CN116715701A - 一种氟代环状含磷分子及其应用 - Google Patents
一种氟代环状含磷分子及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116715701A CN116715701A CN202310504115.3A CN202310504115A CN116715701A CN 116715701 A CN116715701 A CN 116715701A CN 202310504115 A CN202310504115 A CN 202310504115A CN 116715701 A CN116715701 A CN 116715701A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- compound
- fluoro
- cyclic phosphorus
- containing molecule
- application
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 title claims abstract description 39
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 50
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 48
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethanethiol Chemical compound CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 21
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 14
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 14
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 125000004427 diamine group Chemical group 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 11
- -1 lithium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 description 11
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N Trifluoroethanol Chemical group OCC(F)(F)F RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229940126214 compound 3 Drugs 0.000 description 7
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- KGJGAGLIIUNICR-UHFFFAOYSA-N 2-(trifluoromethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(CO)C(F)(F)F KGJGAGLIIUNICR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical class [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 229940126639 Compound 33 Drugs 0.000 description 4
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNUZDKCDAWUEGK-CYZMBNFOSA-N Sitafloxacin Chemical compound C([C@H]1N)N(C=2C(=C3C(C(C(C(O)=O)=CN3[C@H]3[C@H](C3)F)=O)=CC=2F)Cl)CC11CC1 PNUZDKCDAWUEGK-CYZMBNFOSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSJLBAMHHLJAAS-UHFFFAOYSA-N diethylaminosulfur trifluoride Chemical compound CCN(CC)S(F)(F)F CSJLBAMHHLJAAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 4
- GHYOCDFICYLMRF-UTIIJYGPSA-N (2S,3R)-N-[(2S)-3-(cyclopenten-1-yl)-1-[(2R)-2-methyloxiran-2-yl]-1-oxopropan-2-yl]-3-hydroxy-3-(4-methoxyphenyl)-2-[[(2S)-2-[(2-morpholin-4-ylacetyl)amino]propanoyl]amino]propanamide Chemical compound C1(=CCCC1)C[C@@H](C(=O)[C@@]1(OC1)C)NC([C@H]([C@@H](C1=CC=C(C=C1)OC)O)NC([C@H](C)NC(CN1CCOCC1)=O)=O)=O GHYOCDFICYLMRF-UTIIJYGPSA-N 0.000 description 3
- QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N (3S)-3-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[5-[(3aS,6aR)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoylamino]-3-methylbutanoyl]amino]-3-(4-hydroxyphenyl)propanoyl]amino]-4-[1-bis(4-chlorophenoxy)phosphorylbutylamino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound CCCC(NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](Cc1ccc(O)cc1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CCCCC1SC[C@@H]2NC(=O)N[C@H]12)C(C)C)P(=O)(Oc1ccc(Cl)cc1)Oc1ccc(Cl)cc1 QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N 0.000 description 3
- UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 1-[6-[2-[3-[3-[3-[2-[2-[3-[[2-[2-[[(2r)-1-[[2-[[(2r)-1-[3-[2-[2-[3-[[2-(2-amino-2-oxoethoxy)acetyl]amino]propoxy]ethoxy]ethoxy]propylamino]-3-hydroxy-1-oxopropan-2-yl]amino]-2-oxoethyl]amino]-3-[(2r)-2,3-di(hexadecanoyloxy)propyl]sulfanyl-1-oxopropan-2-yl Chemical compound O=C1C(SCCC(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(=O)N[C@@H](CSC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CO)C(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(N)=O)CC(=O)N1CCNC(=O)CCCCCN\1C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2CC/1=C/C=C/C=C/C1=[N+](CC)C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C1 UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 0.000 description 3
- NPRYCHLHHVWLQZ-TURQNECASA-N 2-amino-9-[(2R,3S,4S,5R)-4-fluoro-3-hydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]-7-prop-2-ynylpurin-8-one Chemical compound NC1=NC=C2N(C(N(C2=N1)[C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H]1O)F)CO)=O)CC#C NPRYCHLHHVWLQZ-TURQNECASA-N 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 229940125773 compound 10 Drugs 0.000 description 3
- 229940125797 compound 12 Drugs 0.000 description 3
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 3
- 229940125898 compound 5 Drugs 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N jdtic Chemical compound C1([C@]2(C)CCN(C[C@@H]2C)C[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@@H]2NCC3=CC(O)=CC=C3C2)=CC=CC(O)=C1 ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- DILRJUIACXKSQE-UHFFFAOYSA-N n',n'-dimethylethane-1,2-diamine Chemical compound CN(C)CCN DILRJUIACXKSQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical group C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- 229940035437 1,3-propanediol Drugs 0.000 description 2
- LFOIDLOIBZFWDO-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-[6-methoxy-4-[(3-phenylmethoxyphenyl)methoxy]-1-benzofuran-2-yl]imidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazole Chemical compound N1=C2SC(OC)=NN2C=C1C(OC1=CC(OC)=C2)=CC1=C2OCC(C=1)=CC=CC=1OCC1=CC=CC=C1 LFOIDLOIBZFWDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QMASYWGIMXQPEJ-UHFFFAOYSA-N 3,3,3-trifluoropropane-1,2-diol Chemical compound OCC(O)C(F)(F)F QMASYWGIMXQPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical group OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N allyl alcohol Chemical group OCC=C XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- RXKJFZQQPQGTFL-UHFFFAOYSA-N dihydroxyacetone Chemical compound OCC(=O)CO RXKJFZQQPQGTFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical class [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 2
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 2
