsweise einen Anteil von 0,1 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 0,7 Gew.-% des Gesamtgewichts der Elektrolytzusammensetzung aus.Suitable SEI-forming additives are any compounds which are capable of forming a solid electrolyte interphase at least a portion of the surface of the monolayer coated active material. Particular preference is given to the radicals a) to o) previously described as SEI-forming groups Z, these being preferably not bound to the bridging group Q in the case of the electrolyte additives. The additives may each be used singly or in combination with each other, and preferably constitute from 0.1 to 1% by weight, more preferably from 0.2 to 0.7% by weight, of the total weight of the electrolyte composition.

Von den genannten SEI-bildenden Additiven sind insbesondere Sultone, Carbonate, Lactone und polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe bevorzugt. Sultone bilden dabei insbesondere auf der negativen Elektrode eine erfindungsgemäße Beschichtungsschicht, während Lactone und polycyclische, aromatische Kohlenwasserstoffe eine solche Schicht auf der positiven Elektrode bilden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Elektrolytzusammensetzung mindestens ein SEI-bildendes Additiv, welches der SEI-bildenden Gruppe Z der chemischen Gruppe der Formel (I) auf der Oberfläche des Aktivmaterials strukturell ähnlich oder gleich ist.Of the mentioned SEI-forming additives, in particular, sultones, carbonates, lactones and polycyclic aromatic hydrocarbons are preferred. Sultones form a coating layer according to the invention, in particular on the negative electrode, while lactones and polycyclic, aromatic hydrocarbons form such a layer on the positive electrode. In a particularly preferred embodiment, the electrolyte composition comprises at least one SEI-forming additive which is structurally similar or identical to the SEI-forming group Z of the chemical group of the formula (I) on the surface of the active material.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eine Elektrode für eine elektrochemische Zelle, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst:

  1. (a) Bereitstellen mindestens eines Aktivmaterials, welches auf der Oberfläche des Aktivmaterials mindestens eine funktionelle Gruppe aufweist, vorzugsweise mindestens eine -OH-Gruppe;
  2. (b) Inkontaktbringen mindestens eines Teils der Oberfläche des Aktivmaterials mit mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel (XVII): R50-Q-Z (XVII) wobei
    R50
    eine Gruppe darstellt, welcher mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die geeignet ist mit der auf der Oberfläche des zu beschichtenden Aktivmaterials befindlichen, funktionellen Gruppe eine Bindung einzugehen;
    Q
    eine Verbrückungsgruppe darstellt, welche die Kupplungsgruppe A und die der SEI-bildenden Gruppe Z verbindet; und
    Z
    eine SEI-bildende Gruppe darstellt, die in der Lage ist, allein und/oder in Gegenwart weiterer SEI-bildender Gruppen eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) auszubilden;
wobei die Beschichtung des Aktivmaterials vor, während oder nach dem Aufbringen des Aktivmaterials auf den Stromsammler durchgeführt wird.The invention also provides a process for producing an electrode for an electrochemical cell, the process comprising at least the following steps:
  1. (A) providing at least one active material which has on the surface of the active material at least one functional group, preferably at least one -OH group;
  2. (b) contacting at least part of the surface of the active material with at least one compound of general formula (XVII): R 50 -QZ (XVII) in which
    R 50
    represents a group comprising at least one functional group capable of binding with the functional group located on the surface of the active material to be coated;
    Q
    represents a bridging group linking coupling group A and SEI-forming group Z; and
    Z
    represents an SEI-forming group capable of forming a solid electrolyte interphase (SEI) alone and / or in the presence of additional SEI-forming groups;
wherein the coating of the active material before, during or after the application of the active material is carried out on the current collector.

Q und Z haben in der Formel (XVII) die zuvor definierten Bedeutungen. R50 ist vorzugsweise ausgewählt aus einem Carbonsäurerest (-COOH), einem Carbonsäureesterrest (-COOR45, wobei R45 einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt), einem Phosphonsäurerest (-P(O)(OH)2), einem Thiolrest (-SH), einem Halogensilylrest (-SiR46(3-n)Xn, wobei X ein Halogenatom, vorzugsweise Cl oder Br ist, R46 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und n = 1, 2 oder 3 ist) und/oder einem Alkoxysilylrest (-SiR47(3-n)(OR47)n, wobei R47 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und n = 1, 2 oder 3).Q and Z have the previously defined meanings in the formula (XVII). R 50 is preferably selected from a carboxylic acid radical (-COOH), a carboxylic acid ester radical (-COOR 45 , where R 45 is an alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms), a phosphonic acid radical (-P (O) (OH) 2 ), a thiol radical ( -SH), a halosilyl radical (-SiR 46 ( 3-n ) X n , wherein X is a halogen atom, preferably Cl or Br, R 46 is a linear alkyl radical having 1 to 3 carbon atoms and n = 1, 2 or 3) and / or an alkoxysilyl radical (-SiR 47 ( 3-n ) (OR 47 ) n , where R 47 is a linear alkyl radical having 1 to 3 carbon atoms and n = 1, 2 or 3).

Die genannten funktionellen Gruppen können mit den funktionellen Gruppen auf der Aktivmaterialoberfläche, insbesondere mit Hydroxy-Gruppen, in einer Kondensationsreaktion unter Abscheidung von kleinen Molekülen wie Wasser, Halogenwasserstoffen oder Alkoholen reagieren und kovalente Bindungen zwischen den Verbindungen der allgemeinen Formel (XVII) und der Aktivmaterialoberfläche ausbilden. Die kovalenten Bindungen werden spontan oder unter geeigneten Bedingungen, insbesondere bei einer Temperatur von 20 bis 120°C ausgebildet. The functional groups mentioned can react with the functional groups on the active material surface, in particular with hydroxyl groups, in a condensation reaction with deposition of small molecules such as water, hydrogen halides or alcohols and form covalent bonds between the compounds of general formula (XVII) and the active material surface , The covalent bonds are formed spontaneously or under suitable conditions, in particular at a temperature of 20 to 120 ° C.

