CN117157795A - 新型阴离子受体及包括该新型阴离子受体的电解质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型阴离子受体及包括该新型阴离子受体的电解质，更加具体地涉及一种新型硅系阴离子受体的化合物、包括该化合物的电解质组成物及电解质。另外，还涉及一种利用电解质的电池以及再利用电池。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型阴离子受体及包括该新型阴离子受体的电解质。
背景技术
阴离子受体通过路易斯酸盐的相互作用提高阴离子稳定性。这种阴离子受体作为具有缺电子原子(N、B)的化合物，将富电子阴离子配位到周边，从而妨碍阴离子和锂阳离子结合成离子对，并使得锂阳离子顺利移动。第一个被称为阴离子受体的化合物是由环型或线型酰胺构成的氮杂醚(J.Electrochem.Soc.，143(1996)3825，146(2000)9)，它使得被全氟烷基磺酰取代基取代的胺基团的氮原子处于缺电子的状态，从而可通过库仑引力与富电子阴离子进行适当的相互作用。然而，这些氮杂醚相对于作为典型非水性电解质被采用的极性溶剂显示出有限的溶解度，并且添加有LiCl盐的电解质的电化学稳定窗口(Electrochemical stabilitywindow)不能满足商用的阳极物质所需的4.0V。另外，发现了氮杂醚对LiPF6不稳定(J.Electrochem.Solid-State Lett.，5(2002)A248)。换句话说，LiPF6化学性和热性不稳定，常温下也用固体LiF和气体PF5实现平衡，该气体生成物PF5的产生使得平衡进一步向PF5的产生一侧倾斜。
在非水系溶剂中，PF5倾向于引发一系列反应，例如开环聚合或由具有氧或氮等非共享电子对的原子构成的醚键断裂等。强路易斯酸PF5攻击电子对，氮杂醚由于电子密度大，成为立即受到PF5攻击的原因(J.Power Sources，104(2002)260)。因此，氮杂醚化合物的商用化存在重大的制约。由于这些制约，McBreen等使用相同的手段合成了被具有吸电子性质的官能团取代的选择硼作为缺电子原子的阴离子受体。
(J.Electrochem.Soc.，145(1998)2813，149(2002)A1460)。
另一方面，固体高分子电解质不会泄漏电解液，并且具有高抗振动和抗冲击性，不仅便于使用，而且磁放电非常低，可在高温下使用，不仅符合便携用电子设备的轻量化和小型化趋势、信息通信设备和家电产品的无线化趋势，而且可广泛应用于电动汽车等大容量的锂聚合物二次电池，为了提高其性能进行了很多研究。自1975年莱特(P.V.Wright)发现聚亚烷基氧化物(PAO；polyalkylene oxide)类固体高分子电解质以来(British PolymerJournal，7,319)，1978年阿曼德(M.Armand)将其命名为“离子导电性高分子”。典型的固体高分子电解质由锂盐络合物和具有氧、氮、磷等电子供体原子的高分子构成。迄今为止已知的最具代表性的固体高分子电解质是聚环氧乙烷(PEO)及其锂盐络合物，它们在常温下具有10-8S/cm左右的低离子电导率，因此不能应用于在常温下运行的电化学装置。这些PAO类固体高分子电解质结晶性高，分子链运动受到限制，常温下离子电导率非常低。为了提高分子链的运动性，应使得高分子结构内存在的结晶区域最小化，并且增加非晶区域，为此，已有研究将分子链柔性硅氧烷(Macromol.Chem.Rapid Commun.7(1986)115)或磷腈(J.Am.Chem.Soc.，106(1984)6845)用作主链或将分子长度较短的PAO作为侧链引入(Electrochem，Acta，34(1989)635)。另外，虽然正在进行在PAO末端引入一个以上可交联的官能团来制造网状结构的固体高分子电解质的研究，但它们在常温下的离子电导率为10-5至10-4S/cm左右，不适合在常温下工作的锂电池使用，因此为了改善这一点，正在进行持续的研究。为了解决这种问题，亚伯拉罕(Abraham)等将低分子量的聚环氧乙烷引入偏二乙烯基六氟化物-六氟丙烯共聚物，得到了提高离子电导率的结果(Chem.Mater.，9(1997)1978)。另外，向将PEO作为侧链、将硅氧烷作为主链的光硬化型交联剂添加低分子量的聚乙二醇二甲醚(PEGDME)，从而在成膜的条件下，在常温下离子电导率高达8X10-4S/cm(J.Power Sources 119-121(2003)448)。但是，Ni电极上计算的循环效率停留在约53％左右。这种低效率是由于新沉积的锂表面的快速腐蚀导致电极表面钝化(Solid StateIonics 119(1999)205、Solid State Ionics 135(2000)283)。换句话说，根据文森特(Vincent)，锂盐和锂金属进行的反应如下(Solid State Chem.17(1987)145),
LisO3CF3+Li(s)→2Li++SO3 2-+CF3·
在此产生的CF3自由基从PEO高分子链剥离氢原子，以形成HCF3，从而从由此产生的＝C-O-C-官能团切断高分子的主链。此时，由链的切断生成的CH3与CF3自由基一起攻击链或切断-C-O-键，并附着在Li-O-R形态的化合物的电极表面并引起钝化。
因此，为了解决上述问题，有必要对在氮杂醚等结合体中间不存在易受到攻击的氮原子的结构的化合物进行设计或代替PAO系增塑剂，从而消除电化学不稳定性、对锂盐的不稳定性，并且提高离子导电性的新物质进行研究。
发明内容
本发明为了解决上述的问题，提供一种新型硅系阴离子受体化合物，其中，在硅原子中引入被吸电子官能团(electron withdrawing group)取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团。
本发明提供一种电解质组成物，其能够提供液体、凝胶型或固体电解质，包括根据本发明的新型硅系阴离子受体化合物，可提高电解质内的离子电导率及阳离子运输率，并且提高使用这些电解质的电池(例如：一次电池或二次电池)的电化学稳定性。
本发明提供一种电解质，其包括根据本发明的新型硅系阴离子受体化合物，使得常温下离子电导率及电化学稳定性显著提高。
本发明提供一种固化电解质，其包括根据本发明的新型硅系阴离子受体化合物，在一定温度(例如：约130℃)以上时迅速硬化，并使得电池停止工作，可防止因电池热失控而引发火灾。
本发明提供一种高分子电解质薄膜，其利用根据本发明的电解质组成物而制造出来。
本发明提供一种电池，其包括根据本发明的电解质。
本发明提供一种再利用电池，其利用根据本发明的电解质，并用废电池的构成配件制造出来。
但是，本发明要解决的课题不限于以上提到的，本领域一般的技术人员可以从以下的记载中明确理解未提及的其他课题。
根据本发明的一个实施例，涉及一种新型阴离子受体化合物，用以下化学式1至化学式3中的任意一个表示：
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
(在化学式1中，
X选自
以及/>
(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)，
Y选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基、-COR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基或碳原子为2至20的烯基)、-OR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-ROR'(R和R'分别为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-O-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)，
(R选自线型或支链型碳原子数为1至20的烷基及碳原子数为2至20的烯基，R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，I为0至20的整数)，
R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，
n为0至20的整数)。
根据本发明的一个实施例，涉及一种电解质组成物，其包括阴离子受体，其中，阴离子受体包括用根据本发明的化学式1至化学式3表示的化合物中的至少一个以上。
根据本发明的一个实施例，阴离子受体还可包括以下化学式4至化学式13中的至少一个以上。
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式10-a]
[化学式10-b]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
(在化学式4至化学式13中，
X选自
以及/>
(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)，
Y选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基、-COR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基或碳原子数为2至20的烯基)、-OR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-ROR'(R和R'分别为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-O-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)，
(R和R1分别选自线型或支链型碳原子数为1至20的烷基及碳原子数为2至20的烯基，R选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，I为0至20的整数)，
R1和R1'分别选自氢原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，R1和R1'不能在同一分子内同时成为氢原子。
W选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基，
以及/>
(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)，z为1至20的整数，
n和q分别为0至20的整数)。
本发明涉及一种由根据本发明的电解质组成物制造而成的电解质。
本发明涉及一种由根据本发明的电解质组成物制造而成的固化电解质。
本发明涉及一种由根据本发明的电解质组成物制造而成的高分子电解质薄膜。
根据本发明的一个实施例，涉及一种电池，其包括负极；正极；以及电解质，其由根据本发明的电解质组成物制造而成。
本发明涉及一种再利用电池，根据本发明的一个实施例，包括：负极和正极，其从废电池中获得；以及电解质，其由根据本发明的电解质组成物制造而成。
根据本发明的一个实施例，本发明可提供一种新型硅系阴离子受体化合物及包括该化合物的液体电解质(例如：非水系液体电解质)、凝胶型或固体电解质(例如：凝胶型高分子电解质或固体高分子电解质)。换句话说，本发明提供一种新型环形硅化合物，在硅原子中引入被吸电子官能团取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团，并且利用其，不仅可广泛用作适用于诸如手机、笔记本电脑等的便携用信息终端机及便携式摄像机等各种电子设备的小型锂聚合物二次电池，还可广泛适用于电力平均化用电力存储装置及用于电动汽车的大容量二次电池(例如：锂聚合物二次电池)的电解质(例如：凝胶型或固体高分子电解质)。
根据本发明的一个实施例，本发明不仅提供一种电池，其利用新型硅系阴离子受体化合物及包括该化合物的液体电解质(例如：非水系液体电解质)、凝胶型或固体电解质(例如：凝胶型高分子电解质或固体高分子电解质)显著提高离子电导率和电化学稳定性，还可提供一种可通过交换电解质的方式再利用废电池的方法及再利用电池。
根据本发明的一个实施例，本发明可通过降低因热失控导致的火灾发生的危险来确保电解质的安全性，并且可提供一种固化电解质，其不仅可提高电动汽车电池的利用率，还可提高电力存储装置的利用率。
附图说明
图1是示出了根据本发明的一个实施例，在根据本发明的实验例11的实施例及对比例的低温(-10℃)下电池的性能(低温下与循环数相关的放电容量)对比相关的图表。
图2是示出了根据本发明的一个实施例，在根据本发明的实验例12的实施例及对比例的高温(55℃)和低温(-20℃)下电池的性能(相对放电容量与电压的比较)相关的图表。
图3a是示出了根据本发明的一个实施例，根据本发明的实验例15的实施例16的固体电解质硬化前的图像。
图3b是示出了根据本发明的一个实施例，根据本发明的实验例15的实施例16的固体电解质硬化后的图像。
具体实施方式
以下，参照附图对实施例进行详细的说明。但是，由于实施例可进行多种变更，因此专利申请的权利范围并不受这些实施例的限制或限定。而是应当理解为对实施例进行的所有变更、均等物乃至替代物包含于权利范围内。
实施例中使用的术语仅用于说明目的，不应被解释为想要限定的意图。单数的表达包括多数的表达，除非文脉上有明显不同的意思。在本说明书中，“包括”或“引入”等术语应理解为要指定说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、元件或它们组合的存在，不是事先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、元件或它们组合的存在或者附加可能性。