- MFLLMKMFWIUACU-UHFFFAOYSA-N trifluoromethanethiol Chemical group FC(F)(F)S MFLLMKMFWIUACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYMPLPIFKRHAAC-UHFFFAOYSA-N 1,2-ethanedithiol Chemical group SCCS VYMPLPIFKRHAAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZNVUJQVZSTENZ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone Chemical compound ClC1=C(Cl)C(=O)C(C#N)=C(C#N)C1=O HZNVUJQVZSTENZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGZVNONVXYLYQW-UHFFFAOYSA-N 3,3,3-trifluoropropan-1-amine Chemical compound NCCC(F)(F)F NGZVNONVXYLYQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000022131 cell cycle Effects 0.000 description 1
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- PQIOSYKVBBWRRI-UHFFFAOYSA-N methylphosphonyl difluoride Chemical group CP(F)(F)=O PQIOSYKVBBWRRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MHEBVKPOSBNNAC-UHFFFAOYSA-N potassium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [K+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O MHEBVKPOSBNNAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVFIZLDWRFTUEM-UHFFFAOYSA-N potassium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [K+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F KVFIZLDWRFTUEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- VCCATSJUUVERFU-UHFFFAOYSA-N sodium bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound FS(=O)(=O)N([Na])S(F)(=O)=O VCCATSJUUVERFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- YLKTWKVVQDCJFL-UHFFFAOYSA-N sodium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Na+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F YLKTWKVVQDCJFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
- C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/6571—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
- C07F9/6574—Esters of oxyacids of phosphorus
- C07F9/65742—Esters of oxyacids of phosphorus non-condensed with carbocyclic rings or heterocyclic rings or ring systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
- C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/6581—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms
- C07F9/6584—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms having one phosphorus atom as ring hetero atom
- C07F9/65848—Cyclic amide derivatives of acids of phosphorus, in which two nitrogen atoms belong to the ring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明属于电池新材料的技术领域，具体涉及一种氟代环状含磷分子及其应用。所述氟代环状含磷分子中，氟代基团在电池充放电过程中可形成稳定的无机SEI膜并能提高溶剂抗氧化性，其环状结构在电池循环过程中可以开环聚合形成的弹性有机SEI膜，有效减缓电极材料充放电过程的体积效应，将其用于非水系二次电池电解液中的溶剂或添加剂中，不仅能有效提升电池耐高压、安全性，还有利于高比能高安全且长循环的二次电池在电动汽车领域的推广应用，解决了现有二次电池电解液存在诸多性能上的缺点，以及制造和使用成本高的问题；本发明的氟代环状分子的合成方法简单、操作安全且产物纯度高，同时在锂/钠离子等二次电池中性能优异，适于广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于电池新材料的技术领域，具体涉及一种氟代环状含磷分子及其应用。
背景技术
随着可穿戴和便携式电子产品、电动汽车、及可再生能源转换技术等的大规模出现和快速发展，对能源存储器件的能量和功率密度、循环寿命、安全性及可靠性等均提出了更高的要求。与锂离子电池正负极材料的研究相比，电解液的研究相对滞后，但电解液对电池的耐高压、循环稳定、快充及安全性能等影响巨大。目前，商业化的锂离子电池所采用的电解液仍然是1M的六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于介电常数大的环状碳酸乙烯酯(EC)和链状碳酸酯(如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等)的混合溶剂中。但是该溶剂体系存在耐高压性差(<4.4V)、耐高温性差(<55℃)、闪点低(～25℃)和易燃烧等问题，已经无法满足锂离子电池高能量密度、高安全性的发展需求。
链状磷酸酯作为一种常用的阻燃添加剂，是作为耐高压电池电解液添加剂的最佳选择。在通常情况下，磷酸酯中的磷原子是氢自由基的诱捕剂，而氢自由基是引发链式反应而引起燃烧的主要原因，磷酸酯能起一定的阻燃效果，但是这一类有机链状磷酸酯不能在石墨阳极表面形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜，导致石墨在第一次充电过程中脱落和发生电解液持续分解，从而使得电池的循环稳定性十分差。因此，有机磷酸酯作为阻燃添加剂被引入电解液中，以平衡电池性能和电解质的不可燃性。为了进一步增加非燃磷酸酯基溶剂的用量，一般需要SEI成膜添加剂来补偿电池性能，因此很大程度上降低了电池的能量密度。