In einem ersten Verfahrensschritt (a) wird das unbeschichtete Aktivmaterial bereitgestellt. Dies weist vorzugsweise bereits Hydroxyl-Funktionen auf dessen Oberfläche auf. Diese können aus dem Herstellungsprozess oder aus Kontakt mit Luftfeuchtigkeit stammen. Alternativ kann die Oberfläche unter geeignete Reaktionsbedingungen behandelt werden, um die Anzahl der Hydroxyl-Funktionen auf der Oberfläche zu erhöhen. Geeignete Reaktionsbedingungen sind dem Fachmann bekannt.In a first process step (a), the uncoated active material is provided. This preferably already has hydroxyl functions on its surface. These can come from the manufacturing process or from contact with atmospheric moisture. Alternatively, the surface may be treated under suitable reaction conditions to increase the number of hydroxyl functions on the surface. Suitable reaction conditions are known to the person skilled in the art.

In einem zweiten Verfahrensschritt (b) wird eine selbstorganisierende Monolage einer Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) auf mindestens einen Teil der zu beschichtenden Aktivmaterialoberfläche aufgebracht.In a second process step (b), a self-assembling monolayer of a compound of the general formula (XVII) is applied to at least one part of the active material surface to be coated.

Der Verfahrensschritt (b) des Verfahrens umfasst vorzugsweise die folgenden Unterschritte:

  • (b-1) Bereitstellen einer Verbindung der allgemeinen Formel (XVII). Um einen möglichst guten Kontakt der Aktivmaterialoberfläche mit der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) zu erreichen, wird diese vorzugsweise in Form einer Flüssigkeit oder einer flüssigen Lösung bereitgestellt. Eine Lösung wird vorzugsweise in einem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch bereitgestellt, in welchem die Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) löslich ist. Zusätzlich unterstütz das Lösungsmittel vorzugweise die Reaktion zwischen der Aktivmaterialoberfläche und der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII). Die Löslichkeit der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) in dem jeweiligen Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 g bis 10 g der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) pro 1 g Lösungsmittel.
  • (b-2) Aufbringen der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) gemäß Schritt (b-1), gegebenenfalls in Form der gemäß Schritt (b-1) erhaltenen Lösung, auf mindestens einem Teil der Aktivmaterialoberfläche, um eine selbstorganisierte Monolage der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) auf der Aktivmaterialoberfläche zu bilden. Dies erfolgt vorzugsweise durch eintauchen der Aktivmaterialoberfläche in die Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) bzw. in die Lösung der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) über einen Zeitraum von 1 Sekunde bis 24 h, vorzugsweise 1 min bis 10 h, insbesondere 10 min bis 5 h. Vorzugsweise findet dieser Verfahrensschritt bei 10 bis 50°C, insbesondere bei 15 bis 30°C statt.
  • (b-3) gegebenenfalls Waschen der Aktivmaterialoberfläche. Dieser Schritt erfolgt in der Regel nur dann, wenn durch die Reaktion der funktionellen Gruppen auf der Aktivmaterialoberfläche mit den funktionellen Gruppen des Rests R50 der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) bereits Bindungen ausgebildet wurden. Dies ist von der Wahl des Lösungsmittels, der Natur der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) und den Reaktionsbedingungen abhängig.
  • (b-4) gegebenenfalls Erwärmen des mit der selbstorganisierten Monolage der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) auf der Aktivmaterialoberfläche versehenen Aktivmaterials auf eine Temperatur, welche die Ausbildung einer Bindung, insbesondere einer kovalenten Bindung, zwischen der Aktivmaterialoberfläche und der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) ermöglicht. Die Temperatur liegt beispielsweise in einem Bereich von 20 bis 120°C, vorzugsweise in einem Bereich von 40 bis 100°C, insbesondere in einem Bereich von 50 bis 90°C. Die Reaktionsdauer liegt in einem Bereich von 1 min bis 10 h, insbesondere 2 min bis 180 min.
  • (b-5) gegebenenfalls Waschen und Trocknen der beschichteten Aktivmaterialoberfläche, um Reste von nicht umgesetzten Verbindungen der allgemeinen Formel (XVII) zu entfernen.
The method step (b) of the method preferably comprises the following substeps:
  • (b-1) Providing a compound of the general formula (XVII). In order to achieve the best possible contact of the active material surface with the compound of the general formula (XVII), this is preferably provided in the form of a liquid or a liquid solution. A solution is preferably provided in a solvent or solvent mixture in which the compound of the general formula (XVII) is soluble. In addition, the solvent preferably promotes the reaction between the active material surface and the compound of the general formula (XVII). The solubility of the compound of the general formula (XVII) in the respective solvent or solvent mixture is preferably in a range of 0.01 g to 10 g of the compound of the general formula (XVII) per 1 g of solvent.
  • (b-2) Applying the compound of the general formula (XVII) according to the step (b-1), optionally in the form of the solution obtained in the step (b-1), on at least a part of the active material surface to form a self-assembled monolayer of the compound of general formula (XVII) on the active material surface. This is preferably done by immersing the active material surface in the compound of general formula (XVII) or in the solution of the compound of general formula (XVII) over a period of 1 second to 24 hours, preferably 1 minute to 10 hours, especially 10 minutes 5 h. This process step preferably takes place at 10 to 50.degree. C., in particular at 15 to 30.degree.
  • (b-3) optionally washing the active material surface. As a rule, this step takes place only when bonds have already been formed by the reaction of the functional groups on the active material surface with the functional groups of the radical R 50 of the compound of general formula (XVII). This depends on the choice of solvent, the nature of the compound of general formula (XVII) and the reaction conditions.
  • (b-4) optionally heating the active material provided with the self-assembled monolayer of the compound of the general formula (XVII) on the active material surface to a temperature which permits the formation of a bond, in particular a covalent bond, between the active material surface and the compound of the general formula ( XVII). The temperature is, for example, in a range of 20 to 120 ° C, preferably in a range of 40 to 100 ° C, in particular in a range of 50 to 90 ° C. The reaction time is in a range of 1 min to 10 h, in particular 2 min to 180 min.
  • (b-5) optionally washing and drying the coated active material surface to remove residues of unreacted compounds of general formula (XVII).