“第一”或“第二”等术语虽然用于对各种构成要素进行说明，但构成要素并不因这些术语而受限。术语的目的仅在于将一个构成要素与其他构成要素区分开来，例如，在不脱离实施例的概念所确定的权利范围的同时，第一构成要素可命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可命名为第一构成要素。
除非另有定义，否则包括技术的或科学的术语在内，在这里使用的所有术语都与在实施例所属的技术领域中具有一般知识的人通常所理解的含义具有相同的意思。通常使用的词典中定义的那些术语，应解释为具有与在相关技术的上下文中所具有的含义一致的意思，除非在本申请中明确定义，否则不能解释为理想的或过于形式上的意思。
另外，在参照附图进行说明时，不管附图标号如何，同一构成要素赋予相同的参照标号，并省略其重复的说明。在说明实施例时，当判断对相关的公知技术的具体的说明可能会不必要地模糊实施例的要旨时，将省略其详细的说明。
以下，参照实施例和附图对本发明的新型阴离子受体、其的制造方法及其的利用进行具体的说明。但是，本发明并不限于这些实施例和图。
本发明涉及一种新型阴离子受体。
根据本发明的一个实施例，阴离子受体是新型硅化合物，并且可以是在硅原子中引入被吸电子官能团(electron withdrawing group)取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的新型环形硅化合物。
根据本发明的一个实施例，阴离子受体化合物可以是用以下化学式1至化学式3表示的化合物。化合物在电解质组成物(例如：电解质)中发挥阴离子受体的作用，并且当用作电解质组成物(例如：电解质)的添加剂时，可提高离子电导率和阳离子运输率，并且可提高使用其的电池的电化学稳定性。
[化学式1]
作为本发明的一个例子，用化学式1表示的化合物可以是一种新型环形硅化合物，在硅中引入被吸电子官能团(electron withdrawing group)取代的胺基团。
作为本发明的一个例子，在化学式1中，X可选自
以及
在X中，R2、R3和R4可分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团。但是，在一个分子或X内，R2和R3或R2、R3和R4不会同时成为氢原子，并且其中至少有一个是吸电子官能团。
在X中，m和m'可以分别为0至20的整数。作为另一个例子，在一个分子或X内，m和m'可能不会同时为“0”。
优选地，R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3和-CF3的吸电子官能团，并且m和m'可分别为0至10的整数。更加优选地，R2、R3和R4分别选自氢原子；-F、-Cl；及-SO2CF3和-COCF3，并且m和m'可分别为0至5的整数。
作为本发明的一个例子，在化学式1中，n是0至20的整数，优选地，n可以是0至10的整数。
作为本发明的一个例子，用化学式1表示的化合物可选自以下化合物：
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
根据本发明的一个实施例，用以下化学式2和化学式3表示的化合物可以是一种新型环形硅化合物，吸电子官能团被引入到环内的氮原子中。
[化学式2]
[化学式3]
作为本发明的一个例子，在化学式2和化学式3中，R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，优选地，可选自-SO2CF3、-CO2CF3和-CF3。
作为本发明的一个例子，在化学式2和化学式3中，Y可选自卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基、-COR、-OR、-ROR'、-Si(R)3、-O-Si(R)3，
在Y中，R、R'和R1分别选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，优选地，R和R'分别选自线型或支链型碳原子数为1至20的烷基及碳原子数为2至20的烯基，R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，并且I可以是0至20的整数。
优选地，在Y中，
“-COR”中的R可选自线型或支链型碳原子数为1至20的烷基和碳原子数为2至20的烯基。
“-OR”中的R可以是线型或支链型碳原子数为1至20的烷基。
“-ROR'”中的R和R'可分别为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基。
“-Si(R)3”中的R可以是线型或支链型碳原子数为1至20的烷基。
“-O-Si(R)3”中的R可以是线型或支链型碳原子数为1至20的烷基。
I可以是0至10或0至5的整数。
更加优选地，在化学式2和化学式3中，Y可选自-F、-CH3、-CH2CH3、-CH＝CH2、-CO-CH＝CH2、-OCH3、-CH2OCH3、-OCH2CH3、-CH(CH3)2、-O-CH(CH3)2、-C(CH3)3、-Si(CH3)3、-O-Si(CH3)3，
(这里，R选自线型或支链型碳原子数为1至5的烷基，更加优选地，为-CH3，并且R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3和-CF3的吸电子官能团，更加优选地，可选自-F、-Cl、-SO2CF3和-COCF3。I为0至10的整数，更加优选地，可以为0至3)。
作为本发明的一个例子，在化学式2和化学式3中，n为0至20的整数，优选地，n可以是0至10的整数。
作为本发明的一个例子，用化学式2表示的化合物可选自以下化合物：
[化学式2-1]
[化学式2-2]
在化学式2-1和化学式2-2中，Y选自卤原子、线型或支链型碳原子数为1至10的烷基和碳原子数为2至10的烯基，并且优选地，选自-F、-CH3、-CH2CH3和-CH＝CH2，更加优选地，可以是-CH3。
作为本发明的一个例子，用化学式3表示的化合物可选自以下化合物：
[化学式3-1]
[化学式3-2]
在化学式3-1和化学式3-2中，Y选自卤原子、线型或支链型碳原子数为1至10的烷基和碳原子数为2至10的烯基，优选地，选自-F、-CH3、-CH2CH3和-CH＝CH2，更加优选地，为-CH3。
作为本发明的一个例子，“卤原子”可选自氟原子、氯原子、溴原子或碘原子，优选地，为氟原子和氯原子，更加优选地，可以是氟原子。
作为本发明的一个例子，“烷基”为线型或支链型，并且碳原子数可以是1至20、1至15、1至10、1至5或1至3。例如，可以是甲基、乙基、丙基、异丙基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。
作为本发明的一个例子，“烯基”为线型或支链型，并且碳原子数可以是2至20、1至15、2至10、2至5或2至3。例如，可以是乙烯基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等。
作为本发明的一个例子，“炔基”为线型或支链型，并且碳原子数可以是2至20、1至15、2至10、2至5或2至3。例如，可以是乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基等。
作为本发明的一个例子，“n”可以是0至20的整数、0至15的整数、0至10的整数、0至5的整数、1至20的整数、1至15的整数、1至10的整数或1至5的整数。
作为本发明的一个例子，“m”和“m'”可分别是0至20的整数、0至15的整数、0至10的整数、1至20的整数、0至10的整数、0至3的整数、1至15的整数、1至10的整数或1至5的整数。
作为本发明的一个例子，“I”可以是0至20的整数、0至15的整数、0至10的整数、1至20的整数、0至10的整数、0至3的整数、1至15的整数、1至10的整数或1至5的整数。
根据本发明的实施例，阴离子受体可作为以下提到的电解质组成物或工艺组成物适用于电化学电池或其配件。根据本发明的一个实施例，电解质组成物可以以浸渍、涂层、成型等方式应用或者电解质组成物可以以液体、凝胶型、固体、成型体(胶片、薄膜、多孔结构体、片状物等)的形态应用。
本发明涉及一种根据本发明的阴离子受体的制造方法。
根据本发明的一个实施例，阴离子受体的制造方法相当于用化学式1至化学式3表示的化合物的新型硅化合物的制造方法，作为本发明的一个例子，用化学式1至化学式3表示的化合物可根据以下反应式来制造。
根据本发明的一个实施例，为了根据化学结构设计获得最终生成物，起始物、催化剂、溶剂、反应条件、反应机制、后处理(反应物分离、过滤、结晶化、洗涤等)工艺可适当利用或代替本发明的技术领域中已知的方法。例如，在水、甲醇、异丙醇、乙醇、亚甲基氯、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、氯仿、DMF和N,N-二甲基乙酰胺等单一溶剂或混合溶剂内，在-40℃以上、-10℃以上、0℃以上、室温以上、40℃以上、50℃以上、80℃以上、100℃以上或者-40℃至130℃的反应温度下进行。例如，反应温度可根据反应混合物的回流条件适当选取。另外，还可进一步追加铂催化剂等催化剂、碱性物质(三乙胺、二异丙基乙胺、吡啶等)等。
根据本发明的一个实施例，如以下反应式1-a所示，将用-SO2CF3、-CN、-F、-Cl、-COCF3和-SO2CN等吸电子官能团取代用以下化学式1-a表示的硅化合物和用以下化学式b表示的氮原子的烯丙基化合物，在铂催化剂和四氢呋喃溶剂中诱导硅氢化反应，从而可合成用化学式1-c表示的化合物。
[反应式1]
(在反应式1中，R2、R3和n分别如化学式1中所定义的一样。)
根据本发明的一个实施例，如以下反应式2-a-1和3-a-1所示，使得用以下化学式2-a和3-a表示的硅化合物和三氟甲磺酸酐[(CF3SO2)O]在添加三乙胺的氯仿溶剂中反应，从而可合成用化学式2-c-1和3-c-1表示的化合物。
[反应式2-a-1]
(在反应式2-a-1中，Y和n分别如化学式2中所定义的一样。)
[反应式3-a-1]
(在反应式3-a-1中，Y和n分别如化学式3中所定义的一样。)
根据本发明的一个实施例，如以下反应式2-a-2和3-a-2所示，使得用以下化学式2-a和3-a表示的硅化合物和三氟乙酸乙酯[CF3CO2C2H5]在氯仿溶剂中反应，从而可合成用化学式2-c-2和3-c-2表示的化合物。
[反应式2-a-2]
(在反应式2-a-2中，Y和n分别如化学式2中所定义的一样。)
[反应式3-a-2]
(在反应式3-a-2中，Y和n分别如化学式2中所定义的一样。)
本发明涉及一种包括根据本发明的新型阴离子受体的电解质组成物。
根据本发明的一个实施例，阴离子受体可包括用化学式1至化学式3表示的新型硅化合物中的至少一个以上，其中，在硅原子中引入被吸电子官能团取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团。
根据本发明的一个实施例，电解质组成物还包括：所述的新型硅化合物；引入被吸电子官能团取代的胺基团内的氮原子的用化学式4表示的线型碳氢化合物、用化学式5至9表示的环型碳氢化合物、用化学式10表示的聚亚烷基氧化物(polyalkylene oxide)化合物、用化学式11至13表示的硅氧烷化合物中的至少一个以上的化合物，并且其可与新型硅化合物混合并包含在电解质组成物内。
换句话说，在引入了侧链的官能团中，被吸电子官能团取代的胺基团或环内的氮原子可通过增进碱金属盐的解离来提高电负性和阳离子迁移率。例如，通过-SO2CF3、-CN、-F、-Cl、-COC3和-SO2CN等吸电子官能团使得胺基团或环内的氮处于缺电子状态，从而可与碱金属盐的阴离子形成电中性络合物以增进碱金属盐的解离。另外，由于胺基团的氢原子使得被吸电子官能团取代的氮原子仅位于烃链的末端，因此，美国专利第5,705,689号和第6,120,941号中公开的氮杂醚等可消除结合体中间存在容易受到攻击的氮原子而产生的电化学不稳定性、锂盐(例如：LiPF6)的不稳定性和立体位阻，并且氮的中心部分暴露，体积大的阴离子可以容易接近，因此增进了锂盐的解离，并且增进了阳离子的迁移率，可以获得高离子电导率。
作为本发明的一个例子，化学式4的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用。
[化学式4]
作为本发明的一个例子，在化学式4中，Y、X和n与化学式1中所定义的一样。在化学式4中，R1和R1'分别选自氢原子、卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，R1和R1'不能在同一分子内同时成为氢原子，R1和R1'中的至少一个为吸电子官能团。
作为本发明的一个例子，在化学式4中，W可选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基，
以及
(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)。
作为本发明的一个例子，化学式4的化合物可选自：
/>
[化学式5]