有研究表明氟代基团引入到电解液溶剂分子中，能显著提高电解液的氧化和还原稳定性，同时也有利于形成稳定的SEI膜。但是目前商业化的电解液在引入氟代基团后仍存在闪点低且易燃烧等问题，同时要使用多种溶剂混合，不利于二次电池能量密度的发挥。
因此，针对上述问题，本发明旨在提供一类氟代环状含磷溶剂分子，作为二次电池电解液溶剂或添加剂材料，提高电池的性能。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种氟代环状含磷分子及其应用，所述氟代环状含磷分子作为新型材料用于非水系二次电池电解液中的溶剂或添加剂中，使用时将阻燃性能和形成稳定的正负极SEI膜结合到一起，使单一溶剂分子实现多功能的特性。
本发明的技术内容如下：
本发明的一种氟代环状含磷分子，所述分子的结构包括通式(I)、通式(II)和通式(III)的一种，如下所示：
其中，通式(I)～(III)中的R1～R7包括如下一种或任意组合：
①氢原子或氟原子或碳原子数为1～5的硫醇基；
②碳原子数为1～5的氟取代的烷基、烯基支链或直链；
③碳原子数为1～5的氟取代的醚、氟取代的胺基和氟取代的磺酸基，所述氟取代包括部分取代和全部取代；
所述硫醇基包括乙硫醇。
进一步地，R1包括以下基团的一种：
进一步地，所述通式(I)中的R2～R5包括以下基团的一种：
R2～R5至少有一个为含氟取代基团且不全部为氟代基团。
进一步地，所述通式(II)中的R2～R7包括以下基团的一种：
R2～R7至少有一个为含氟取代基团且不全部为氟代基团。
进一步地，所述通式(III)中的R2～R5包括以下基团的一种：
R2～R5至少有一个为含氟取代基团且不全部为氟代基团。
进一步地，所述氟代环状含磷分子包括如下分子结构的一种：
通过通式(I)、通式(II)和通式(III)，所述氟代环状含磷分子还包括如下分子结构的一种：
本发明还提供了一种氟代环状含磷分子用作锂离子或钠离子或钾离子二次电池的电解液或添加剂；
所述锂离子二次电池的锂盐包括双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲磺酰亚胺锂盐(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂盐、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂、三氟甲磺酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂(LiClO4)、六氟合砷酸锂的一种或以上；
所述钠离子二次电池的钠盐包括双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲磺酰亚胺钠和六氟磷酸钠的一种或以上；
所述钾离子二次电池的钾盐包括双氟磺酰亚胺钾、双三氟甲磺酰亚胺钾和六氟磷酸钾的一种或以上。
本发明还提供了一种氟代环状含磷分子的合成方法，包括如下步骤：
1)以PCl3为原料，溶解之后在冰浴条件下滴入二羟基类或二胺基类有机溶剂，0℃下进行反应，过滤蒸馏得到化合物x1；
2)将化合物x1在有机溶液以及通氧气的条件下高温反应，反应结束后，除去有机溶液，减压蒸馏得到化合物x2；
3)将化合物x2溶解，在冰浴条件下滴入硫醇溶液或含氟醇溶液或仲胺基类溶液和三乙胺，0℃下进行反应，过滤蒸馏得到化合物x3；
4)将化合物x3溶解，在冰浴条件下滴入N-氟代双苯磺酰胺(NFSI)的THF溶液，0℃下照射紫外光反应，之后缓慢恢复室温反应，反应结束后，过滤、减压蒸馏得到产物化合物x，即为氟代环状含磷分子；
步骤1)所述二羟基类有机溶剂包括乙二醇、三氟甲基乙二醇、1,3-丙二醇、2-三氟甲基-1,3-丙二醇或1,3-二羟基丙酮；
所述二胺基类有机溶剂包括N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-2-三氟甲基-乙二胺；
步骤2)所述有机溶液包括无水甲苯。
本发明的有益效果如下：
本发明的氟代环状含磷分子，结构通式(I-III)中至少含有一个氟代基团，而氟代基团在电池充放电过程中可形成稳定的无机SEI膜(LiF)并能提高溶剂抗氧化性；结构通式(I-III)都是环状结构，而环状结构在电池循环过程中可以开环聚合形成的弹性有机SEI膜，有效减缓电极材料充放电过程的体积效应；此外本发明的结构中都含磷原子，磷元素具有较好的阻燃性能。此外，通过不同的结构通式进行精准调控，如结构通式(I)中较高的氧元素比例，有利于增大SEI中氧元素的含量从而降低SEI膜的阻抗；结构通式(III)中这一类分子的氮元素比例增大，可以精确调控SEI的成分，如提高SEI中氮含量从而提高稳定性、降低阻抗；如结构中含硫的分子可以抑制正极材料过渡金属溶出等。本发明的氟代环状含磷分子可作为新型材料用于非水系二次电池电解液的溶剂或添加剂，不仅能有效提升电池耐高压、安全性，使用时将阻燃性能和形成稳定的正负极SEI膜结合到一起，使单一溶剂分子实现多功能的特性，有利于高比能高安全且长循环的二次电池在电动汽车领域的推广应用，解决了现有二次电池电解液存在诸多性能上的缺点，以及制造和使用成本高的问题；
本发明的氟代环状分子的合成方法简单、操作安全且产物纯度高，同时在锂/钠离子等二次电池中性能优异，适于广泛应用。
附图说明
图1为实施例1中化合物1的合成路线图；
图2为实施例1中化合物1的核磁氢谱以及氟谱图；
图3为实施例2中化合物2的合成路线图；
图4为实施例3中化合物3的合成路线图；
图5为实施例4中化合物4的合成路线图；
图6为实施例5中化合物5的合成路线图；
图7为实施例6中化合物6的合成路线图；
图8为实施例7中化合物7的合成路线图；
图9为实施例8中化合物80的合成路线图；
图10为实施例9中化合物8的合成路线图；
图11为实施例10中化合物9的合成路线图；
图12为实施例11中化合物10的合成路线图；
图13为实施例12中化合物11的合成路线图；
图14为实施例13中化合物12的合成路线图；
图15为实施例14中化合物13的合成路线图；
图16为实施例15中化合物32的合成路线图；
图17为实施例16中化合物33的合成路线图；
图18为实施例1中化合物1的1M LiFSI电解液的石墨|Li电池的循环性能图；
图19为实施例1中化合物1的1M LiFSI电解液的NCM111|Li电池的循环性能图。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例以及附图说明对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
实施例1
一种氟代环状含磷分子化合物1的制备：
1)化合物a1的合成
