氟化的麥德魯姆酸的衍生物、其制備方法、及其作為溶劑添加劑的用途
【專利摘要】在此披露了作為新穎的化合物的某些氟化的麥德魯姆酸衍生物，其制備方法，其在鋰離子電池、鋰空氣電池以及鋰硫電池中的用途，連同包含它們的溶劑組合物、電解質(zhì)組合物、以及對應(yīng)的電池。
【專利說明】氟化的麥德魯姆酸的衍生物、其制備方法、及其作為溶劑添加劑的用途
[0001]本申請要求于2011年11月30日提交的歐洲專利申請?zhí)朎P 11191337.2的優(yōu)先權(quán)，出于所有的目的將該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0002]本發(fā)明涉及麥德魯姆酸(Meldrum’s acid)的某些氟化的衍生物、其制備的方法以及作為鋰離子電池添加劑的用途。
[0003]鋰離子電池、鋰空氣電池、以及鋰硫電池是眾所周知的用于儲存電能的可充電裝置。這種類型的電池的優(yōu)點是例如高能量密度，并且它們不具有記憶效應(yīng)。
[0004]鋰離子電池包括一個陽極、一個陰極、以及一種含溶劑、導電鹽、和常常是添加劑的電解質(zhì)組合物。這種溶劑是一種疏質(zhì)子有機溶劑，它用于溶解該導電鹽。參見，例如，WO2007/042471，它提供了關(guān)于適合溶劑的信息。適合的導電鹽在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。LiPF6是一種優(yōu)選的導電鹽。其他的導電鹽也適合作為本發(fā)明的電解質(zhì)溶液的組分，例如像，雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、雙(氟磺?；?亞胺鋰(LiFSI)、雙(三氟磺酰基)亞胺鋰(LiTFSI)或LiBF4。
[0005]添加劑改進了鋰離子電池的特性，例如該電池的壽命或降低了可燃性。例如，LiPO2F2是適合作為添加劑的。氟化的有機化合物，例如，氟化的環(huán)狀碳酸酯，改進了該電池的壽命并且降低了該溶劑的可燃性。
[0006]本發(fā)明的目的是提供用于鋰離子電池的另外的添加劑。這個目的和其他目的是通過本發(fā)明如在本說明書和權(quán)利要求中概述的來實現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的一個方面涉及是麥德魯姆酸的衍生物并且通過化學式(I)來表示的化合物:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種具有化學式(I)的化合物，其是麥德魯姆酸的氟化衍生物:
其中Rl和R2獨立地表不氫、鹵素、或直鏈或支鏈的任選地被一個或多個鹵素原子取代的烷基基團；并且其中R3和R4獨立地表不氫、鹵素、或直鏈或支鏈的任選地被一個或多個鹵素原子取代的烷基基團；條件是Rl到R4中的至少一個是氟或氟化的取代基。
2.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中，所述鹵素是氟。
3.如權(quán)利要求1或2所述的化合物，其中，Rl是氟。
4.如權(quán)利要求3所述的化合物，其中，R2是氫或氟。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項所述的化合物，其中，R3和R4獨立地選自下組，該組由以下各項組成:氟、甲基、單氟甲基、二氟甲基、以及三氟甲基。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的化合物，其中，該化合物具有化學式(1-1)、(1-2)、 (1-3)或(1-4)

7.一種方法，該方法用于制備具有化學式(I)的化合物，該具有化學式(I)的化合物是麥德魯姆酸的氟化衍生物:
通過使丙二酸或氟丙二酸與酮發(fā)生反應(yīng)，該丙二酸或氟丙二酸具有化學式HO(O)C-CR1R2-C (0)0H，其中Rl和R2獨立地表示氫、鹵素、或直鏈或支鏈的任選地被一個或多個鹵素原子取代的烷基基團，該酮具有化學式R3-C(0)-R4，其中R3和R4獨立地表示直鏈或支鏈的任選地被一個或多個鹵素原子取代的烷基基團；或用于生產(chǎn)其中R3和R4是F的具有化學式(I)的化合物，通過使丙二酸或氟丙二酸與C(0)C12*C(0)F2發(fā)生反應(yīng)并且使中間體2，4，6-三酮化合物與SF4*生反應(yīng)，該丙二酸或氟丙二酸具有化學式HO(O)C-CR1R2-C(0)0H，其中Rl和R2獨立地表示氫、鹵素、或直鏈或支鏈的任選地被一個或多個鹵素原子取代的烷基基團；或用于生產(chǎn)其中R3是F并且R4是H的具有化學式(I)的化合物，通過使丙二酸或氟丙二酸與C (O) Cl2或C (O) F2發(fā)生反應(yīng)，使中間體2，4，6-三酮化合物與還原劑，尤其是氫，發(fā)生反應(yīng)以生產(chǎn)對應(yīng)的C4-羥基化合物，并且使所述C4-羥基化合物與SF4發(fā)生反應(yīng)以獲得其中R3是F且R4是H的具有化學式(I)的化合物，該丙二酸或氟丙二酸具有化學式HO (O) C-CRl R2-C(0)0H，其中剛和R2獨立地表示氫、鹵素、或直鏈或支鏈的任選地被一個或多個鹵素原子取代的烷基基團。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述鹵素是氟。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，Rl是氟，并且其中，優(yōu)選地，R2是氫或氟，并且其中，優(yōu)選地，R3和R4獨立地選自下組，該組由以下各項組成:氟、甲基、單氟甲基、二氟甲基、以及三氟甲基。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項所述的方法，其中，制備的化合物是2，2-二氟-1，3- 二噁烷_4，6- 二酮、2，2-雙三氟甲基-1，3- 二噁烷-4，6- 二酮、2-甲基-2-三氟甲基-1，3- 二噁烷-4，6-二酮，或該化合物具有化學式(1-1)、(1-2)、(1-3)或(1-4)之一:
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的麥德魯姆酸的氟化衍生物作為鋰離子電池、鋰空氣電池以及鋰硫電池的添加劑或電解質(zhì)溶劑的用途。
12.一種用于鋰離子電池、鋰空氣電池或鋰硫電池的溶劑組合物，包含至少一種用于鋰離子電池的溶劑，進一步包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的麥德魯姆酸的氟化衍生物。
13.一種用于鋰離子電池、鋰空氣電池或鋰硫電池的電解質(zhì)組合物，包含根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的麥德魯姆酸的氟化衍生物、至少一種溶劑以及至少一種電解質(zhì)鹽。
14.一種鋰離子電池，包含根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的麥德魯姆酸的氟化衍生物。
【文檔編號】C07D319/06GK104080780SQ201280068525
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】M.J.布勞恩 申請人:索爾維公司