Die so erhaltene selbstorganisierte Monolage aus Molekülen der Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) ist kovalent an die Aktivmaterialoberfläche gebunden und weist eine Schichtdicke von vorzugsweise 0,1 bis 10 nm, stärker bevorzugt 0,5 bis 5, und insbesondere 1 bis 2 nm, auf.The resulting self-assembled monolayer of molecules of the compound of the general formula (XVII) is covalently bonded to the active material surface and has a layer thickness of preferably 0.1 to 10 nm, more preferably 0.5 to 5, and especially 1 to 2 nm ,

Das Aktivmaterial wird zur Herstellung der Elektrode auf einen Stromsammler aufgebracht. Dies kann vor, während oder nach der erfindungsgemäßen Beschichtung des Aktivmaterials erfolgen.The active material is applied to a current collector to make the electrode. This can be done before, during or after the coating of the active material according to the invention.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Aktivmaterial zunächst mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen und anschließend, ggf. zusammen mit Bindemitteln und/oder Leitzusätzen in Form einer Aktivmaterialzusammensetzung auf den Stromsammler aufgebracht. In one embodiment of the invention, the active material is first provided with the coating according to the invention and then applied, optionally together with binders and / or conductive additives in the form of an active material composition on the current collector.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das nicht beschichtete Aktivmaterial ggf. zusammen mit Bindemitteln und/oder Leitzusätzen in einem geeigneten Lösungsmittel suspendiert, wobei das Lösungsmittel eine Verbindung der allgemeinen Formel (XVII) umfasst. Die Suspension wird anschließend in einem Slurry-Verfahren auf die Oberfläche des Stromsammlers aufgebracht, beispielsweise durch Rakeln oder Walzen. Anschließend wird das Lösungsmittel und ggf. überschüssige Verbindung der Formel (XVII) entfernt, beispielsweise durch Reduzierung des Drucks und/oder Erhöhung der Umgebungstemperatur. Während des Slurry-Verfahrens wird so in situ die Beschichtung auf dem Aktivmaterial aufgebracht.In an alternative embodiment of the invention, the uncoated active material is optionally suspended together with binders and / or conductive additives in a suitable solvent, the solvent comprising a compound of general formula (XVII). The suspension is then applied in a slurry process on the surface of the current collector, for example by doctoring or rolling. Subsequently, the solvent and optionally excess compound of the formula (XVII) is removed, for example by reducing the pressure and / or increasing the ambient temperature. During the slurry process, the coating is applied in situ on the active material.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird das unbeschichtete Aktivmaterial in einem herkömmlichen Verfahren ggf. zusammen mit Bindemitteln und/oder Leitzusätzen auf den Stromsammler aufgebracht. Dieser wird anschließend mit der Verbindung der Formel (XVII) in Kontakt gebracht. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Verbindung der Formel (XVII) in einer Elektrolytzusammensetzung enthalten ist. Die Elektrode wird dann, ggf. unter erhöhter Temperatur in die Elektrolytzusammensetzung eingetaucht, um so die Monolage aus der Verbindung der Formel (XVII) auf der Oberfläche des Aktivmaterials zu bilden. Anschließend kann die Elektrode wie gewohnt formiert/vorbeladen werden.In a further alternative embodiment, the uncoated active material is optionally applied to the current collector together with binders and / or conductive additives in a conventional process. This is then brought into contact with the compound of formula (XVII). This can be done, for example, by containing the compound of formula (XVII) in an electrolyte composition. The electrode is then immersed in the electrolyte composition, optionally at elevated temperature, so as to form the monolayer of the compound of formula (XVII) on the surface of the active material. Subsequently, the electrode can be formed / preloaded as usual.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser Ausführungsform umfasst die Elektrolytzusammensetzung die zuvor genannten Additive, welche in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Aktivmaterial eine stabile, kovalent gebundene SEI bilden. Vorzugsweise wird in diesem Fall die Elektrode zunächst ohne das Anlegen einer Spannung in die Elektrolytzusammensetzung getaucht, um die Ausbildung der Monolage zu ermöglichen. Nach vorzugsweise 1 bis 60 Minuten wird dann die elektrische Spannung zur Formierung der elektrochemischen Zelle angelegt und die SEI wird gebildet.In a further preferred embodiment of this embodiment, the electrolyte composition comprises the abovementioned additives which form a stable, covalently bonded SEI in combination with the active material according to the invention. Preferably, in this case, the electrode is first immersed in the electrolyte composition without the application of a voltage to allow the formation of the monolayer. After preferably 1 to 60 minutes, the electric voltage for forming the electrochemical cell is then applied and the SEI is formed.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Elektrode für eine elektrochemische Zelle, umfassend mindestens einen Stromsammler, und mindestens ein erfindungsgemäßes Aktivmaterial, welches auf mindestens einem Teil der Oberfläche mindestens eine chemische Gruppe der allgemeinen Formel (I) E-A-Q-Z (I) aufweist, wobei E, A, Q und Z die zuvor definierten Bedeutungen haben.The invention also provides an electrode for an electrochemical cell, comprising at least one current collector, and at least one active material according to the invention which has at least one chemical group of the general formula (I) on at least part of the surface. EAQZ (I) wherein E, A, Q and Z have the meanings defined above.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine elektrochemische Zelle, umfassend mindestens erfindungsgemäßes Aktivmaterial, welches auf mindestens einem Teil der Oberfläche mindestens eine chemische Gruppe der allgemeinen Formel (I) E-A-Q-Z (I) aufweist, wobei E, A, Q und Z die zuvor definierten Bedeutungen habenThe invention further provides an electrochemical cell comprising at least inventive active material which has at least one chemical group of the general formula (I) on at least part of the surface. EAQZ (I) wherein E, A, Q and Z have the meanings defined above