将10.0g(73.6mmol)的PCl3化合物溶于无水二氯甲烷(DCM)中，在冰浴条件下缓慢滴加0.99eq的乙二醇，并通氮气带走产生的盐酸气，然后在0℃下反应2～4h。反应结束后过滤反应体系中的固体，得到滤液，将滤液在旋转蒸发仪上除去DCM溶剂，得到反应粗物。将反应粗产物减压蒸馏得到无色液体，产率83％。质谱：125.96。元素分析：C：18.99％；H：3.19％；Cl：28.03％；O：25.30％；P：24.49％。实验值测试与理论值相差小于0.02％；
2)化合物a2的合成
将上述合成的化合物a1加入到150mL单口圆底烧瓶中，加入80mL无水甲苯，通入氧气并升温到80℃反应4-6h，反应结束后除去甲苯溶剂，得到反应粗产物，最后通过减压蒸馏得到产物，产率74％。质谱：141.96，元素分析：理论值C：16.86％；H：2.83％；Cl：24.88％；O：33.69％；P：21.74％；
实验值测试与理论值相差小于0.02％。
3)化合物a3的合成
将5g的化合物a2溶入20mL的THF中，在冰浴条件下缓慢滴加1.09eq的乙硫醇和2eq的三乙胺(Et3N)，在0℃条件下搅拌反应4h，反应结束后过滤得到滤液，除去反应的THF溶剂，最后减压蒸馏得到产物，分离产率71％。质谱：138.0，元素分析：理论值C：28.57％；H：5.40％；O：28.54％；P：18.42％；S：19.07％，实验值测试与理论值相差小于0.02％；
4)化合物1的合成
将5g的化合物a3溶入50mL的THF中，在冰浴条件下缓慢滴加1.09eq N-氟代双苯磺酰胺(NFSI)的THF溶液，在0℃条件下365nm的紫外光照下搅拌反应2h，然后缓慢回复室温，反应结束后过滤得到滤液，除去反应的THF溶剂，最后减压蒸馏得到产物，分离产率58％。
以上化合物1的合成路线如图1所示。
如图2的谱图所示，质谱：155.99，元素分析：理论值C：25.81％；H：4.33％；F：10.21％；O：25.79％；P：16.64％；S：17.22％，实验值测试与理论值相差小于0.02％，说明得到了化合物1产品。
且化学结构18、19、20、21的结构与实施例1采用相似的方法，且结构类似，区别在于将乙硫醇替换成不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例2
一种氟代环状含磷分子化合物2的制备：
化合物2的制备与化合物1的制备的不同之处具体在于步骤4)用NFSI氟取代反应的时间延长一倍，且NFSI的用量也增加一倍，其它步骤相同，最后分离出双氟取代的产物，合成路线如图3所示。
且化学结构47、48、49、50、51的结构与实施例2采用相似的方法，且结构类似，区别在于将乙硫醇替换成不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例3
一种氟代环状含磷分子化合物3的制备：
化合物3的制备与实施例1中步骤1)～3)的化合物a3的制备步骤相似，具体不同为将步骤1)的乙二醇换为三氟甲基乙二醇，乙硫醇替换为甲醇，其它步骤相同，合成路线如图4所示。
实施例4
一种氟代环状含磷分子化合物4的制备：
化合物4的制备与实施例3化合物3的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的乙硫醇换为三氟甲基乙醇，其它步骤相同，合成路线如图5所示。
实施例5
一种氟代环状含磷分子化合物5的制备：
化合物5的制备与实施例1步骤1)～3)的化合物a3的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的乙硫醇换为三氟甲基硫醇，其它步骤相同，合成路线如图6所示。
实施例6
一种氟代环状含磷分子化合物6的制备：
化合物6的制备与实施例3化合物3的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的乙硫醇换为三氟甲基硫醇，其它步骤相同，合成路线如图7所示。
实施例7
一种氟代环状含磷分子化合物7的制备：
化合物7的制备与实施例1步骤1)～3)的化合物a3的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤1)的乙二醇换为1,3-丙二醇，步骤3)的乙硫醇换为三氟甲基乙醇，其它步骤相同，合成路线如图8所示。
实施例8
一种氟代环状含磷分子化合物80的制备：
化合物80的制备中，前三步化合物h1～化合物h3的制备与化合物7的前三步一样，之后将h1按照实施例1步骤4)的步骤进行，其中乙硫醇替换为甲醇，合成路线如图9所示。
且化学结构31、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74的结构与实施例8采用相似的方法，且结构类似，区别在于乙硫醇替换为三氟乙醇和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例9
一种氟代环状含磷分子化合物8的制备：
化合物8的制备与实施例3中的化合物3的制备步骤相似，具体不同为将步骤1)的三氟甲基乙二醇换为2-三氟甲基-1,3-丙二醇，其中乙硫醇替换为甲醇，其它步骤相同，合成路线如图10所示。
且化学结构16、27、28、75、76、77、78、79的结构与实施例9采用相似的方法，且结构类似，区别在于乙硫醇替换为三氟乙醇、三氟硫醇和不同的二胺基，在此不重复赘述。
实施例10
一种氟代环状含磷分子化合物9的制备：
化合物j1、化合物j2、化合物j3的制备与化合物8的制备步骤相似，具体不同为将步骤1)的将2-三氟甲基-1,3-丙二醇换为1,3-二羟基丙酮；
并且化合物9的制备为：
将5g的化合物j3溶入50mL的DCM中，在冰浴条件下缓慢滴加到溶有2.5eq二乙氨基三氟化硫(DAST)的DCM溶液，在0℃条件下搅拌反应24h，然后缓慢回复室温，反应结束加入到冰水混合物中，然后再加入10％wt的NaHCO3搅拌12h，然后分液干燥，再除去反应的DCM溶剂，最后减压蒸馏得到产物，分离产率67％。质谱：188.00，元素分析：理论值C：25.55％；H：3.75％；F：20.20.17％；O：34.03％；P：16.47％，实验值测试与理论值相差小于0.02％。
化合物9的合成路线如图11所示。
且化学结构29、30、65、66、67、68的结构与实施例10采用相似的方法，区别在于将甲基替换为2,2,2-三氟乙基和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例11
一种氟代环状含磷分子化合物10的制备：
化合物10的制备与实施例1化合物a3的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的乙硫醇换为2,2,2-三氟乙基-1甲胺，其它步骤相同，合成路线如图12所示。
且化学结构34、35、36、37、38的结构与实施例11采用相似的方法，区别在于将2,2,2-三氟乙基-1甲胺替换为不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例12
一种氟代环状含磷分子化合物11的制备：
化合物11的制备与实施例3化合物3的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的乙硫醇换为2,2,2-三氟乙基-1甲胺，其它步骤相同，合成路线如图13所示。