作为本发明的一个例子，用化学式5表示的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用，并且在化学式5中，Y、R1和n如化学式1中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式5表示的化合物可选自以下化合物：
[化学式6]
作为本发明的一个例子，化学式6的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用，在化学式6中，R1、Y和n如化学式1中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式6表示的化合物可选自以下化学式：
[化学式7]
作为本发明的一个例子，用化学式7表示的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用，在化学式7中，X、Y和n如化学式1中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式7表示的化合物可选自以下的化合物：
[化学式8]
作为本发明的一个例子，用化学式8表示的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用，在化学式8中，X、Y和n如化学式1中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式8表示的化合物可选自以下化合物：
[化学式9]
作为本发明的一个例子，用化学式9表示的化合物可在电解质中发挥阴离子受体的作用，Y和n如化学式1中所定义的一样，并且R1和R1'如化学式4中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式9表示的化合物可选自以下化合物：
[化学式10]
[化学式10-1]
[化学式10-2]
作为本发明的一个例子，用化学式10、化学式10-1和化学式10-2表示的化合物可在电解质中发挥阴离子受体的作用，X、Y和n如化学式1中所定义的一样，W选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基，
以及/>
(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)，z为1至20的整数，n和q分别为0至20的整数。优选地，z为1至10的整数，n和q可分别为0至10的整数。
作为本发明的一个例子，用化学式10、化学式10-1和化学式10-2表示的化合物可分别选自以下化合物：
[化学式11]
/>
作为本发明的一个例子，用化学式11表示的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用，在化学式11中，X、Y和n如化学式1中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式11表示的化合物可选自以下化合物：
[化学式12]
作为本发明的一个例子，用化学式12表示的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用，在化学式12中，X、Y和n如化学式1中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式12表示的化合物可选自以下化合物：
/>
[化学式13]
作为本发明的一个例子，用化学式13表示的化合物可在电解质组成物(或电解质)中发挥阴离子受体的作用，在化学式13中，X、Y和n如化学式1中所定义的一样。
作为本发明的一个例子，用化学式13表示的化合物可选自以下化合物：
/>
根据本发明的一个实施例，阴离子受体在电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，占0.01重量％至40重量％、0.01重量％至35重量％、0.01重量％至30重量％、0.01重量％至20重量％、0.01重量％至10重量％、0.1重量％至10重量％、0.5重量％至5重量％、1重量％至2重量％，并且当含量低于0.01重量％时，难以表现阴离子受体的性能，当超过40重量％时，可能难以获得改善离子电导率和电化学稳定性和低温性能的效果。
根据本发明的一个实施例，用化学式4至化学式13表示的化合物中的至少一个以上，在阴离子受体中，以阴离子受体的总质量为基准，占0.01重量％至50重量％(或低于50重量％)、0.1重量％至50重量％、1重量％至50重量％、2重量％至40质量％或10质量％至30重量％，并且如果包含在上述含量范围内，则可提供使得常温下离子电导率及电化学稳定性提高的电解质。
根据本发明的一个实施例，在阴离子受体中，用化学式1至化学式3表示的硅化合物中至少一个以上与用化学式4至化学式13表示的化合物中的至少一个以上的混合物的混合比可包含在99:1至50:50比例(w/w)，并且如果包含在上述比例范围内，则可获得使得常温下离子电导率和电化学稳定性提高的效果。
根据本发明的一个实施例，电解质组成物可包括含有碱金属离子的物质以及非水系溶剂。作为本发明的一个例子，非水系溶剂只要可适用于电池就可不受限制地应用，可包括选自由以下物质构成的组中的至少一个以上，例如：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯及碳酸乙丙酯、碳酸1,2-丁烯酯、碳酸2,3-丁烯酯、碳酸1.2-戊烯酯、碳酸2,3-戊烯酯、碳酸亚乙烯酯、乙醚、有机碳酸酯、内酯、甲酸盐、酯、磺酸盐、亚硝酸盐、恶唑烷酮、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、4-甲基-1,3-二氧戊烷、1,3-二氧戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、二甲氧基甲烷、y-丁内酯、甲酸甲酯、环丁砜、乙腈、3-甲基-2-恶唑烷酮以及N-甲基-2-吡咯烷酮，但不限于此。
作为本发明的一个例子，非水系溶剂在电解质组成物中，以剩余量或电解质组成物的总质量为基准，可包括：1重量％以上、15重量％以上、30重量％以上、60重量％以上或80重量％至99重量％。
作为本发明的一个例子，含有碱金属离子的物质是含有碱金属离子的电解质盐，例如，可以是含有Li+作为阳离子的锂盐。作为本发明的一个例子，锂盐只要可适用于电池的电解质就可不受限制地应用，例如，可包括选自由LiSO3CF3、LiCOOC2F5、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、LISbF6、LiI、LiBr和LiCI构成的组中的至少一个以上，但不限于此。
作为本发明的一个例子，含碱金属离子的物质在电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，可以为3重量％至60重量％、3重量％至50重量％、10重量％至50重量％、20重量％至50重量％、3重量％至10重量％或3重量％至5重量％，可供给适当的碱性离子，以提供并且保持电池的稳定性能。
根据本发明的一个实施例，电解质组成物可形成非水系液体电解质、凝胶型高分子电解质及/或固体高分子电解质，并且可根据这些电解质的种类选择性地还包含追加成分。例如，可以是高分子化合物、高分子支撑体、添加剂(例如：硬化型引发剂、聚合抑制剂)等。
根据本发明的一个实施例，电解质组成物可形成非水系液体电解质，例如，用于非水系液体电解质的电解质组成物可包括：
(i)阴离子受体，其包括在硅原子中引入被吸电子官能团(electron withdrawinggroup)取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用上述化学式1至化学式3表示的新型硅化合物；
或者，将用化学式1至化学式3表示的新型硅化合物；以及选自以下化合物中的至少一个以上混合的阴离子受体：引入被吸电子官能团取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用化学式4表示的线型碳氢化合物、用以下化学式5至9表示的环型碳氢化合物、用化学式10表示的聚亚烷基氧化物化合物、用化学式11至化学式13表示的硅氧烷化合物；
(ii)非水系溶剂；以及
(iii)含碱金属离子的物质。
作为本发明的一个例子，在用于非水系液体电解质的电解质组成物中，(i)阴离子受体，(ii)非水系溶剂以及(iii)含有碱金属离子的物质如上述电解质组成物中所提及的一样。优选地，在用于非水系液体电解质的电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，阴离子受体为0.01重量％至5重量％，非水系溶剂为80重量％以上或95至99重量％，含碱金属离子的物质可以是10重量％至30重量％、12重量％至20重量％或12重量％至15重量％。
根据本发明的一个实施例，电解质组成物可形成凝胶型高分子电解质，例如，用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物可包括：
(i)阴离子受体，其包括在硅原子中引入被吸电子官能团(electron withdrawinggroup)取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用化学式1至化学式3表示的新型硅化合物；
或者，将用化学式1至化学式3表示的新型硅化合物；以及选自以下化合物中的至少一个以上混合的阴离子受体：引入被吸电子官能团取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用化学式4表示的线型碳氢化合物、用以下化学式5至9表示的环型碳氢化合物、用化学式10表示的聚亚烷基氧化物化合物、用化学式11至化学式13表示的硅氧烷化合物；
(ii)选自线型、网状型、梳齿型和支链型高分子化合物的高分子化合物、可交联的高分子化合物或这两者；
(iii)高分子支撑体；
(iv)非水系溶剂；以及
(v)含碱金属离子的物质。
作为本发明的一个例子，在用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物中，(i)阴离子受体，(iv)非水系溶剂以及(v)含有碱金属离子的物质如电解质组成物中所提及的一样。优选地，在用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，(i)阴离子受体为0.01重量％至30重量％，(iv)非水系溶剂为20重量％至80重量％，(v)含有碱金属离子的物质可以是10重量％至30重量％。
作为本发明的一个例子，在用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物中，(ii)选自线型、网状型、梳齿型及支链型高分子化合物的高分子化合物，只要可适用于电池(例如：电解质)，就可不受限制地应用，例如，可包括柔性无机聚合物、线型聚醚或这两者。
作为本发明的一个例子，柔性无机聚合物选自聚硅氧烷、聚磷腈或它们的共聚物，线型聚醚可以是聚亚烷基氧化物。
作为本发明的一个例子，可交联的高分子化合物只要可适用于电池(例如：电解质)，就可不受限制地应用，例如，可交联的高分子化合物以柔性无机聚合物或线型聚醚主链为基本骨架，可包括选自由丙烯酸、环氧基、三甲基硅基、硅醇、乙烯基甲基或二乙烯基单甲基等的官能团被引入到末端的高分子化合物构成的组中的至少一个以上，但不限于此。例如，可交联的高分子化合物可以是以下化学式14的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(Bis-15m)和用以下化学式15表示的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)，但不限于此。
[化学式14]
[化学式15]
作为本发明的一个例子，(ii)选自线型、网状型、梳齿型和支链型高分子化合物的高分子化合物、可交联的高分子化合物或这两者在用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，可以是0.01重量％至30重量％。如果包含在比例范围内，则可提供机械物性和加工性得到改善的组成物，例如，当超过80％重量时，粘度高，加工性下降，当低于20重量％时，机械物性会下降。
作为本发明的一个例子，(iii)高分子支撑体只要是可适用于电池(例如：电解质)的高分子支撑体，就可不受限制地应用，作为本发明的一个例子，可包括选自由聚亚烷基二醇类聚合物、聚硅氧烷类聚合物、聚丙烯腈(PAN)类聚合物和聚偏氟乙烯(PVDF)-六氟丙烯类聚合物等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。
作为本发明的一个例子，高分子支撑体在用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，可以是1重量％至40重量％或5重量％至40重量％。如果包含在上述范围内，则高分子支撑体可解决凝胶型高分子电解质中可能发生的漏液问题，并提供稳定性和电性能得到改善的电解质。