Die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem Werkzeug oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Werkzeugen sind dabei insbesondere Heimwerkzeuge sowie Gartenwerkzeuge zu verstehen. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PCs oder Notebooks zu verstehen.The electrochemical cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a tool or in a consumer electronics product. Under tools are in particular home tools and garden tools to understand. Consumer electronics products are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Aktivmaterial zeichnet sich durch eine definierte Monolage einer Verbindung aus, welche eine SEI-bildende funktionelle Gruppe kovalent auf der Oberfläche des Aktivmaterials fixiert. Dadurch ist es möglich, die Eigenschaften des Aktivmaterials gegenüber der Umgebung definiert zu steuern. Insbesondere kann durch eine gezielte Formierung des Aktivmaterials, vorzugsweise in Gegenwart einer Elektrolytzusammensetzung, welche weitere SEI-bildenden Additive enthält, eine definierte Solid-Electrolyte-Interphase auf der Oberfläche des Aktivmaterials gebildet werden, welche zudem kovalent an die Oberfläche des Aktivmaterials gebunden ist. Die so erhaltene SEI zeichnet sich daher durch eine besonders hohe mechanische und thermische Stabilität aus und bleibt auch während Volumenänderungen des Aktivmaterials bestehen. Darüber hinaus wird durch die Umsetzung die Anzahl der an der Oberfläche des Aktivmaterials vorliegenden OH-Gruppen reduziert. In einer elektrochemischen Zelle neigen solche OH-Gruppen dazu, mit Elektronen zu Wasserstoff zu reagieren, welcher sich wiederum negativ auf die Performance der elektrochemischen Zelle auswirken kann. Die Bildung von Wasserstoff wird somit durch die erfindungsgemäße SET reduziert oder gänzlich unterbunden.The active material according to the invention is characterized by a defined monolayer of a compound which covalently fixes an SEI-forming functional group on the surface of the active material. This makes it possible to control the properties of the active material relative to the environment defined. In particular, by a targeted formation of the active material, preferably in the presence of an electrolyte composition containing further SEI-forming additives, a defined solid-electrolyte interphase can be formed on the surface of the active material, which is also covalently bonded to the surface of the active material. The SEI thus obtained is therefore characterized by a particularly high mechanical and thermal stability and also persists during volume changes of the active material. In addition, by the implementation, the number of present on the surface of the active material OH groups reduced. In an electrochemical cell, such OH groups tend to react with electrons to hydrogen, which in turn can negatively affect the performance of the electrochemical cell. The formation of hydrogen is thus reduced or completely prevented by the SET according to the invention.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigt:

  • 1 Eine beispielhaft ein Verfahren zur Beschichtung einer Aktivmaterial Oberfläche mit einer Monolage einer chemischen Gruppe der allgemeinen Formel (I).
  • 2 Die Bildung einer kovalent gebundenen SEI auf einer erfindungsgemäß beschichteten Aktivmaterialoberfläche.
It shows:
  • 1 An example of a method for coating an active material surface with a monolayer of a chemical group of the general formula (I).
  • 2 The formation of a covalently bonded SEI on an inventively coated active material surface.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Herstellung einer Verbindung der Formel (XVII):Preparation of a compound of formula (XVII):

Verbindungen der Formel (XVII) können mit herkömmlichen chemischen Reaktionen hergestellt werden. Dabei werden die Komponenten R50, Q und Z üblicherweise einzeln miteinander chemisch verbunden. Beispielsweise wird ausgehend von einem Halogen-substituierten Rest Z und einem einfach Halogen-substituierten Rest Q eine Reaktion durchgeführt. Maßgeblich dabei ist, dass der Rest Q eine weitere funktionelle Gruppe aufweist, welche diese Reaktion unbeschadet übersteht, beispielsweise eine olefinische Gruppe. An diese funktionelle Gruppe kann anschließend, z.B. mittels einer Hydrosillylierung, der Rest A chemische angebunden werden.Compounds of formula (XVII) can be prepared by conventional chemical reactions. The components R 50 , Q and Z are usually chemically bonded together individually. For example, starting from a halogen-substituted radical Z and a mono-halogen-substituted radical Q, a reaction is carried out. Decisive here is that the radical Q has a further functional group which survives this reaction unscathed, for example, an olefinic group. Subsequently, for example by means of a hydrosillylation, the radical A can be attached to this functional group chemically.

Beispielhaft ist dieses Reaktionsschema nachfolgend für die Synthese eines Sulton-substituierten Chlorsilans gezeigt:

Figure DE102018201274A1_0012
By way of example, this reaction scheme is shown below for the synthesis of a sultone-substituted chlorosilane:
Figure DE102018201274A1_0012

Das Reaktionsschema ist nicht auf die gezeigten Ausgangsstoffe begrenzt sondern kann auf eine Vielzahl verschiedener Verbindungen übertragen werden.The reaction scheme is not limited to the starting materials shown but can be transferred to a variety of different compounds.

1 zeigt eine exemplarische Darstellung der Ausbildung einer Monolage auf einer Aktivmaterialoberfläche 1 am Beispiel des zuvor hergestellten Sulton-substituierten Chlorsilans. Dieses wird unter Abspaltung von HCl kovalent an die Aktivmaterialoberfläche 1 gebunden. Als Aktivmaterial kann jedes Metalloxid oder Metallphosphat eingesetzt werden, welches als Aktivmaterial für eine Elektrode geeignet ist und über geeignete funktionelle Gruppen, insbesondere Gruppen mit OH-Funktion aufweist. 1 shows an exemplary representation of the formation of a monolayer on an active material surface 1 the example of the previously prepared sultone-substituted chlorosilane. This becomes covalent with elimination of HCl at the Aktivmaterialoberfläche 1 bound. The active material used may be any metal oxide or metal phosphate which is suitable as an active material for an electrode and has suitable functional groups, in particular OH-functional groups.