且化学结构17、22、23、24、25的结构与实施例12采用相似的方法，区别在于将2,2,2-三氟乙基-1甲胺替换为烯丙醇和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例13
一种氟代环状含磷分子化合物12的制备：
化合物12的制备与实施例7化合物7的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的2,2,2-三氟乙醇换为2,2,2-三氟-1-甲基-乙胺，其它步骤相同，合成路线如图14所示。
且化学结构14、15、26、60、61、62、63、64的结构与实施例13采用相似的方法，区别在于将2,2,2-三氟乙醇替换为3,3,3-三氟-1-丙烯-1-醇3,3,3-三氟-1-丙烯-1-醇、3,3,3-三氟-1-丙烯-1-硫醇、2,2,2-三氟乙基-1甲胺和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例14
一种氟代环状含磷分子化合物13的制备：
化合物13的制备与实施例9化合物8的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的2-三氟甲基-1,3-丙二醇换为2,2,2-三氟甲基-乙胺，其它步骤相同，合成路线如图15所示。
且化学结构75、76、77、78、79的结构与实施例15采用相似的方法，区别在于将2,2,2-三氟二乙基胺替换为2,2,2-三氟乙醇、2,2,2-三氟硫醇和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例15
一种氟代环状含磷分子化合物32的制备：
化合物32的制备与实施例9化合物9的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤3)的2-三氟甲基-1,3-丙二醇换为N,N-二甲基-2-三氟甲基-乙二胺，其它步骤相同，合成路线如图16所示。
且化学结构56、57、58、59的结构与实施例15采用相似的方法，区别在于将二甲胺替换为乙硫醇、乙烯醇和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
实施例16
一种氟代环状含磷分子化合物33的制备：
化合物33的制备与实施例7化合物7的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤1)的1,3-丙二醇换为N,N-二甲基乙二胺，其它步骤相同，合成路线如图17所示。
且化学结构39、40、41、42、43、44、45、46的结构与实施例16采用相似的方法，区别在于将3,3,3-三氟乙醇替换为乙硫醇、乙醇和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
化合物54的制备与实施例16化合物33的制备步骤相似，具体不同之处为将步骤1)的N,N-二甲基乙二胺替换为2-氟-N,N-二甲基乙二胺以及2,3-二氟-N,N-二甲基乙二胺，其它步骤相同，且52、53、55化学结构的结构与化合物54采用相似的方法，区别在于将乙硫醇替换为乙烯醇、乙醇和不同的二胺基团，在此不重复赘述。
将实施例合成的氟代环状含磷分子形成的溶剂与常用锂盐LiFSI配制成1M的锂离子电池电解液用于以下电池中，并进行电化学性能测试：
石墨电极的制备：将石墨、乙炔黑、PVDF粘结剂以87:5:8的比例混合，用N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液分散制备成浆料，利用50μm的刮刀将其均匀涂覆于铜箔上，随后在120℃下真空干燥24h，利用切片机将其制成直径为12mm、活性物质负载量为1.2mg/cm2的电极圆片，放入手套箱中备用；
NCM111电极的制备：将NCM111、乙炔黑、PVDF粘结剂以80:12:8的比例混合，通过N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液分散制备成浆料，利用100μm的刮刀将其均匀涂覆于铝箔上，随后在100℃下真空干燥24h，利用切片机将其制成直径为12mm、活性物质负载量为1.8mg/cm2的电极圆片，放入手套箱中备用；
在手套箱中，以所制备的极片为正极，锂片为负极，Ceglard2400为隔膜组装电池。分别用商用电解液和本发明的氟代环状含磷分子配成的电解液为电解液，组装石墨|Li电池，在室温下测试其电化学性能。
对以上所得电池进行电化学性能测试，测试结果如下：
如图18为石墨|Li电池分别在商用电解液(1M LiPF6 in EC:DMC)和化合物1的电解液中(1M LiFSI)电池性能图。由图可知，使用1M LiFSI化合物1的电解液的电池在循环100次后，比容量保持率在95％以上，高于商业化电解液93％的比容量保持率。此外，石墨电极材料在和化合物1含有本发明的氟代环状含磷分子的电解液中展示出非常优异的循环稳定性，其平均库伦效率达到99.8％。充分说明含有本发明的氟代环状含磷分子的电解液良好的成膜性能使得石墨|Li电池具有较好的循环性能；
如图19为NCM111|Li电池分别在商用电解液(1M LiPF6 inEC:DMC)和化合物1所配制的(1M LiFSI)的电解液中的电池循环性能，由图可知，使用化合物1所配制的(1M LiFSI)的电解液的电池表现出更好的循环性能，同时其平均库伦效率达到99.5％，能够推广应用于高安全且长循环的电池研究中。
Claims (2)
1.一种氟代环状含磷分子，其特征在于，所述氟代环状含磷分子包括如下分子结构的一种：
2.一种权利要求1所述的氟代环状含磷分子用作锂离子或钠离子或钾离子二次电池的电解液或添加剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310504115.3A CN116715701A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种氟代环状含磷分子及其应用 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310504115.3A CN116715701A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种氟代环状含磷分子及其应用 |
| CN202110632731.8A CN114507257B (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种氟代环状含磷分子及其应用 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110632731.8A Division CN114507257B (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种氟代环状含磷分子及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116715701A true CN116715701A (zh) | 2023-09-08 |
