JP2012531714A - 高電圧電解質 - Google Patents
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Abstract
Description
ドライアイス/液体窒素浴、機械的攪拌機、乾燥窒素ガス入口、温度計、滴下漏斗およびバブラーを備えた3つ口1.0リットル丸底フラスコ(RBF)に、メタンスルホニルクロリド(25g、0.218M)、N,O−ジメチルヒドロキシルアミン塩酸塩(22.35g、0.229M)および無水ジクロロメタン(200mL)を入れた。この系を窒素でフラッシュし、次に0℃に冷却した。この温度で撹拌しながら、無水トリメチルアミン(3.00当量)を滴下添加し、得られた反応混合物を撹拌し、室温まで温まるままにし、一晩撹拌した。反応混合物を0℃に冷却し、濾過して固形物(トリエチルアミン塩酸塩)を除去し、ロータリーエバポレーターにより溶媒を除去した。反応混合物をセライトの短いパッドに通して精製し、エーテルにより溶離させ、その後にエーテルを除去した。反応混合物を高真空下で一晩引いて純粋な生成物を得た。
Claims (26)
- 式:
R1−SO2−NR2−OR3またはR1O−SO2−NR2−OR3
(式中、R1はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、R2はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、R3はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される)
により表される化合物を含み、4.0ボルトを超える電圧で安定である有機電解質溶媒。 - R1、R2、およびR3が、炭素数1〜5の線状アルキル、分岐アルキル、部分フッ素化アルキルおよび完全フッ素化アルキル基から選択される、請求項1に記載の有機電解質溶媒。
- R2がメチル部分を含む、請求項1に記載の有機電解質溶媒。
- R3がメチル部分を含む、請求項1に記載の有機電解質溶媒。
- 式:
R1−SO2−NR2−OR3またはR1O−SO2−NR2−OR3
(式中、R1はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、R2はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、R3はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される)
により表される化合物を含む有機電解質溶媒と、
前記有機電解質溶媒中に溶解された電解質塩と、
を含み、4.0ボルトを超える電圧で安定である、有機電解質溶液。 - 有機カーボネートと、イオン性液体と、シラン類およびスルホン類から選択されたさらなる溶媒を含む、請求項5に記載の有機電解質溶液。
- R1が電気化学フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項5に記載の有機電解質溶液。
- R1が直接フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項5に記載の有機電解質溶液。
- 前記電解質塩が、LiPF6 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiCF3SO3 、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、LiC4F9SO3 、Li(CF3SO2)3C、LiBPh4 、LiBOB、およびLi(CF3SO2)(CF3CO)N、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項5に記載の有機電解質溶液。
- 前記電解質塩溶液の濃度が0.5M〜3.0Mである、請求項9に記載の有機電解質溶液。
- SEI形成剤、カソード保護剤、塩安定剤、過充電保護剤、リチウム析出剤、サルベーションエンハンサー、腐食抑制剤、および湿潤剤からなる群から選択される電解質添加剤を含む、請求項5に記載の有機電解質溶液。
- SEI形成剤が、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、アリルエチルカーボネート、ビニルアセテート、ジビニルアジペート、アクリル酸ニトリル、2-ビニルピリジン、無水マレイン酸、マレイミド、メチルシンナメート、ホスホネート、ビニル含有シラン系化合物、各分子中に2個の二重結合を含むフラン誘導体、硫黄系化合物、例えばSO2、ポリスルフィド、環状アルキルサルファイト、アリールサルファイトなど、ニトレート、ニトリット、ハロゲン化エチレンカーボネート、ハロゲン化ラクトン、メチルクロロホルメート、カルボキシルフェノール、芳香族エステル、酸無水物、スクシンイミド、N−ベンジルオキシカルボニルオキシスクシンイミド、芳香族イソシアネート、B2O3、有機ボレート、ボロキシン化合物、リチウム塩系ホウ素化合物、ハロゲン化有機化合物、ポリジメチルシロキサン、シラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、およびアルカリ金属塩からなる群から選択される、請求項11に記載の有機電解質溶液。
- カソード保護剤が、アミン系有機塩基、例えばブチルアミン、カルボジイミド系化合物、例えばN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド、N,N−ジエチルアミノトリメチルシランなどからなる群から選択される、請求項11に記載の有機電解質溶液。
- 塩安定剤が、LiF、ルイス塩基、例えばトリス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスフェートなど、アミド系化合物、例えば1−メチル−2−ピロリドンなど、フッ素化カルバメートおよびヘキサメチルホスホラミドからなる群から選択される、請求項11に記載の有機電解質溶液。
- 過充電保護剤が、メタロセン、テトラシアノエチレン、テトラメチルフェニレンジアミン、両方のN原子上に2−ヒドロキシプロピルまたはエチル置換基を有するジヒドロフェナジン誘導体、置換された芳香族または複素環式化合物およびそれらのアルカリ金属塩、アニソール系化合物、2,5−ジ−tert−ブチル−1,4−ジメトキシベンゼン、モノメトキシベンゼン類化合物、ヘキサエチルベンゼン、ビピリジルまたはビフェニルカーボネート、ジフルオロアニソール、S−またはN−含有複素環式芳香族化合物、例えばチアントレン、および2,7−ジアセチルチアントレンなど、フェノチアジン系化合物、フルオロドデカホウ酸リチウム、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、2,2−ジフェニルプロパン、フェニル−tert−ブチルカーボネート、フェニル−R−フェニル化合物、3−チオフェネアセトニトリル、複素環式化合物、例えばフラン、チオフェン、およびN−メチルピロール、3,4−エチレンジオキシチオフェン、並びにLiBOBからなる群から選択される、請求項11に記載の有機電解質溶液。
- リチウム析出剤が、SO2化合物、ポリスルフィド、水、2−メチルテトラヒドロフラン、2−メチルチオフェン、ニトロメタン、長アルキル鎖を有するテトラアルキルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、ペルフルオロオクタンスルホネートのリチウムおよびテトラエチルアンモニウム塩、ペルフルオロポリエーテル、ニトリルスクロース、ニトリルセルロース、AlI3 、SnI、HF、およびフルオロエチレンカーボネートからなる群から選択される、請求項11に記載の有機電解質溶液。
- サルベーションエンハンサーが、ボレート類、ボラン類およびボロール化合物からなる群から選択される、請求項11に記載の有機電解質溶液。
- 腐食抑制剤および湿潤剤が、LiBOB、LiODFB、イオンおよび非イオン界面活性剤、シクロヘキサン、トリアルキルホスフェート、高い分子量を有する線状エステル、例えばメチルデカノエートおよびドデシルアセテート、第3級カルボン酸、並びにP2O5からなる群から選択される、請求項11に記載の有機電解質溶液。
- カソード、
アノード、
式:
R1−SO2−NR2−OR3またはR1O−SO2−NR2−OR3
(式中、R1はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、R2はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、R3はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される)
により表される化合物を含む有機電解質溶媒と、
有機電解質中に溶解した電解質塩を含み、
4.0ボルトを超える電圧で安定である電池。 - さらなる溶媒が有機カーボネート、イオン性液体、シラン類およびスルホン類から選択される、請求項19に記載の電池。
- R1 が電気化学フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項19に記載の電池。
- R1が直接フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項19に記載の電池。
- 前記電解質塩が、LiPF6 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiCF3SO3 、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、LiC4F9SO3 、Li(CF3SO2)3C、LiBPh4 、LiBOB、およびLi(CF3SO2)(CF3CO)N、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項19に記載の電池。
- 前記電解質塩溶液の濃度が0.5M〜3.0Mである、請求項19に記載の電池。
- SEI形成剤、カソード保護剤、塩安定剤、過充電保護剤、リチウム析出剤、サルベーションエンハンサー、腐食抑制剤、および湿潤剤からなる群から選択される電解質添加剤を含む、請求項19に記載の電池。
- R1 、R2 およびR3 が、炭素数1〜5の線状アルキル、分岐アルキル、部分フッ素化アルキルおよび完全フッ素化アルキル基から選択される、請求項19に記載の電池。
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