2 zeigt schematisch die Ausbildung einer kovalent gebundenen Solid-Electrolyte-Interphase 2, welche ausgehend von einer erfindungsgemäß beschichteten Aktivmaterialoberfläche 1 durch die Formierung des Aktivmaterials in Gegenwart einer Elektrolytlösung, welche weitere SEI-bildenden Additive 4, insbesondere lineare oder cyclische Carbonate sowie Sultone enthält, erhalten wird. Die Solid-Electrolyte-Interphase 2 wird durch Reaktion den SEI-bildenden Gruppen 3 und den SEI-bildenden Additiven 4 gebildet. Die erhaltene Solid-Electrolyte-Interphase 2 ist kovalent an die Aktivmaterialoberfläche 1 gebunden und somit besonders stabil. 2 shows schematically the formation of a covalently bonded solid-electrolyte interphase 2 , which starting from a coated according to the invention active material surface 1 by the formation of the active material in the presence of an electrolyte solution containing further SEI-forming additives 4 , in particular linear or cyclic carbonates and sultones, is obtained. The solid electrolyte interphase 2 becomes by reaction of the SEI-forming groups 3 and the SEI-forming additives 4 educated. The resulting solid-electrolyte interphase 2 is covalent to the active material surface 1 bound and thus very stable.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2016/0351962 A1 [0004]US 2016/0351962 A1 [0004]
  • US 2016/0172681 A1 [0005]US 2016/0172681 A1 [0005]

Claims (10)