根据本发明的一个实施例，当用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物包括可交联的高分子化合物时，还可包括硬化型引发剂。作为本发明的一个例子，虽然硬化型引发剂可包括光硬化型引发剂、热硬化型引发剂或这两者，例如，光硬化型引发剂可包括选自由二甲基苯基苯乙酮(DMPA)、特丁基过氧化特戊酸酯、乙基苯甲醚、异丙基苯甲醚、α-甲基苯甲酸乙醚、苯甲酸苯醚、α-酰基肟酯、α,α-二乙氧基苯乙酮、1,1-二氯乙酰苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯酮、蒽醌、噻吨酮、异丙基噻吨酮、氯噻吨酮、苯甲酮、对氯二苯甲酮、苯甲酸苄酯、苯甲酰苯甲酸和米氏酮(Micher's ketone)等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。例如，热硬化型引发剂可包括偶氮异丁腈类化合物、过氧化物类化合物或这两者，并且更加具体地，可包括选自由2,2'-偶氮双(2-甲基丁腈)、2,2'-偶氮双(异丁腈)、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、过氧化新癸酸四甲基丁酯、双(4-丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二(2-乙基己基)过氧化碳酸酯、过氧化新癸酸丁酯、过氧化二碳酸二丙酯等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。
作为本发明的一个例子，硬化型引发剂在用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，可以是1X10-4重量％至0.1重量％。如果包含在上述范围内，则可提供一种稳定性和电性能得到改善的电解质。
根据本发明的一个实施例，为了防止特定高分子化合物在适当的温度以下发生交联或包括不能在适当的温度以下发生交联的高分子化合物时，用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物除了硬化型引发剂可进一步包含聚合抑制剂。换句话说，可通过添加聚合抑制剂来提供一种具有固化剂功能的固体化电解质。
作为本发明的一个例子，聚合抑制剂只要可适用于电池(例如：电解质)，就可不受限制地应用，只要聚合抑制剂具有聚合禁止功能或聚合抑制功能，就可不受限制地使用。例如，可包括选自由对苯醌、4-甲氧基苯酚、4-叔丁基儿茶酚、吩噻嗪、对苯二酚、萘醌、菲醌、甲苯醌、2,5-二乙酰氧基-对苯醌、2,5-二羧基-对苯醌、2,5-酰氧基-对苯醌、2,5-二叔丁基羟基苯醌、对叔丁基邻苯二酚、单叔丁基羟基苯醌、2,5-二叔戊基对苯二酚、2,5-二叔戊基对苯二酚等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。
作为本发明的一个例子，聚合抑制剂在凝胶型高分子电解质中，以电解质的整体质量为基准，包含0.01重量％至3重量％，如果包含在上述范围内，则可提供一种能抑制特定高分子化合物的交联，并且防止产品保管和运输时硬化，在特定温度下诱导交联，防止因高温或热失控导致电解质功能下降及电池性能下降的电解质。
根据本发明的一个实施例，电解质组成物可形成固体高分子电解质，例如，用于固体高分子电解质的电解质组成物可包括：
(i)阴离子受体，其包括在硅原子中引入被吸电子官能团(electron withdrawinggroup)取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用化学式1至化学式3表示的硅化合物；
或者，阴离子受体，其包括：用化学式1至化学式3表示的硅化合物；以及选自以下化合物中的至少一个以上：引入被吸电子官能团取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用化学式4表示的线型碳氢化合物、用以下化学式5至9表示的环型碳氢化合物、用化学式10表示的聚亚烷基氧化物化合物、用化学式11至化学式13表示的硅氧烷化合物；
(ii)选自线型、网状型、梳齿型和支链型高分子化合物的高分子化合物或可交联的高分子化合物；
(iii)高分子支撑体；
(iv)非水系溶剂；以及
(v)含碱金属离子的物质。
另外，用于固体高分子电解质的电解质组成物还可包括：(vi)选自聚亚烷基二醇二烷基醚和非水系溶剂中的单独或两种以上的化合物。
作为本发明的一个例子，在用于固体高分子电解质的电解质组成物中，(i)阴离子受体、(iv)非水系溶剂以及(v)含有碱金属离子的物质如电解质组成物中所提及的一样。优选地，在用于固体高分子电解质的电解质组成物中，(i)阴离子受体为0.01重量％至30重量％，(iv)非水系溶剂为0重量％至10重量％，(v)含有碱金属离子的物质可以是10重量％至70重量％。
作为本发明的一个例子，在用于固体高分子电解质的电解质组成物中，选自线型、网状型、梳齿型及支链型高分子化合物的高分子化合物只要可适用于电池(例如：电解质)，就可不受限制地应用，例如，可包括柔性无机聚合物、线型聚醚或这两者。
作为本发明的一个例子，柔性无机聚合物为聚硅氧烷、聚磷腈或它们的共聚物，并且线型聚醚可以是聚亚烷基氧化物。
作为本发明的一个例子，可交联的高分子化合物只要可适用于电池(例如：电解质)就可不受限制地应用，例如，可交联的高分子化合物以柔性无机聚合物或线型聚醚主链为基本骨架，可包括选自由丙烯酸、环氧基、三甲基硅基、硅醇、乙烯基甲基或二乙烯基单甲基等的官能团被引入到末端的高分子化合物等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。例如，可交联的高分子化合物可以是用以下化学式14表示的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(Bis-15m)和用以下化学式15表示的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)，但不限于此。
[化学式14]
[化学式15]
作为本发明的一个例子，选自线型、网状型、梳齿型和支链型高分子化合物的高分子化合物、可交联的高分子化合物或这两者，在用于固体高分子电解质的电解质组成物中，可以是20重量％至90重量％。如果包含在上述比例范围内，则机械物性可得到改善，并且提供电池的稳定性能。
作为本发明的一个例子，高分子支撑体只要是可适用于电池(例如：电解质)的高分子支撑体，就可不受限制地应用，作为本发明的一个例子，可包括选自由聚亚烷基二醇类聚合物、聚硅氧烷类聚合物、聚丙烯腈(PAN)类聚合物和聚偏氟乙烯(PVDF)-六氟丙烯类聚合物构成的组中的至少一个以上，但不限于此。
作为本发明的一个例子，高分子支撑体在用于固体高分子电解质的电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，可以是1重量％至30重量％。如果包含在上述范围内，则可提供稳定性和电性能得到改善的电解质。
根据本发明的一个实施例，当包括可交联的高分子化合物时，用于固体高分子电解质的电解质组成物还可包括硬化型引发剂。作为本发明的一个例子，硬化型引发剂可包括光硬化型引发剂、热硬化型引发剂或这两者，例如，光硬化型引发剂可选自由二甲基苯基苯乙酮(DMPA)、特丁基过氧化特戊酸酯、乙基苯甲醚、异丙基苯甲醚、α-甲基苯甲酸乙醚、苯甲酸苯醚、α-酰基肟酯、α,α-二乙氧基苯乙酮、1,1-二氯乙酰苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯酮、蒽醌、噻吨酮、异丙基噻吨酮、氯噻吨酮、苯甲酮、对氯二苯甲酮、苯甲酸苄酯、苯甲酰苯甲酸和米氏酮等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。例如，热硬化型引发剂可包括偶氮异丁腈类化合物、过氧化物类化合物或这两者，并且更加具体地，可以是2,2'-偶氮双(2-甲基丁腈)、2,2'-偶氮双(异丁腈)、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、过氧化新癸酸四甲基丁酯、双(4-丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二(2-乙基己基)过氧化碳酸酯、过氧化新癸酸丁酯、过氧化二碳酸二丙酯等，但不限于此。
作为本发明的一个例子，硬化型引发剂在用于固体高分子电解质的电解质组成物中，以电解质组成物的总质量为基准，可以是1X10-4重量％至0.1重量％。如果包含在上述范围内，则高分子支撑体可提供一种稳定性和电性能得到改善的电解质。
根据本发明的一个实施例，为了防止特定高分子化合物在适当的温度以下发生交联或包括不能发生交联的高分子化合物时，用于固体高分子电解质的电解质组成物除了硬化型引发剂可进一步包含聚合抑制剂。换句话说，可通过添加聚合抑制剂来制造一种固体化电解质。
作为本发明的一个例子，聚合抑制剂只要可适用于电池(例如：电解质)，就可不受限制地应用，只要聚合抑制剂具有聚合禁止功能或聚合抑制功能，就可不受限制地使用。例如，可包括选自由对苯醌、4-甲氧基苯酚、4-叔丁基儿茶酚、吩噻嗪、对苯二酚、萘醌、菲醌、甲苯醌、2,5-二乙酰氧基-对苯醌、2,5-二羧基-对苯醌、2,5-酰氧基-对苯醌、2,5-二叔丁基羟基苯醌、对叔丁基邻苯二酚、单叔丁基羟基苯醌、2,5-二叔戊基对苯二酚、2,5-二叔戊基对苯二酚等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。
作为本发明的一个例子，聚合抑制剂在固体高分子电解质中，以电解质的整体质量为基准，包含0.01重量％至3重量％，如果包含在上述范围内，则可提供一种能够抑制特定高分子化合物的交联，并且防止产品保管和运输时硬化，在特定温度下诱导交联，以防止因高温或热失控导致电解质功能下降及电池性能下降的电解质。
根据本发明的一个实施例，固体高分子电解质中可包含的聚亚烷基二醇二烷基醚或非水系溶剂与本发明的阴离子受体一样，作为增塑剂发挥作用，例如，作为聚亚烷基二醇二烷基醚的例子，可包括选自由聚乙二醇二甲基醚(PEGDME)、聚乙二醇二乙基醚、聚乙二醇二丙基醚、聚乙二醇二丁基醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二甲基醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、二丁基醚末端的聚丙二醇/聚乙二醇共聚物以及二丁基醚末端的聚乙二醇/聚丙二醇/聚乙二醇嵌段共聚物等构成的组中的至少一个以上，但不限于此。
作为本发明的一个例子，聚亚烷基二醇二烷基醚或非水系溶剂在用于固体高分子电解质的电解质组成物中可以占1重量％至30重量％。
根据本发明的一个实施例，电解质组成物可形成固体化电解质，例如，用于固体化电解质的电解质组成物可包括：
(i)阴离子受体，其包括在硅原子中引入被吸电子官能团(electron withdrawinggroup)取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用化学式1至化学式3表示的硅化合物；
或者，阴离子受体，包括：用化学式1至化学式3表示的硅化合物；以及选自以下化合物中的至少一个以上：引入被吸电子官能团取代的胺基团或在环内的氮原子中引入吸电子官能团的用以下化学式4表示的线型碳氢化合物、用以下化学式5至9表示的环型碳氢化合物、用化学式10表示的聚亚烷基氧化物化合物、用化学式11至化学式13表示的硅氧烷化合物；
(ii)选自线型、网状型、梳齿型和支链型高分子化合物的高分子化合物或可交联的高分子化合物；
(iii)高分子支撑体；
(iv)非水系溶剂；
(v)含有碱金属离子的物质；以及
(vi)聚合抑制剂。
另外，(vii)用于固体高分子电解质的电解质组成物还可选择性地包括：选自聚亚烷基二醇二烷基醚和非水系溶剂中的单独或两种以上的化合物。
作为本发明的一个例子，(i)至(vii)成分与用于凝胶型高分子电解质或固体高分子电解质的电解质组成物中所提及的一样。优选地，高分子化合物及可交联的高分子化合物及阴离子受体的总含量在用于固体化电解质的电解质组成物中为12重量％以上或13重量％以上，并且如果包含在最小含量范围以上，则可提供在电解质或电池可能发生火灾的温度，例如，在约130℃以上的温度下快速硬化反应的固化功能。另外，(iv)非水系溶剂在用于固体化电解质的电解质组成物中可以是20重量％至80重量％。
本发明涉及一种包括根据本发明的新型阴离子受体的电解质。
根据本发明的一个实施例，电解质由根据本发明的电解质组成物制造而成，例如，电解质可以是液体、凝胶型或固体电解质。例如，电解质可以是非水系液体电解质、凝胶型高分子电解质、固体高分子电解质、高分子电解质薄膜或固化电解质。
根据本发明的一个实施例，固化电解质可由用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物及/或用于固体高分子电解质的电解质组成物制造而成，或者可以是不进行硬化反应的电解质组成物。另外，具有与液体接近或与液体相同的粘度或流动性，并且当应用于电池时，可在恒定温度，例如120℃以上或130℃以上的高温下快速硬化，从而中断电池的工作，并且确保电池在热失控和高温下的稳定性，从而可防止诸如火灾的风险。
根据本发明的一个实施例，高分子电解质薄膜可利用用于凝胶型高分子电解质的电解质组成物及/或用于固体高分子电解质的电解质组成物，例如通过硬化工艺制造而成。
根据本发明的一个实施例，可通过以下工艺制造高分子电解质薄膜。作为本发明的一个例子，制造方法可包括以下步骤：通过混合组成成分来制造电解质组成物；以及涂覆在基板上，并且经过干燥和硬化形成薄膜。
作为本发明的一个例子，当形成凝胶型高分子电解质薄膜时，