Family
ID=81548498
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310504115.3A Pending CN116715701A (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种氟代环状含磷分子及其应用 |
| CN202110632731.8A Active CN114507257B (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种氟代环状含磷分子及其应用 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110632731.8A Active CN114507257B (zh) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | 一种氟代环状含磷分子及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN116715701A (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024014786A1 (ko) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 리튬 이차전지 |
| CN118063514A (zh) * | 2024-04-22 | 2024-05-24 | 蓝固(湖州)新能源科技有限公司 | 一种原位固态化单体、电解液和混合固液电池 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000195544A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Mitsui Chemicals Inc | 非水電解液およびそれを用いた二次電池 |
| JP2001338679A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Asahi Glass Co Ltd | 二次電源 |
| CN1411619A (zh) * | 2001-01-04 | 2003-04-16 | 三菱化学株式会社 | 非水系电解液及其二次锂电池 |
| CN1947211A (zh) * | 2004-04-27 | 2007-04-11 | 株式会社普利司通 | 双电层电容器的非水电解液用添加剂、双电层电容器用非水电解液及非水电解液双电层电容器 |
| US20120244445A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery comprising same |
| CN102893442A (zh) * | 2010-05-12 | 2013-01-23 | 三菱化学株式会社 | 非水系电解液及非水系电解液二次电池 |
| JP2013157280A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Tosoh F-Tech Inc | 非水電解液二次電池 |
| CN103326068A (zh) * | 2013-06-17 | 2013-09-25 | 宁德新能源科技有限公司 | 钛酸锂电池及其电解液 |
| CN103779607A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-07 | 中南大学 | 一种电解液和锂离子二次电池 |
| US20150064549A1 (en) * | 2012-06-12 | 2015-03-05 | A123 Systems, LLC | Electrolyte formulation for reduced gassing wide temperature range cycling |
| CN108365265A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-08-03 | 中山弘毅新材料有限公司 | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
| CN109792086A (zh) * | 2017-05-17 | 2019-05-21 | 株式会社Lg化学 | 用于锂二次电池的非水电解液和包含该非水电解液的锂二次电池 |
| CN110590848A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-20 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 阻燃添加剂及其制备方法和应用 |
| CN111082138A (zh) * | 2018-10-19 | 2020-04-28 | Sk新技术株式会社 | 用于锂二次电池的电解液和包括其的锂二次电池 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113130970B (zh) * | 2019-12-31 | 2023-07-11 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 锂离子电池 |
| CN113571769A (zh) * | 2020-04-28 | 2021-10-29 | 华为技术有限公司 | 电解液添加剂、二次电池电解液、二次电池和终端 |
-
2021
- 2021-06-07 CN CN202310504115.3A patent/CN116715701A/zh active Pending
- 2021-06-07 CN CN202110632731.8A patent/CN114507257B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000195544A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Mitsui Chemicals Inc | 非水電解液およびそれを用いた二次電池 |
| JP2001338679A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Asahi Glass Co Ltd | 二次電源 |
| CN1411619A (zh) * | 2001-01-04 | 2003-04-16 | 三菱化学株式会社 | 非水系电解液及其二次锂电池 |
| CN1947211A (zh) * | 2004-04-27 | 2007-04-11 | 株式会社普利司通 | 双电层电容器的非水电解液用添加剂、双电层电容器用非水电解液及非水电解液双电层电容器 |