Aktivmaterial zur Verwendung in einer Elektrode einer elektrochemischen Zelle, wobei das Aktivmaterial auf mindestens einem Teil der Oberfläche (1) des Aktivmaterials mindestens eine chemische Gruppe der allgemeinen Formel (I): E-A-Q-Z (I) aufweist, wobei E ein an der Oberfläche (1) des Aktivmaterials befindliches Element darstellt; A eine Kupplungsgruppe darstellt, die über eine kovalente Bindung an die Oberfläche (1) des Aktivmaterials gebunden ist; Z eine Solid-Electrolyte-Interphase bildende Gruppe (SEI-bildende Gruppe) (3) darstellt, die in der Lage ist, allein und/oder in Gegenwart weiterer SEI-bildender Gruppen eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) (2) auszubilden; und Q eine Verbrückungsgruppe darstellt, welche die Kupplungsgruppe A und die SEI-bildenden Gruppe Z (3) miteinander verbindet.Active material for use in an electrode of an electrochemical cell, wherein the active material on at least part of the surface (1) of the active material at least one chemical group of the general formula (I): EAQZ (I) wherein E represents an element on the surface (1) of the active material; A represents a coupling group bonded to the surface (1) of the active material via a covalent bond; Z represents a solid-electrolyte interphase-forming group (SEI-forming group) (3) capable of forming a solid electrolyte interphase (SEI) (2) alone and / or in the presence of other SEI-forming groups ; and Q represents a bridging group linking coupling group A and SEI-forming group Z (3). Aktivmaterial nach Anspruch 1, wobei die SEI-bildende Gruppe Z (3) ausgewählt ist aus: (a) einem acyclischen oder cyclischen, organischen Carbonatrest der allgemeinen Formeln (IIa) oder (IIb):
Figure DE102018201274A1_0013
wobei R1 und R2 gleich oder verschieden sein können und für gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen, R3 für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit einem bis vier Kohlenstoffatomen steht und R1, R2 und R3 gegebenenfalls mit Halogenatomen, gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, oder cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, substituiert sein können, wobei benachbarte Kohlenwasserstoffreste miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden; und wobei der acyclische oder cyclische, organische Carbonatrest über einen der Reste R1 bis R3 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (b) einen polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 9 bis 30 Kohlenstoffatomen, wobei einzelne aromatische Ringe durch Heteroatome, ausgewählt aus O, S und N verbunden sein können, und wobei der polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffrest über eines der Kohlenstoffatome an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (c) einen heterocyclischen, aromatischen Rest der Formel (III):
Figure DE102018201274A1_0014
wobei E für ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S und NR8, steht, R4 bis R7 jeweils für ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Cyanogruppe, einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die mit Halogenatomen subsituiert sein können oder einen gesättigten oder ungesättigten Alkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die mit Halogenatomen substituiert sein können, steht, wobei benachbarte Reste R4 und R5, R5 und R6, R6 und R7 miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden, und R8 für ein Wasserstoffatom oder einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die mit Halogenatomen subsituiert sein können, steht, und wobei der heterocyclische, aromatische Rest über einen der Reste R4 bis R8 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (d) einen Pyridinrest der Formel (IV):
Figure DE102018201274A1_0015
wobei R9 bis R13 unabhängig voneinander ausgewählt sein können aus einem Wasserstoffatom, einem Halogenatom, gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wobei benachbarte Kohlenwasserstoffreste miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden, und wobei der Pyridinrest über einen der Reste R9 bis R13 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (e) ein acyclischer und cyclischer Sulfitrest der allgemeinen Formeln (Va) und (Vb):
Figure DE102018201274A1_0016
wobei R14 und R15 gleich oder verschieden sein können und für gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen, und R16 für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit einem bis vier Kohlenstoffatomen steht, wobei R14, R15 und R16 gegebenenfalls mit Halogenatomen, gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, oder cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, substituiert sein können, wobei benachbarte Kohlenwasserstoffreste miteinander verbunden sein können, um so einen Ring zu bilden, und wobei der acyclische oder cyclische Sulfitrest über einen der Reste R14 bis R16 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (f) einen Sulfonsäureesterrest der allgemeinen Formel (VI):
Figure DE102018201274A1_0017
wobei R17 und R18 unabhängig voneinander lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen oder Halogenalkanen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, und wobei der Sulfonsäureesterrest über einen der Reste R17 bis R18 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (g) einen Schwefelsäureesterrest der allgemeinen Formel (VII):
Figure DE102018201274A1_0018
wobei R19 und R20 unabhängig voneinander lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffketten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen substituiert sein können, und wobei der Schwefelsäureesterrest über einen der Reste R19 bis R20 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (h) einen cyclischen Carbonsäurerest der Formel (VIII):
Figure DE102018201274A1_0019
wobei E1 für O oder NR24 steht, R21 für eine Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe der Formel -R22-C(O)-E2-R23- steht, wobei R22 und R23 je unabhängig voneinander für einen Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen stehen, E2 für O oder NR24 steht und R24 je unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom, einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht, welche gegebenenfalls substituiert sein können mit Halogenatomen, Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Resten der Formel -C(O)R25, steht, wobei R25 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht, und wobei der cyclische Carbonsäurerest über einen der Reste R21 bis R25 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (i) einen acyclischen, ungesättigte Carbonsäurerest der allgemeinen Formel (IX):
Figure DE102018201274A1_0020
wobei R26 für Wasserstoff, ein Halogenatom oder einen gesättigten oder ungesättigten, aromatischen oder aliphatischen, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, welche mit Halogenatomen substituiert sein können, und R27 für einen gesättigten oder ungesättigten, lineare oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen steht und E3 für O oder NR28 steht und R28 und R27 unabhängig voneinander dieselbe Bedeutung haben, und wobei der acyclische, ungesättigte Carbonsäurerest über einen der Reste R26 bis R28 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (j) einen Carbonsäureanhydridrest oder einen Carbonsäureimidrest der Formeln (Xa) und (Xb):
Figure DE102018201274A1_0021
wobei E4 die Bedeutung O oder NR31 hat, R29 und R30 unabhängig voneinander ausgewählt sein könne aus Wasserstoffatomen, Halogenatomen und linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen substituiert sein können, und R31 ein Wasserstoffatom oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt, und wobei der Carbonsäureanhydridrest oder der Carbonsäureimidrest über einen der Reste R29 bis R31 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (k) einen oligomeren oder polymeren Rest der Formel (XI)
Figure DE102018201274A1_0022
wobei n für eine ganze Zahl von 1 bis 10 steht, R32 und R33 unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen und R34 für eine Methylrest, einen Ethylrest, einen n-Propylrest oder einen iso-Propylrest steht, und wobei der Rest über einen der Reste R32 bis R34 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (I) einen organischen Nitrilrest der Formel (XII): R35-CN (XII) wobei R35 einen linearen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, darstellt, der gegebenenfalls mit mindestens einer Cyanogruppe subsituiert sein kann, und wobei der organische Nitrilrest über den Rest R35 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (m) einen organischen Phosphatrest der Formel (XIII): (O)P(OR36)(OR37)(OR38) (XIII) wobei R36 bis R38 unabhängig voneinander aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, und wobei der organische Phosphatrest über einen der Reste R36 bis R38 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (n) einen organischen Boratrest der Formel (XIV): Mt[B(OR39)(OR40)(OR41)(OR42)] (XIV) wobei Mt für ein einwertiges Metallkation, bevorzugt Lithium, steht, und R39 bis R42 unabhängig voneinander aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, oder Carbonylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, welche gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, und wobei der organische Boratrest über einen der Reste R39 bis R42 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist; (o) einen organischen Dialkyldicarbonatrest der Formel (XV):
Figure DE102018201274A1_0023
wobei R43 und R44 unabhängig voneinander ausgewählt sein können aus linearen oder cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und wobei der organische Dialkylcarbonatrest über einen der Reste R43 bis R44 an die Verbrückungsgruppe Q gebunden ist.Active material after Claim 1 where the SEI-forming group Z (3) is selected from: (a) an acyclic or cyclic organic carbonate radical of the general formulas (IIa) or (IIb):
Figure DE102018201274A1_0013
 wherein R 1 and R 2 may be the same or different and represent saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon chains having 1 to 12 carbon atoms, R 3 is a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having one to four carbon atoms and R 1 , R 2 and R 3 optionally substituted with halogen atoms, saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 3 to 7 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, wherein adjacent hydrocarbon radicals may be linked together to form a ring; and wherein the acyclic or cyclic, organic carbonate radical is linked to the bridging group Q via one of the radicals R 1 to R 3 ; (b) a polycyclic aromatic hydrocarbon radical having from 9 to 30 carbon atoms, wherein individual aromatic rings may be joined by heteroatoms selected from O, S and N, and wherein the polycyclic aromatic hydrocarbon radical is bonded to the bridging group Q via one of the carbon atoms; (c) a heterocyclic aromatic radical of the formula (III):
Figure DE102018201274A1_0014
 wherein E is an element selected from the group consisting of O, S and NR 8 , R 4 to R 7 are each a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, which May be substituted by halogen atoms or a saturated or unsaturated alkoxy radical having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, wherein adjacent radicals R 4 and R 5 , R 5 and R 6, R 6 and R 7 may be joined together, so as to form a ring, and R 8 represents a hydrogen atom or a saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms, and wherein the heterocyclic aromatic radical is one of R 4 to R 8 is bonded to the bridging group Q; (d) a pyridine radical of the formula (IV):
Figure DE102018201274A1_0015
 wherein R 9 to R 13 may independently be selected from a hydrogen atom, a halogen atom, saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, and cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 3 to 12 carbon atoms, wherein adjacent hydrocarbon radicals are bonded together to form such a ring, and wherein the pyridine moiety is linked to the bridging group Q via one of the radicals R 9 to R 13 ; (e) an acyclic and cyclic sulphite radical of the general formulas (Va) and (Vb):
Figure DE102018201274A1_0016
 wherein R 14 and R 15 may be the same or different and represent saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon chains having 1 to 6 carbon atoms, and R 16 is a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having one to four carbon atoms, wherein R 14 , R 15 and R 16 are optionally substituted with halogen atoms, saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms, or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 3 to 7 carbon atoms which may be substituted with halogen atoms wherein adjacent hydrocarbon radicals may be linked together to form a ring and wherein the acyclic or cyclic sulfite radical is linked to the bridging group Q via one of R 14 to R 16 ; (f) a sulfonic acid ester radical of the general formula (VI):
Figure DE102018201274A1_0017
 wherein R 17 and R 18 are independently linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon chains having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with halogen atoms or haloalkanes having 1 to 5 carbon atoms, and wherein the sulfonic acid ester via one of R 17 to R 18 is attached to the bridging group Q; (g) a sulfuric acid ester radical of the general formula (VII):
Figure DE102018201274A1_0018
 wherein R 19 and R 20 are independently linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon chains having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with halogen atoms, and wherein the sulfuric acid ester residue is bound via one of R 19 to R 20 to the bridging group Q ; (h) a cyclic carboxylic acid radical of the formula (VIII):
Figure DE102018201274A1_0019
 wherein E 1 is O or NR 24 , R 21 is a hydrocarbon radical having 1 to 5 carbon atoms or a group of the formula -R 22 -C (O) -E 2 -R 23 - wherein R 22 and R 23 are each independently each represents a hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms, E 2 is O or NR 24 and R 24 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with halogen atoms, hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms or radicals of the formula -C (O) R 25 , wherein R 25 represents a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, and wherein the cyclic carboxylic acid radical over a the radicals R 21 to R 25 is bonded to the bridging group Q; (i) an acyclic, unsaturated carboxylic acid radical of the general formula (IX):
Figure DE102018201274A1_0020
 where R 26 is hydrogen, a halogen atom or a saturated or unsaturated, aromatic or aliphatic, linear or branched hydrocarbon radical having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted by halogen atoms, and R 27 is a saturated or unsaturated, linear or branched hydrocarbon radical having 1 to 12 carbon atoms and E 3 is O or NR 28 and R 28 and R 27 are independently of the same meaning, and wherein the acyclic unsaturated carboxylic acid residue is linked to the bridging group Q via one of R 26 to R 28 ; (j) a carboxylic acid anhydride radical or a carboxylic acid imido radical of the formulas (Xa) and (Xb):
Figure DE102018201274A1_0021
 wherein E 4 is O or NR 31 , R 29 and R 30 may independently be selected from hydrogen atoms, halogen atoms and linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, which may optionally be substituted with halogen atoms, and R 31 represents a hydrogen atom or a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, and wherein the carboxylic anhydride radical or the carboximide radical is bonded to the bridging group Q via one of the radicals R 29 to R 31 ; (k) an oligomeric or polymeric radical of the formula (XI)
Figure DE102018201274A1_0022
 wherein n is an integer from 1 to 10, R 32 and R 33 are independently a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms and R 34 is a methyl radical, an ethyl radical, an n-propyl radical or an iso-propyl radical, and wherein the radical is bonded via one of the radicals R 32 to R 34 to the bridging group Q; (I) an organic nitrile radical of the formula (XII): R 35 -CN (XII) wherein R 35 represents a linear, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, which may optionally be substituted with at least one cyano group, and wherein the organic nitrile radical is bonded to the bridging group Q via the radical R 35 ; (m) an organic phosphate residue of the formula (XIII): (O) P (OR 36 ) (OR 37 ) (OR 38 ) (XIII) wherein R 36 to R 38 independently represent aliphatic or aromatic hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, which may be optionally substituted with one or more halogen atoms, and wherein the organic phosphate residue is bound to the bridging group Q via one of the radicals R 36 to R 38 ; (n) an organic borate residue of the formula (XIV): Mt [B (OR 39 ) (OR 40 ) (OR 41 ) (OR 42 )] (XIV) wherein Mt is a monovalent metal cation, preferably lithium, and R 39 to R 42 independently represent aliphatic or aromatic hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, which may optionally be substituted by one or more halogen atoms, or carbonyl groups having 1 to 6 carbon atoms which may be optionally substituted with one or more halogen atoms, and wherein the organic boron residue is linked to the bridging group Q via one of the radicals R 39 to R 42 ; (o) an organic dialkyl dicarbonate radical of the formula (XV):
Figure DE102018201274A1_0023
 wherein R 43 and R 44 can be independently selected from linear or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms, and wherein the organic Dialkylcarbonatrest is bound via one of R 43 to R 44 to the bridging group Q. Aktivmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kupplungsgruppe A eine Gruppe darstellt, welche gebildet wird durch die Reaktion zwischen mindestens einer auf mindestens einem Teil der Oberfläche (1) des Aktivmaterials befindlichen funktionellen Gruppe und mindestens einer funktionelle Gruppen, ausgewählt aus einem Carbonsäurerest (-COOH), einem Carbonsäureesterrest (-COOR45, wobei R45 einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt), einem Phosphonsäurerest (-P(O)(OH)2), einem Thiolrest (-SH), einem Halogensilylrest (-SiR46(3-n)Xn, wobei X ein Halogenatom, vorzugsweise Cl oder Br ist, R46 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und n = 1, 2 oder 3 ist) und/oder einem Alkoxysilylrest (-SiR47(3-n)(OR47)n, wobei R47 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und n = 1, 2 oder 3).Active material after Claim 1 or 2 in which the coupling group A represents a group which is formed by the reaction between at least one functional group located on at least part of the surface (1) of the active material and at least one functional group selected from a carboxylic acid radical (-COOH), a carboxylic acid ester radical ( -COOR 45 , wherein R 45 represents an alkyl radical having 1 to 5 carbon atoms), a phosphonic acid radical (-P (O) (OH) 2 ), a thiol radical (-SH), a halosilyl radical (-SiR 46 ( 3-n ) X n , where X is a halogen atom, preferably Cl or Br, R 46 is a linear alkyl radical having 1 to 3 carbon atoms and n = 1, 2 or 3) and / or an alkoxysilyl radical (-SiR 47 ( 3-n ) (OR 47 ) n , wherein R 47 is a linear alkyl radical having 1 to 3 carbon atoms and n = 1, 2 or 3). Aktivmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Verbrückungsgruppe Q eine Einfachbindung darstellt, welche die Kupplungsgruppe A und die SEI-bildende Gruppe Z (3) unmittelbar miteinander verbindet; oder wobei Verbrückungsgruppe Q eine Gruppe der allgemeinen Formel (XVI) darstellt: -(CR48R49)m-(O)p- (XVI) wobei R48 und R49 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus: einem Wasserstoffatom; einem Halogenatom, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F; einem linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 1 bis 10, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können; einem Cycloalkylrest mit 3 bis 10, insbesondere 5 bis 7 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können; einem Arylrest mit 5 bis 12, insbesondere 6 bis 9 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können; einem Oxyalkylrest mit 1 bis 10, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, welche gegebenenfalls mit Halogenatomen, ausgewählt aus F, Cl, Br, I, vorzugsweise F und Cl, insbesondere F, substituiert sein können; m eine ganze Zahl zwischen 1 und 30, vorzugsweise zwischen 1 und 20, insbesondere zwischen 2 und 15 ist; und p ausgewählt sein kann aus 0 und 1.Active material according to one of Claims 1 to 3 wherein bridging group Q represents a single bond directly connecting coupling group A and SEI-forming group Z (3); or wherein bridging group Q represents a group of general formula (XVI): - (CR 48 R 49 ) m - (O) p - (XVI) wherein R 48 and R 49 are independently selected from: a hydrogen atom; a halogen atom selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, especially F; a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl radical having 1 to 10, in particular 1 to 6, carbon atoms which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F; a cycloalkyl radical having from 3 to 10, in particular from 5 to 7, carbon atoms which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F; an aryl radical having 5 to 12, in particular 6 to 9 carbon atoms, which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F; an oxyalkyl radical having 1 to 10, in particular 1 to 6, carbon atoms which may optionally be substituted by halogen atoms selected from F, Cl, Br, I, preferably F and Cl, in particular F; m is an integer between 1 and 30, preferably between 1 and 20, in particular between 2 and 15; and p can be selected from 0 and 1. Aktivmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Aktivmaterial ausgewählt ist aus mindestens einem Metalloxid und/oder mindestens einem Metallphosphat.Active material according to one of Claims 1 to 4 , wherein the active material is selected from at least one metal oxide and / or at least one metal phosphate. Verwendung des Aktivmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Aktivmaterial einer Elektrode in einer elektrochemischen Zelle, insbesondere als Aktivmaterial einer positiven Elektrode in einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie.Use of the active material according to one of Claims 1 to 5 as an active material of an electrode in an electrochemical cell, in particular as a positive electrode active material in a lithium-ion secondary battery. Verwendung nach Anspruch 5, wobei die elektrochemische Zelle einen Elektrolyt umfasst, welcher mindestens ein SEI-bildendes Additiv (4) enthält.Use after Claim 5 wherein the electrochemical cell comprises an electrolyte containing at least one SEI-forming additive (4). Verfahren zur Herstellung eine Elektrode für eine elektrochemische Zelle, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen mindestens eines Aktivmaterials, welches auf der Oberfläche (1) des Aktivmaterials mindestens eine funktionelle Gruppe aufweist, vorzugsweise mindestens eine -OH-Gruppe; (b) Inkontaktbringen mindestens eines Teils der Oberfläche (1) des Aktivmaterials einer Verbindung der allgemeinen Formel (XVII): R50-A-Z (XVII) wobei R50 eine Gruppe darstellt, welcher mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die geeignet ist mit der auf der Oberfläche (1) des zu beschichtenden Aktivmaterials befindlichen, funktionellen Gruppe eine Bindung einzugehen; Q eine Verbrückungsgruppe darstellt, welche die Kupplungsgruppe A und die der SEI-bildenden Gruppe Z (3) verbindet; und Z eine SEI-bildende Gruppe (3) darstellt, die in der Lage ist, allein und/oder in Gegenwart weiterer SEI-bildender Gruppen eine Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) (2) auszubilden; wobei die Beschichtung des Aktivmaterials vor, während oder nach dem Aufbringen des Aktivmaterials auf den Stromsammler durchgeführt wird.A method for producing an electrode for an electrochemical cell, said method comprising at least the following steps: (a) providing at least one active material having on the surface (1) of the active material at least one functional group, preferably at least one -OH group; (b) contacting at least part of the surface (1) of the active material of a compound of general formula (XVII): R 50 -AZ (XVII) wherein R 50 represents a group comprising at least one functional group capable of binding with the functional group located on the surface (1) of the active material to be coated; Q represents a bridging group linking coupling group A and SEI-forming group Z (3); and Z represents an SEI-forming group (3) capable of forming a solid electrolyte interphase (SEI) (2) alone and / or in the presence of further SEI-forming groups; wherein the coating of the active material before, during or after the application of the active material is carried out on the current collector. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Elektrode in Gegenwart mindestens eines SEI-bildenden Additivs (4) formiert wird.Method according to Claim 8 wherein the electrode is formed in the presence of at least one SEI-forming additive (4). Elektrochemische Zelle, umfassend mindestens eine Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, oder mindestens eine Elektrode erhalten nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9.Electrochemical cell comprising at least one electrode according to one of Claims 1 to 5 , or at least one electrode obtained by a method according to one of Claims 8 or 9 ,
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