制造电解质组成物的步骤是制造凝胶型高分子电解质组成物，并且将非水系溶剂、阴离子受体及含有碱金属离子的物质等以适当的混合比例放入容器中，并用搅拌器搅拌混合物，从而制造溶液，然后添加高分子支撑体并相互混合。此时，当混合高分子支撑体时，必要时可通过施加一定的热使其熔化来制备用于制造本发明的凝胶型高分子电解质薄膜的凝胶型高分子电解质组成物的混合液。
例如，在形成薄膜的步骤中，将制备好的组成物的混合液以适当的厚度涂覆在由玻璃或聚乙烯制成的支撑基板或者商用聚酯薄膜(Mylar film)上，接着，可将涂覆的基板干燥或暴露在电子射线、紫外线或伽马射线，或者加热以引起硬化反应，从而形成薄膜。作为另一个例子，在形成薄膜的步骤中，将组成物混合液涂覆在支撑基板上，并且将厚度调节用垫片(spacer)固定在支撑基板的两末端，然后在其上覆盖其他支撑基板后，利用硬化用辐照器或热源进行硬化反应，从而可制造凝胶型高分子电解质薄膜。
作为本发明的一个例子，当形成固体高分子电解质薄膜时，
例如，制造电解质组成物的步骤是制造固体高分子电解质组成物，将阴离子受体或聚亚烷基二醇二烷基醚或非水系溶剂及含碱金属离子的物质以适当的混合比例放入容器中，并用搅拌器搅拌混合物，制备溶液后加入网状型、支链型或梳齿型的高分子化合物或可交联的高分子化合物，并相互混合。接着，混合网状型、支链型或梳齿型的高分子化合物时，必要时可施加一定的热使其熔化。此时，如果混合液中是可交联的高分子化合物，则可通过添加硬化型引发剂和聚合抑制剂并搅拌来制备用于制造本发明的固体高分子电解质薄膜的固体高分子电解质组成物的混合液。
例如，在形成薄膜的步骤中，将制备好的组成物的混合液以适当的厚度涂覆在由玻璃或聚乙烯制成的支撑基板或商用聚酯薄膜上，然后可将已涂覆的基板干燥或暴露于电子射线、紫外线或伽马射线中，或加热以产生硬化反应，从而形成薄膜。作为另一个例子，在形成薄膜的步骤中，将组成物混合液涂覆在支撑基板上，并且将厚度调节用垫片(spacer)固定在支撑基板的两末端，然后在其上面覆盖其他支撑基板后，利用硬化用辐照器或热源进行硬化反应，从而可制造固体高分子电解质薄膜。
本发明涉及一种包括根据本发明的新型阴离子受体的电化学电池的配件或构成要素。
根据本发明的一个实施例，可以是涂覆或浸渍有阴离子受体的负极、正极、它们的集电体和/或隔膜、包括阴离子受体的电解质、电池用膜等。
例如，阴离子受体可用作电解质组成物、工艺用组成物等。
例如，当制备包括活性物质的电极浆料时，负极和正极可投入有阴离子受体。
例如，可以是浸渍或涂覆有阴离子受体的隔膜。
例如，可以是包括阴离子受体化合物或用电解质组成物制造(例如：硬化、成型等)电池用膜(例如：高分子电解质薄膜)、薄膜及/或片状物。
例如，电解质可以是利用根据本发明的电解质组成物的液体、凝胶型或固体电解质。凝胶型和固体电解质可分别为凝胶型高分子电解质薄膜或固体高分子电解质薄膜。
本发明涉及一种包括根据本发明的阴离子受体的电化学电池。
根据本发明的一个实施例，电化学电池可以是一次或二次电池，并且可包括由根据本发明的电解质组成物制造的液体、凝胶型和/或固体电解质(例如：凝胶型高分子电解质和固体高分子电解质)。
根据本发明的一个实施例，使用本发明的液体或凝胶型高分子电解质的电池包括负极、正极和隔膜，使用本发明的固体高分子电解质的电池可包括负极和正极。除了所提及的电池的构成外，为了电池的驱动或工作，还可包括在本发明的技术领域中已知的构成，但本文未具体提及。
根据本发明的一个实施例，电池中使用的负极和正极可使用在本发明的技术领域中已知的电池中使用的负极、正极及根据其制造方法所制成的负极和正极，并且电池的组装也可通过通常的组装负极、正极和电解质的方法制造。
作为本发明的一个例子，负极可包括：锂；Li-Al、Li-Si、Li-Cd等锂合金；锂-碳插层化合物；锂-石墨插层化合物；LixWO2或LiMoO2等锂金属氧化物的插层化合物；LiTiS2等锂金属硫化物插层化合物；它们的混合物或它们与碱金属的混合物，但不限于此。
作为本发明的一个例子，正极可包括过渡金属氧化物、过渡金属硫族化物、聚(二硫化碳)聚合物、有机二硫氧化还原聚合物、聚苯胺、有机二硫/聚苯胺复合体或它们和含有氯氧化物的混合物，但不限于此。
根据本发明的一个实施例，由包括本发明的阴离子受体的非水系液体电解质构成的一次电池包括：
(i)负极，其含有锂、锂合金、锂-碳插层化合物、锂-石墨插层化合物、锂金属氧化物插层化合物、含有它们的混合物或碱金属；
(ii)正极，其含有过渡金属氧化物、过渡金属硫族化物、聚(二硫化碳)聚合物、有机二硫氧化还原聚合物、聚苯胺、有机二硫/聚苯胺复合体和含有氯氧化物，例如，含有SO2、CuO、CuS、Ag2CrO4、I2、PbI2、PbS、SOC12、V2O5、MoO3、MnO2或一氟化聚碳(CF)n；
(iii)前述的本发明的非水系液体电解质；以及
(iv)隔膜，
正极、负极的制造及电池的组装可通过公知的方法来制作。
根据本发明的一个实施例，由包含本发明的阴离子受体的非水系液体电解质构成的二次电池包括：
(i)负极，其含有锂；Li-Al、Li-Si、Li-Cd等锂合金；锂-碳插层化合物；锂-石墨插层化合物；LixWO2或LiMoO2等锂金属氧化物插层化合物；或LiTiS2等锂金属硫化物插层化合物之类的锂金属或使锂金属发生可逆作用的物质；
(ii)正极，其含有可插层有Li2.5V6O13、Li1.2V2O5、LiCoO2、LiNiO2、LiNi1-xMxO2(在此，M是Co、Mg、Al或Ti)、LiMn2O4或LiMnO2等锂的过渡金属氧化物、过渡金属卤化物或LiNbSe3、LiTiS2或LiMoS2等硫族化物；
(iii)前述的本发明的非水系液体电解质；以及
(iv)隔膜，
正极、负极的制造及电池的组装可通过公知的方法制造。
根据本发明的一个实施例，由包括本发明的阴离子受体的凝胶型高分子电解质构成的二次电池可包括由非水系液体电解质构成的二次电池中使用的负极、正极、隔膜以及本发明的凝胶型高分子电解质。
根据本发明的一个实施例，由包括阴离子受体的固体高分子电解质构成的二次电池可包括由非水性液体电解质构成的二次电池中使用的负极、正极以及本发明的固体高分子电解质。
根据本发明的一个实施例，电池可以是使用包含非水系溶剂的电解质的电池，例如，锂离子电池、锂离子聚合物电池、碱金属电池等，但不限于此。
根据本发明的一个实施例，电池可在使用后通过更换废电解质再次利用。
本发明涉及一种利用根据本发明的阴离子受体制成的再利用电池。
根据本发明的一个实施例，再利用电池可以是将使用后的废电池(例如：电动汽车用电池)内的废电解液更换填充为包含阴离子受体的电解质的可再利用的电池。换句话说，再利用电池可由使用后废电池的构成配件及包括本发明的阴离子受体的电解质构成。
根据本发明的一个实施例，再利用电池作为通过包括本发明的阴离子受体的电解质的更换填充方法制造的可再利用的电池，再利用电池的制造方法可包括以下步骤：
(i)准备废电池；
(ii)去除废电池内废电解质和其他杂质；以及
(iii)在废电池中注入根据本发明的电解质进行再生。
作为本发明的一个例子，准备废电池的步骤、去除废电池内废电解质和其他杂质的步骤可在干燥室或惰性氛围内进行。
作为本发明的一个例子，去除废电池内废电解质和其他杂质的步骤可在真空条件下进行。
作为本发明的一个例子，在废电池中注入根据本发明的电解质进行再生的步骤中，可利用将新的电解质注入废电池后在恒定温度下振动的方法，例如，温度可以是20℃至50℃。
根据本发明的一个实施例，再利用电池及其制造方法是将使用后的电动汽车用电池(废电池)内的废电解液更换填充为包含根据本发明的阴离子受体的电解质，以使得其可再利用，例如，电动汽车用废电池在充电的状态下爆炸及火灾的危险性较高，因此，在完全放电已充电的电流后，可能需要分离电池组(Battery pack)并分离为各个电池(cell)的过程。各个放电了的电池可使用充放电器评估充电容量和放电容量，并根据容量进行等级分类。
例如，分为容量80％以上、68％至80％、68％以下的电池，以容量大幅下降的68％以下的电池为对象进行再生过程，并且将容量下降的电池完全放电后，在干燥室或惰性氛围环境下，在各个电池中开孔，并且通过真空去除现有电解质和产生的气体和杂质。此后，在电池内部注入包含能够恢复性能的添加剂的电解质并且堵住孔，在恒定温度(25℃至50℃)条件下通过摇晃电池一段时间的过程，使得电解质均匀分布，以激活正极/负极活性物质，并且使得Li离子的活动性提高，从而恢复电池的容量。
以下，将根据实施例和比较例对本发明进行更加详细的说明。但是，以下实施例只是为了例示本发明，本发明的内容并不限于以下实施例。
[制造例1]：N-烯丙基-(双-三氟甲烷磺酰)亚胺(烯丙基-TFSI)的合成
将烯丙胺(0.5g，8.76mmol)和三乙胺(2.0g，20mmol)在-40℃下混合于40ml氯仿中，向混合的混合物中，在氮气氛围下滴加5.0g三氟甲磺酸酐(18mmol)。将溶液在室温下搅拌4小时，并且在减压下除去挥发性物质。将剩余的粘稠液体溶解在30ml的4M NaOH中，并用25ml氯仿清洗三次，并且将水溶性成分用HCI中和，然后再用30ml氯仿清洗3次。接着，将有机提取物用无水MgSO4干燥并过滤。在真空下去除氯仿，获得生成物(N-烯丙基-(双-三氟甲烷磺酰)亚胺，N-Allyl-(bis-trifluoromethane sulfonyl)imide：烯丙基-TFSI)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 3.32(m，2H)，5.15(m，2H)，5.83(m，1H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)：40，114.9，134.3，145.9；19F NMR(CDCl3)：ppm-79.8(s)。
[制造例2]：N-烯丙基-三氟甲烷磺酰胺(烯丙基-TFSA)的合成
将烯丙胺(1g，17.5mmol)和三乙胺(2.0g，20mmol)在-40℃下混合于40ml氯仿中，向混合的混合物中，在氮气氛围下滴加5.0g三氟甲磺酸酐(18mmol)。将溶液在室温下搅拌4小时，在减压下除去挥发性物质。将剩余的粘稠液体溶解在30ml的4M NaOH中，并用25ml氯仿清洗三次，并且将水溶性成分用HCI中和，然后再用30ml氯仿清洗三次。然后，将有机提取物用无水MgSO4干燥并过滤。在真空下去除氯仿，获得生成物(N-烯丙基-三氟甲烷磺酰胺，N-Allyl-trifluoro-methanesulfonamide：烯丙基-TFSA)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 3.9(m，2H)，4.9(s-broad，1H)，5.35(m，2H)，5.9(m，1H)；19F NMR(CDCl3)：ppm-77.9(s)；IR：υN-H3315cm-1。
[制造例3]：N-烯丙基-三氟乙酰胺的合成
在-40℃下将烯丙胺(1g，17.5mmol)和三乙胺(2.0g，20mmol)混合在40ml氯仿中，向混合的混合物中，在氮气氛围下滴加2.5g三氟乙酸乙酯(17.6mmol)。将溶液在室温下搅拌4小时，在减压下除去挥发性物质。在真空下去除氯仿，获得生成物(N-烯丙基-三氟乙酰胺，N-Allyl-2,2,2-trifluoro-acetamide：烯丙基-TFAc)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm3.9(m，2H)，5.15(s-broad，1H)，5.83(m，2H)，5.9(m，1H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)：46，114.9，134.3，125.4，171.2；19F NMR(CDCl3)：ppm-77.2(s)；IR：υN-H 3315cm-1。
[制造例4]：N-烯丙基-2,2,2-三氟-N-三氟乙酰基-乙酰胺的合成
将烯丙胺(0.119g，2.08mmol)与无水三氟乙酸(0.49mL，3.2mmol)及在3mL四氯化碳中溶解的2,6-二叔丁基-4-甲基-吡啶(0.637g，3.11mmol)反应4小时，并且过滤去除吡啶基三氟甲磺酸酯，获得生成物N-烯丙基-2,2,2-三氟-N-三氟乙酰基-乙酰胺
(N-allyl-2,2,2-trifluoro-N-trifluoroacetyl-acetamide)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 4.37(m，2H)，5.07-5.26(m，2H)，5.80(m，1H)；13C NMR(CDCl3)：ppm 43.0，116.9，122.9，132.3，167.2；19F NMR(CDCl3)：ppm-79.2(s)。
[实施例1-1]:
2,2,2-三氟-N-(3-{1-[3-(2,2,2-三氟-乙酰氨基)-丙基]-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基}-丙基)-乙酰胺(化合物1-1)的合成
[反应式1-1]
根据反应式1-1，将2,5-二氢-1H-噻咯(8.42g，0.1mol)和Pt(O)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(Pt(O))催化剂以及N-烯丙基-2,2,2-三氟乙酰胺
(30.61g，0.2mol)溶解并滴入50ml的四氢呋喃中。在氮气氛围下以65℃回流8小时后冷却至室温，然后加入活性炭，搅拌过滤后，减压蒸发甲苯，从而得到生成物2,2,2-三氟-N-(3-{1-[3-(2,2,2-三氟-乙酰氨基)-丙基]-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基}-丙基)-乙酰胺
(2,2,2-Trifluoro-N-(3-{1-[3-(2,2,2-trifluoro-acetylamino)-propyl]-2,5-dihyd ro-1H-silol-1-yl}-propyl)-acetamide)(化合物1-1)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 0.62(m，4H)，1.6(m，4H)，3.2(m，4H)，5.42(m，2H)，7.38(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 9.0，13.0，27.1，46.0，125.3，170.9；19F NMR(CDCl3)：ppm-77.4(s)；IR：υN-H 3315cm-1。
[实施例1-2]：
C,C,C,-三氟-N-{(3-[1-(3-三氟甲烷磺酰氨基-丙基)-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基]-丙基}-甲烷磺酰胺(化合物1-2)的合成
[反应式1-2]
根据[反应式1-2]，将2,5-二氢-1H-噻咯(8.42g，0.1mol)和Pt(O)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(Pt(O))催化剂与N-烯丙基-C,C,C-三氟甲烷磺酰胺(37.82g，0.2mol)在与实施例1-1的反应式1-1相同的条件下反应，从而得到生成物C,C,C,-三氟-N-{(3-[1-(3-三氟甲烷磺酰氨基-丙基)-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基]-丙基}-甲烷磺酰胺
(C,C,C,-Trifluoro-N-{(3-[1-(3-trifluoromethanesulfonylamino-propyl)-2,5-dih ydro-1H-silol-1-yl]-propyl}-methanesulfonamide)(化合物1-2)。
1H NMR(300MHz,CDCl3):ppm 0.62(m，4H)，1.6(m，4H)，1.29(m，4H)，2.65(m，4H)，5.42(m，2H)，7.54(m，2H)；13C NMR(300MHz,CDCl3):ppm 9.0，13.0，26.2，44.0，125.3，149.4；19F NMR(CDCl3):ppm-78.3(s)；IR:υN-H 3315cm-1.
[实施例1-3]：
2,2,2-三氟-N-{(3-[1-(3-三氟甲烷磺酰氨基-丙基)-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基]-丙基}-乙酰胺(化合物1-3)的合成
[反应式1-3]
将2,5-二氢-1H-噻咯(8.42g，0.1mol)和Pt(O)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(Pt(O))催化剂及N-烯丙基-2,2,2-三氟乙酰胺(15.31g，0.1mol)和N-烯丙基-C,C,C-三氟甲烷磺酰胺(18.91g，0.1mol)在与实施例1-1的反应式1-1相同的条件下反应，获得生成物2,2,2-三氟-N-{(3-[1-(3-三氟甲烷磺酰氨基-丙基)-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基]-丙基}-乙酰胺(2,2,2-Trifluoro-N-{3-[1-(3-trifluoromethanesulfonylamino-propyl)-2,5-dihyd ro-1H-silol-1-yl]-propyl}-acetamide)(化合物1-3)。
1H NMR(300MHz，CDCl3):ppm 0.62(m，4H)，1.6(m，4H)，1.29(m，4H)，2.65(m，4H)，5.42(m，2H)，7.38(m，1H)，7.54(m，1H)；13C NMR(300MHz，CDCl3):ppm 9.0，13.0，26.2，44.0，125.3，149.4，170.9；19F NMR(CDCl3):ppm-78.5(s)；IR:υN-H 3315cm-1。
[实施例1-4]：
N-[3-(1-{3-[双-(2,2,2-三氟-乙酰基)-氨基]-丙基}-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基)-丙基]-2,2,2-三氟-N-(2,2,2-三氟乙酰基)-乙酰胺(化合物1-4)的合成
[反应式1-4]
根据[反应式1-4]，将2,5-二氢-1H-噻咯(8.42g，0.1mol)和Pt(O)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(Pt(O))催化剂和N-烯丙基-2,2,2-三氟乙酰胺(49.82g，0.2mol)在与实施例1-1的反应式1-1相同的条件下反应，从而得到生成物N-[3-(1-{3-[双-(2,2,2-三氟-乙酰基)-氨基]-丙基}-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基)-丙基]-2,2,2-三氟-N-(2,2,2-三氟乙酰基)-乙酰胺
(N-[3-(1-{3-[Bis-(2,2,2-trifluoro-acetyl)-amino]-propyl}-2,5-dihydro-1H-silol-1-yl)-propyl]-2,2,2-trifluoro-N-(2,2,2-trifluoro-acetyl)-acetamide)(化合物1-4)。
1H NMR(300MHz，CDCl3):ppm 0.62(m，4H)，1.29(m，4H)，1.6(m，4H)，3.48(m，4H)，5.42(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDCl3):ppm 9.0，13.0，24.4，44.0，122.6，125.3，168.9；19FNMR(CDCl3):ppm-79.2(s)。
[实施例1-5]：
N-[3-(1-{3-[双-(2,2,2-三氟-乙酰基)-氨基]-丙基}-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基)-丙基]-N-{3-[双-(2,2,2-三氟甲烷磺酰基)-氨基]-丙基}-甲烷磺酰胺(化合物1-5)的合成
[反应式1-5]
将2,5-二氢-1H-噻咯(8.42g，0.1mol)和Pt(O)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(Pt(O))催化剂及N-烯丙基-2,2,2-三氟乙酰胺(24.91g，0.1mol)和N-烯丙基-C,C,C-三氟甲烷磺酰胺(32.12，0.1mol)在与实施例1-1的反应式1-1相同的条件下反应，从而获得生成物N-[3-(1-{3-[双-(2,2,2-三氟-乙酰基)-氨基]-丙基}-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基)-丙基]-N-{3-[双-(2,2,2-三氟甲烷磺酰基)-氨基]-丙基}-甲烷磺酰胺
(N-[3-(1-{3-[Bis-(2,2,2-trifluoro-acetyl)-amino]-propyl}-2,5-dihydro-1H-silol-1-yl)-propyl]-N-{3-[bis-(2,2,2-trifluoromethanesulfonyl)-amino]-propyl}-methanesulfonamide)(化合物1-5)。
1H NMR(300MHz，CDCl3):ppm 0.62(m，4H)，1.6(m，4H)，1.29(m，4H)，2.65(m，2H)，3.48(m，2H)，5.42(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDC13)：ppm 9.0，13.0，22.6，24.4，40.0，44.0，122.6，125.3，145.8，168.9；19F NMR(CDCl3)：ppm-79.5(s)。
[实施例1-6]:
N-[3-(1-{3-[双-(2,2,2-三氟甲烷磺酰基)-氨基]-丙基}-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基)-丙基]-N-{3-[双-(2,2,2-三氟甲烷磺酰基)-氨基]-丙基}-甲烷磺酰胺(化合物1-6)
[反应式1-6]
将2,5-二氢-1H-噻咯(8.42g，0.1mol)和Pt(O)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(Pt(O))催化剂与N-烯丙基-C,C,C-三氟甲烷磺酰胺(64.24g，0.2mol)在与实施例1-1的反应式1-1相同的条件下反应，从而获得生成物N-[3-(1-{3-[双-(2,2,2-三氟甲烷磺酰基)-氨基]-丙基}-2,5-二氢-1H-噻咯-1-基)-丙基]-N-{3-[双-(2,2,2-三氟甲烷磺酰基)-氨基]-丙基}-甲烷磺酰胺
(N-[3-(1-{3-[Bis-(2,2,2-trifluoromethanesulfonyl)-amino]-propyl}-2,5-dihyd ro-1H-silol-1-yl)-propyl]-N-{3-[bis-(2,2,2-trifluoromethanesulfonyl)-amino]-propyl}-methanesulfonamide)(化合物1-6)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 0.62(m，4H)，1.6(m，4H)，1.29(m，4H)，2.65(m，4H)，5.42(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 9.0，13.0，22.6，40.0，122.6，145.8；19F NMR(CDCl3)：ppm-79.9(s)。
[实施例2-1]：
2,2,5,5-四甲基-1-三氟甲烷磺酰基-2,5-二氢-1-H-[1,2,5]-氮硅杂环烯(化合物2-1)的合成
[反应式2-1]
根据[反应式2-1]，将2,2,5,5-四甲基-2,5-二氢-1H-[1,2,5]氮硅杂环烯(2.75g，17.5mmol)和三乙胺(2.0g，20mmol)在-40℃下混合于40ml氯仿，向混合的混合物，在氮气氛围下滴加5.0g三氟甲磺酸酐(18mmol)。将溶液在室温下搅拌4小时，并且在减压下去除挥发性物质。将剩余的粘稠液体溶解在30ml的4M NaOH，并用25ml氯仿清洗三次，将水溶性成分用HCI中和，然后再用30ml氯仿清洗三次。然后，将有机提取物用无水MgSO4干燥并过滤。在真空下去除氯仿，从而获得生成物2,2,5,5-四甲基-1-三氟甲烷磺酰基-2,5-二氢-1H-[1,2,5]-氮硅杂环烯(2,2,5,5-Tetramethyl-1-trifluoromethanesulfonyl-2,5-dihydro-1H-[1,2,5]azadi silole，化合物2-1)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 0.14(m，4H)，5.2(m，2H)；13C NMR(CDCl3)：ppm 0，123，153.4；19F NMR(CDCl3)：ppm-77.8(s)
[实施例2-2]：
2,2,2-三氟-1-(2,2,5,5-四甲基-2,5-二氢-[1,2,5]氮硅杂环烯-1-基)-乙酮(化合物2-2)的合成
[反应式2-2]
/>
在将2,2,5,5-四甲基-2,5-二氢-1H-[1,2,5]氮硅杂环烯(2.75g，17.5mmol)和三乙胺(2.0g，20mmol)在-40℃下混合于40ml氯仿，向混合的混合物，在氮气氛围下滴加2.5g三氟乙酸乙酯(2.5g，17.6mmol)。将溶液在室温下搅拌4小时，并且在减压下去除挥发性物质。在真空下去除氯仿，从而获得生成物2,2,2-三氟-1-(2,2,5,5-四甲基-2,5-二氢-[1,2,5]氮硅杂环烯-1-基)-乙酮(2,2,2-Trifluoro-1-(2,2,5,5-tetramethyl-2,5-dihydro-[1,2,5]azadisilol-1-yl)-ethanone,化合物2-2)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 0.14(m，4H)，5.2(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)：0，123，129.3，173；19F NMR(CDCl3)：ppm-77.3(s)
[实施例3-1]：
2,2,5,5-四甲基-1-三氟甲烷磺酰基-[1,2,5]氮硅环戊烷(化合物3-1)的合成
[反应式3-1]:
将2,2,5,5-四甲基-[1,2,5]氮硅环戊烷(2.79g，17.5mmol)和三乙胺(2.0g，20mmol)在-40℃下混合于40ml氯仿，向混合的混合物，在氮气氛围下滴加5.0g三氟甲磺酸酐[18mmol]。将溶液在室温下搅拌4小时，在减压下去除挥发性物质。将剩余的粘稠液体溶解在30ml4M NaOH，并用25ml氯仿清洗三次，将水溶性成分用HCI中和，然后再用30ml氯仿清洗三次。然后，将有机提取物用无水MgSO4干燥并过滤。在真空下去除氯仿，从而获得生成物2,2,5,5-四甲基-1-三氟甲烷磺酰基-[1,2,5]氮硅环戊烷
(2,2,5,5-Tetramethyl-1-trifluoromethanesulfonyl-[1,2,5]azadisilolidine,化合物3-1)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 0.08(m，4H)，1.4(m，2H)；13C NMR(CDCl3)：ppm 0，13.7，153.6；19F NMR(CDCl3)：ppm-77.7(s)
[实施例3-2]：
2,2,2-三氟-1-(2,2,5,5-四甲基-[1,2,5]氮硅环戊烷-1-基)-乙酮(化合物3-2)的合成
[反应式3-2]
将2,2,5,5-四甲基-[1,2,5]氮硅环戊烷(2.79g，17.5mmol)和三乙胺(2.0g，20mmol)在-40℃下混合于40ml氯仿，向混合的混合物，在氮气气氛下滴加2.5g三氟乙酸乙酯(2.5g，17.6mmol)。将溶液在室温下搅拌4小时，在减压下去除挥发性物质。在真空下去除氯仿，从而获得生成物2,2,2-三氟-1-(2,2,5,5-四甲基-[1,2,5]氮硅环戊烷-1-基)-乙酮
(2,2,2-Trifluoro-1-(2,2,5,5-tetramethyl-[1,2,5]azadisilolidin-1-yl)-ethanone,化合物3-2)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：ppm 0.08(m，4H)，1.4(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)：0，14.6，129.5，173；19F NMR(CDCl3)：ppm-77.4(s)
实施例4：制造离子导电性薄膜(1)
将在实施例1-1中制造的阴离子受体化合物1-1(0.25g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(从Aldrich公司购入，Mw＝1,700，“BIS-15m”，0.25g)、聚(乙二醇)二甲醚(Mw＝350、“PEGDME 300”，0.5g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li(CF3SO2)2N，0.7809g)混合。向该混合物中加入二甲基苯基苯乙酮(DMPA，0.0075g)，并且将混合物溶液涂覆在导电性玻璃基板，然后在氮气氛围下暴露于350nm波长的紫外线下30分钟。用该光照制造了固体高分子薄膜。
实施例5：制造离子导电性薄膜(2)
将实施例1-2中制造的阴离子受体化合物1-2(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.7234g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例6：制造离子导电性薄膜(3)
将在实施例1-3中制造的阴离子受体化合物1-3(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.7499g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例7：制造离子导电性薄膜(4)
将在实施例1-4中制造的阴离子受体化合物1-4(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.6597g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例8：制造离子导电性薄膜(5)
将在实施例1-5中制造的阴离子受体化合物1-5(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.6237g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例9：制造离子导电性薄膜(6)
将在实施例1-6中制造的阴离子受体化合物1-6(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.6109g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例10：制造离子导电性薄膜(7)
将在实施例2-1中制造的阴离子受体化合物2-1(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.4548g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例11：制造离子导电性薄膜(8)
将在实施例2-2中制造的阴离子受体化合物2-2(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.4846g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例12：制造离子导电性薄膜(9)
将在实施例3-1中制造的阴离子受体化合物3-1(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.4530g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
实施例13：制造离子导电薄膜(10)
将在实施例3-2中制造的阴离子受体化合物3-2(0.25g)和三氟甲烷磺酰亚胺锂(0.4877g)与作为交联剂的化学式15的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二甲醚、二甲基苯基苯乙酮以与实施例4相同的量混合添加。用与实施例4相同的方法制造了固体高分子薄膜。
对比例1：制造不含阴离子受体的薄膜
如表1所示，将使用的化合物的组成用与实施例2相同的方法制造固体高分子薄膜。如表1所示，在对比例的高分子电解质中不含阴离子受体。
[表1]
(单位：g)
/>
实验例1：离子电导率实验(1)
使用在根据本发明的实施例1-1中制造的阴离子受体化合物1-1，如实施例4中一样，通过制造固体高分子电解质薄膜来测量离子电导率。离子电导率用以下的方法来测量。
将固体高分子电解质组成物涂覆在带型的导电性玻璃基板或锂铜箔上，然后进行光硬化，并且充分干燥后，在氮气氛围下测量带型或夹心型电极间的AC阻抗，并且用频率响应分析仪分析测量值，以解析复阻抗，通过以上的方法获得。
带型电极是将宽度0.5-2mm之间的遮蔽胶带以隔开0.5-2mm左右的间隔附着在导电性玻璃(ITO)中央，并且放入蚀刻溶液中进行蚀刻，然后进行清洗和干燥，从而制造并使用。对不同温度下的制造的固体高分子电解质薄膜的离子电导率进行测量，结果如以下表2所示。
实验例2：离子电导率实验(2)
使用将本发明的实施例1-2中制造的阴离子受体化合物1-2以与表1相同的组成制造的实施例5的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例3：离子电导率实验(3)
使用将本发明的实施例1-3中制造的阴离子受体化合物1-3以与表1相同的组成制造的实施例6的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例4：离子电导率实验(4)
使用将本发明的实施例1-4中制造的阴离子受体化合物1-4以与表1相同的组成制造的实施例7的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例5：离子电导率实验(5)
使用将本发明的实施例1-5中制造的阴离子受体化合物1-5以与表1相同的组成制造的实施例8的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例6：离子电导率实验(6)
使用将本发明的实施例1-6中制造的阴离子受体化合物1-6以与表1相同的组成制造的实施例9的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例7：离子电导率实验(7)
使用将本发明的实施例2-1中制造的阴离子受体化合物2-1以与表1相同的组成制造的实施例10的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例8：离子电导率实验(8)
使用将本发明的实施例2-2中制造的阴离子受体化合物2-2以与表1相同的组成制造的实施例11的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例9：离子电导率实验(9)
使用将本发明的实施例3-1中制造的阴离子受体化合物3-1以与表1相同的组成制造的实施例12的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
实验例10：离子电导率实验(10)
使用将本发明的实施例3-2中制造的阴离子受体化合物3-2以与表1相同的组成制造的实施例13的固体高分子电解质薄膜，以与实验例1相同的方法测量离子电导率。对在30℃温度下的离子电导率进行测量的结果如以下表2所示。
[表2]
从结果来看，与不含包括阴离子受体的固体高分子电解质相比，显示出较高的离子电导率。可确认随着阴离子受体的浓度增加，离子电导率增高。
实施例14：使用包含阴离子受体的液体电解质制造电池
将在实施例1-1中制造的阴离子受体化合物1-1(0.015g)与有机溶剂EC/DMC/EMC(1:1:1，1MLiPF6)(1.0g)混合。在干燥室(湿度：3％以内)中，在NMC三元正极和石墨碳负极之间插入浸渍有上述混合物溶液的聚丙烯隔膜，并真空密封以组装电池。
对比例2：使用不含阴离子受体的液体电解质制造电池
通过以与实施例14相同的方法组装浸渍1.0g有机溶剂EC/DMC/DEC(1:1:1，1MLiPF6)的隔膜及NMC三元正极和石墨碳负极来制造电池。
实验例11：锂循环性能实验(1)
使用充放电实验装置(Maccor 4000)在低温(-10℃)下对在本发明的实施例14和对比例2中制造的电池的锂循环性能和效率进行测量。充电和放电以1C进行。电池相对于NMC相对电极，以0.6mA/cm2(充电)、1.5mA/cm2(放电)的恒定电流密度在3.0v和4.2v之间进行充放电。
通过使用包含本发明的阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质和不含本发明的阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质而制造的电池的循环数相关的在低温下的放电容量比较如图1所示。使用含有阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质的电池比使用不含阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质(KE-Base1)的电池表现出高容量。特别是使用含有0.5wt.％阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质的电池在低温下表现出非常优秀的稳定性。
实验例12：锂循环性能实验
使用充放电实验装置(Maccor 4000)在低温(-10℃)下对在本发明的实施例14和对比例2中制造的电池的锂循环性能和效率进行测量。充电和放电以1C进行。电池相对于NMC相对电极，以0.6mA/cm2(充电)、1.5mA/cm2(放电)的恒定电流密度在3.0v和4.2v之间进行充放电。
通过使用包含本发明的阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质和不含本发明的阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质而制造的电池的循环数相关的在高温(50℃)和低温(-20℃)下的相对放电容量对比电压的比较如图2所示。使用含有阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质的电池比使用不含阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质(SL)的电池表现出相对放电容量对比的高电压性能。特别是使用含有0.5wt.％阴离子受体化合物1-1(AR8)的电解质的电池在低温(-20℃)下表现出非常优秀的高电压性能。
实施例15：制造可再利用的电池
(1)准备废电池
本实施例是在电动公交车上运行的电池组中拆卸模块，并且分离成单位电池后，以放电容量为基准，将分类为不足12Ah(与初始容量相比不足68％)的电池以0.5C放电至2.5V，之后在干燥室或杂物箱内的惰性氛围中，利用注射器在电池上打孔，并且以真空吸入，去除现有的废电解液和产生的气体以及杂质后使用。
(2)再次组装电池以及激活电池
利用注射器注入本发明的新型电解液，并且对孔进行密封后保持25至30℃的温度，左右振动并摇动时效处理后，通过施加0.1C rate(2.1A)的电流，并充电恒定电流至4.2V后，将4.2V恒定电压充电至0.01C(0.21A)电流值。
对比例3：可再次利用的电池的制造
除了在EC：EMC：DMC的3：3：4体积比混合溶剂使用含有1M的LiPF6的非水性电解质而没有单独的添加剂外，以与实施例15相同的方法制造。
实验例13：对可再利用的电池的评价
通过利用充放电器对在实施例15中制造的电池在3.0～4.2V区间内以0.1C(2.1A)电流值评价恒定电流放电容量，其结果放电容量从6.2Ah容量恢复到14.7Ah的容量。
另一方面，对在对比例3中制造的电池进行评价的结果显示，放电容量从6.2Ah容量上升至10.1Ah容量，虽然容量有所上升，但并没有恢复到足够的容量。
另外，在本发明中提供以下一种固体电解质，利用本发明的电解质，以正常的锂离子电池运转到一定温度(优选地，70℃)，然后为了防止因电池的热失控导致电池的温度急剧上升而发生火灾的危险，当达到一定温度(优选地，130℃)以上时迅速(在5～10分钟内)硬化并停止电池的运转。
以下，对包括本发明的阴离子受体的固化电解质的制造方法进行说明。
对于固化电解质，首先，通过在电解液添加阴离子受体、交联剂、硬化型引发剂以及聚合抑制剂并且搅拌来制造用于制造本发明的固体电解质的组成物混合液，如以下表3所示。
以下，将对制造固化电解质组成物混合液的例子和硬化实验结果进行详细的说明。
对比例4：固化电解质的制造(1)
将在实施例1-1中制造的阴离子受体化合物1-1(0.24g)与6.15g作为交联剂的化学式16的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(购自Aldrich公司)混合在60g电解液(EC：EMC：DMC＝3：3：4，LiPF61mol/L)中。通过在该混合物添加0.01g引发剂Luperox TBEC(购自Aldrich公司)来制造固化电解质。
对比例5：固化电解质的制造(2)
通过将6.06g交联剂(TEGDA)与阴离子受体化合物1-1、电解液和引发剂以与对比例3相同的量混合来制造固化电解质。
对比例6：固化电解质的制造(3)
通过将6.04g交联剂(TEGDA)与阴离子受体化合物1-1、电解液和引发剂以与对比例3相同的量混合来制造固化电解质。
对比例7：固化电解质的制造(4)
通过将6.00g交联剂(TEGDA)与阴离子受体化合物1-1、电解液和引发剂以与对比例3相同的量混合来制造固化电解质。
对比例8：固化电解质的制造(5)
通过将5.40g交联剂(TEGDA)与阴离子受体化合物1-1、电解液和引发剂以与对比例3相同的量混合来制造固化电解质。
对比例9：固化电解质的制造(6)
通过将4.50g交联剂(TEGDA)与阴离子受体化合物1-1、电解液和引发剂以与对比例3相同的量混合来制造固化电解质。
对比例10：固化电解质的制造(7)
将在实施例1-1中制造的阴离子受体化合物1-1(0.30g)和8.40g作为交联剂的化学式16的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(购自Aldrich)混合在60g电解液(EC：EMC：DMC＝3：3：4，LiPF61mol/L)中。通过在该混合物添加0.01g引发剂Luperox TBEC(购自Aldrich公司)和1.2mg聚合抑制剂4-甲氧基苯酚来制造固化电解质。
实施例16：固化电解质的制造(8)
将在实施例1-1中制造的阴离子受体化合物1-1(0.33g)和9.23g作为交联剂的化学式16的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(购自Aldrich公司)混合在60g电解液(EC：EMC：DMC＝3：3：4，LiPF6 1mol/L)中。通过向该混合物中添加0.01g引发剂Luperox TBEC(购自Aldrich公司)以及1.5mg聚合抑制剂4-甲氧基苯酚(购自Aldrich公司)来制造固化电解质。
[表3]
*添加剂＝交联剂+阴离子受体
实验例14：固化电解质的硬化实验(1)
将在对比例4至对比例9中制备的固化电解质溶液置于50ml的圆烧瓶中，然后在氮气氛围下分别用肉眼观察并测量在50℃、70℃、90℃、110℃、1300℃下硬化的时间。对比例4至9的测量结果如下表4所示。
[表4]
(在上表中，X为未硬化，O为硬化)
如表4所示，对比例4至对比例6在50℃至130℃的温度下均发生硬化，因此不能作为固化剂使用。另外，对比例7至9在50℃至130℃的温度下均未发生硬化，说明同样不能作为固化剂使用。
如表3所示，当添加剂总含量至少达到12.33％以上时才会发生硬化。
实验例15：固化电解质的硬化实验(2)
与实验例12同样地分别测量在对比例10和实施例16中制备的固化电解质溶液的硬化时间。对比例10和实施例16的测量结果如下表5所示。
[表5]
(在上表中，X为未硬化，O为硬化)
如表5和图3a以及图3b所示，实施例16在70℃以下的温度下不硬化，并且是无色透明的液体，在130℃的高温下，在5分钟内迅速硬化并形成为固体，因此可用作固化剂。相反，对比例10即使在低于70℃的温度下也会发生硬化，说明不能用作固化剂。
如表3所示，实施例16和对比例10在分别添加1.2mg聚合抑制剂的情况下，如实施例16所示，添加剂总含量至少要达到13.74％以上，才能在70℃以下的温度下不硬化，从而可用作固化剂。
如上所述，使用根据实施例的新型阴离子受体化合物作为添加剂的液体电解质可提供一种提高锂循环性能和效率的电解质，因此可用作高容量的锂离子电池的电解质添加剂。另外，根据实施例的包含新型阴离子受体化合物的固体高分子电解质可提供一种在常温下的离子电导率及电化学稳定性显著提高的电解质，并且在一定温度(约130℃)以上时，在约5分钟内迅速硬化，并使得电池停止运转，从而提供一种防止电池因热失控导致温度急剧上升而发生火灾危险的固体高分子电解质。
根据本发明的一个实施例，本发明可提供一种新型阴离子受体以及含有该新型阴离子受体的非水系液体电解质及凝胶型或固体高分子电解质，其提高电解质的离子电导率和阳离子运输，并且提高使用这些电解质的碱性金属电池的电化学稳定性。
根据本发明的一个实施例，本发明可提供一种新型阴离子受体化合物，并且可提供一种利用其使得在常温下离子电导率和电化学稳定性显著提高的电解质(或高分子电解质)。
根据本发明的一个实施例，本发明可提供一种电池，其可通过在使用后将包括电动汽车用电池的锂二次电池的废电解液更换填充为添加了阴离子受体的电解质来再次使用。
如上所述，对实施例虽然借助于有限的实施例和图进行了说明，但在相应的技术领域具有一般知识的人可以从以上的记载进行多种技术修改和变形。例如，即使说明的技术按照与说明的方法不同的顺序来进行，以及/或者说明的构成要素以与说明的方法不同的形态结合或组合，或者被其他构成要素或均等物代替或置换，也可以实现适当的结果。因此，其他体现、其他实施例以及与专利权利要求书均等的事项也属于后述的专利权利要求书的范围。
Claims (17)
1.一种新型阴离子受体化合物，其特征在于，用以下化学式1至化学式3中的任意一个表示：
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
(在化学式1中，
X选自
以及/>(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)，
Y选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基、-COR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基或碳原子数为2至20的烯基)、-OR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-ROR'(R和R'分别为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-O-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)，
以及/>
这里，R选自线型或支链型碳原子数为1至20的烷基及碳原子数为2至20的烯基，R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，l为0至20的整数，
R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，
n为0至20的整数)。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，
R1选自-SO2CF3、-COCF3和-CF3，
R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3和-CF3的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至10的整数，
Y选自-F、-CH3,-CH2CH3、-CH＝CH2、-CO-CH＝CH2、-OCH3、-CH2OCH3、-OCH2CH3、-CH(CH3)2、-O-CH(CH3)2、-C(CH3)3、-Si(CH3)3、-O-Si(CH3)3，
以及/>
(这里，R选自线型或支链型碳原子数为1至5的烷基，R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3和-CF3的吸电子官能团，I为0至10的整数)，
n为0至10的整数。
3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，选自以下的化合物：
以及
(Y选自-F、-CH3、-CH2CH3以及-CH＝CH2)。
4.一种电解质组成物，其特征在于，包括：
阴离子受体，其包括用权利要求1的化学式1至化学式3表示的化合物中的至少一个以上。
5.根据权利要求4所述的电解质组成物，其特征在于，
阴离子受体在电解质组成物中占0.01重量％至40重量％。
6.根据权利要求4所述的电解质组成物，其特征在于，电解质组成物还包括：含碱金属离子的电解质盐；以及
非水系溶剂。
7.根据权利要求4所述的电解质组成物，其特征在于，电解质组成物还包括：可交联的高分子化合物，
可交联的高分子化合物在电解质组成物中占20重量％至90重量％。
8.根据权利要求4所述的电解质组成物，其特征在于，
电解质组成物还包括聚合抑制剂，
聚合抑制剂在电解质组成物中占0.01重量％至3重量％。
9.根据权利要求4所述的电解质组成物，其特征在于，
电解质组成物形成液体、凝胶型或固体电解质。
10.根据权利要求4所述的电解质组成物，其特征在于，阴离子受体还包括：用以下化学式4至化学式13表示的化学物中的至少一个以上：
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式10-1]
[化学式10-2]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
(在化学式4至化学式13中，
X选自
以及/>(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)，
Y选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基、-COR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基或碳原子数为2至20的烯基)、-OR(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-ROR'(R和R'分别为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)、-O-Si(R)3(R为线型或支链型碳原子数为1至20的烷基)，
以及/>
这里，R选自线型或支链型碳原子数为1至20的烷基及碳原子数为2至20的烯基，R1选自卤原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，I为0至20的整数，
R1和R1'分别选自氢原子及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，R1和R1'不能在同一分子内同时成为氢原子，
W选自氢原子、卤原子、线型或支链型碳原子数为1至20的烷基、线型或支链型碳原子数为2至20的烯基、线型或支链型碳原子数为2至20的炔基，
以及/>(R2、R3和R4分别选自氢原子；卤原子；及选自-SO2CF3、-COCF3、-SO2CN、-CF3和-CN的吸电子官能团，但R2、R3和R4不能同时成为氢原子，并且m和m'分别为0至20的整数)，
z为1至20的整数，n和q分别为0至20的整数)。
11.根据权利要求10所述的电解质组成物，其特征在于，
用化学式4至化学式13表示的化合物中的至少一个以上在阴离子受体中占0.01重量％至50重量％。
12.一种电解质，其特征在于，
由权利要求4的电解质组成物制造而成。
13.根据权利要求12所述的电解质，其特征在于，
电解质为非水系液体电解质、凝胶型高分子电解质或固体高分子电解质。
14.一种固化电解质，其特征在于，
由权利要求4的电解质组成物制造而成。
15.一种高分子电解质薄膜，其特征在于，
由权利要求4的电解质组成物制造而成。
16.一种电池，其特征在于，包括：
负极，
正极；以及
电解质，其由权利要求4的电解质组成物制造而成。
17.一种再利用电池，其特征在于，包括：
负极和正极，其从废电池中获得；以及
电解质，其由权利要求4的电解质组成物制造而成。
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