| CN102893442A (zh) * | 2010-05-12 | 2013-01-23 | 三菱化学株式会社 | 非水系电解液及非水系电解液二次电池 |
| US20120244445A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery comprising same |
| JP2013157280A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Tosoh F-Tech Inc | 非水電解液二次電池 |
| US20150064549A1 (en) * | 2012-06-12 | 2015-03-05 | A123 Systems, LLC | Electrolyte formulation for reduced gassing wide temperature range cycling |
| CN103326068A (zh) * | 2013-06-17 | 2013-09-25 | 宁德新能源科技有限公司 | 钛酸锂电池及其电解液 |
| CN103779607A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-07 | 中南大学 | 一种电解液和锂离子二次电池 |
| CN109792086A (zh) * | 2017-05-17 | 2019-05-21 | 株式会社Lg化学 | 用于锂二次电池的非水电解液和包含该非水电解液的锂二次电池 |
| CN108365265A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-08-03 | 中山弘毅新材料有限公司 | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
| CN111082138A (zh) * | 2018-10-19 | 2020-04-28 | Sk新技术株式会社 | 用于锂二次电池的电解液和包括其的锂二次电池 |
| CN110590848A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-20 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 阻燃添加剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ACS: "RN：649759-40-0 et al.", 《STN REGISTRY 数据库》, pages 1 - 6 * |
| JIAWEI LAI等: "Molecular Design of Asymmetric Cyclophosphamide as Electrolyte Additive for High-Voltage Lithium-Ion Batteries", 《ACS ENERGY LETT.》, vol. 8, pages 2241 - 2251 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114507257B (zh) | 2023-04-18 |
| CN114507257A (zh) | 2022-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10665898B2 (en) | Electrolyte liquid, method for preparing the same, and lithium sulfur battery using the same | |
| CN104022310B (zh) | 锂离子二次电池及含有该电解液的锂离子电池 | |
| WO2012049780A1 (en) | Ionic liquid, lithium secondary battery electrolyte comprising the ionic liquid, and lithium secondary battery comprising the electrolyte | |
| CN114507257B (zh) | 一种氟代环状含磷分子及其应用 | |
| CN111233772A (zh) | 高容量的咪唑离子液体及其制备方法和应用 | |
| KR20230137437A (ko) | 이미다졸 구조 그룹의 이소시아네이트계 전해액 첨가제 및 이의 응용 | |
| CN117304098A (zh) | 一种电解液添加剂及其制备方法、电解液和锂离子电池 | |
| CN110372736B (zh) | 一种高压电解液添加剂、包含其的高压电解液及锂离子电池 | |
| CN109119687A (zh) | 电解液及电化学储能装置 | |
| CN116666754A (zh) | 一种新型钠离子电池的添加剂及钠离子电池 | |
| CN113416178B (zh) | 一种锂电池添加剂胺基硫酸乙烯酯及其制备方法、应用 | |
| CN112635827B (zh) | 一种电解液添加剂及含有该添加剂的电解液、锂离子电池 | |
| CN113725485A (zh) | 一种高电压锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN114695960A (zh) | 一种兼具高低温性能的新型添加剂、其制备方法及应用 | |
| CN112615054A (zh) | 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 | |
| CN114335729B (zh) | 一种锂电池用高电压添加剂及电解液 | |
| CN116023239B (zh) | 一种双亲性氟代醚分子的制备方法及其在锂电池中的应用 | |
| KR102615538B1 (ko) | 난연성 겔 전해질 및 이를 포함하는 에너지 저장장치 | |
| CN112186252B (zh) | 一种含双氟代丙二酸磷酰亚胺锂的电解液、使用该电解液的锂离子电池 | |
| EP4156364B1 (en) | Secondary battery electrolyte and lithium secondary battery including the same | |
| CN117117316A (zh) | 一种电解液高压稳定添加剂、锂电池电解液和锂离子电池 | |
| CN116979150A (zh) | 一种含双原子取代的碳酸酯基电解液及其制备方法和应用 | |
| CN117810531A (zh) | 一种适用于普鲁士蓝类钠离子电池的电解液 | |
| CN118231761A (zh) | 钠离子电池电解液、钠离子电池和用电设备 | |
| CN115160323A (zh) | 一种共轭大环联咔唑衍生物R-(BCz-Ph)m及其合成方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |