一种含有饱和杂环类电解质及其制备和应用的制作方法

技术特征：
1.一种含有饱和杂环类的电解质，其特征在于：所述电解质包括以下通式i所表示的饱和杂环类三氟化硼盐：在以上通式ⅰ中，代表环上含有至少一个杂原子的饱和杂环；所述杂原子选自s、n、o、p、se、ca、al、b或si；m为金属阳离子；e1、e2独立地为无、基团、链式结构或含有环的结构；r为取代基，代表环上任意一个h都可以被取代基取代，且取代基可取代一个h也可以取代两个或多个h，若两个或多个h被取代，则取代基可相同也可不同。2.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于：在通式ⅰ中，所述饱和杂环为三元～二十元环；通式ⅰ中的两个-obf3m为邻位、间位、间隔2个原子或间隔超过两个原子；与-obf3m连接的原子为碳原子c。所述杂原子选自s、n、o、p、b或si；优选地，通式ⅰ中任意一个c上的h均可独立地被卤素取代；优选地，在通式ⅰ的两个-obf3m中，至少一个与非羰基碳的碳原子连接，该羰基碳包括-c＝o或-c＝s。3.根据权利要求2所述的电解质，其特征在于：所述取代基r选自h、卤素原子、羰基、酯基、醛基、醚氧基、醚硫基、＝o、＝s、硝基、氰基、氨基、酰胺、磺酰胺基、磺基烷、肼基、重氮基、烃基、杂烃基、环类取代基、盐类取代基以及这些基团中任意一个氢h被卤素原子取代后的基团；其中，所述酯基包括羧酸酯、碳酸酯、磺酸酯和磷酸酯；烃基包括烷基、烯基、炔基和烯炔基；杂烃基为含有至少一个非碳原子的烃基，该杂烃基包括杂烷基、杂烯基、杂炔基和杂烯炔基；所述非碳原子选自卤素、n、p、s、o、se、al、b和si；所述环类取代基包括三元～八元环以及至少由两个单环构成的多环；所述盐类取代基包括但不限于硫酸盐、磺酸盐、磺酰亚胺盐、碳酸盐、羧酸盐、硫醚盐、氧醚盐、氮盐、盐酸盐、硝酸盐、叠氮盐、硅酸盐、磷酸盐；优选地，所述羰基为酯基为-r
55
coor
56
、-r
55
ocor
56
、-r
55
so2or
56
、r
55
o-co-or
56
或氨基为＝n-r
21
、或-ch＝n-r
81
，酰胺为磺酰胺基为磺酰胺基为磺基烷为重氮基为-n＝n-r
16
，醚氧基为-r
31
or
32
，醚硫基为-r
31
sr
32
；其中，r2、r3、r
16
、r
21
、r
22
、r
23
、r
24
、r
25
、r
31
、r
32
、r
40
、r
41
、
r
42
、r
43
、r
44
、r
45
、r
46
、r
50
、r
51
、r
52
、r
55
、r
56
、r
57
、r
79
、r
80
、r
81
独立地为烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烯炔基、杂烯炔基或环，杂烷/烯/炔基为带有至少一个所述非碳原子的烷/烯/炔/烯炔基；且r2、r3、r
16
、r
21
、r
22
、r
23
、r
24
、r
25
、r
31
、r
40
、r
41
、r
42
、r
44
、r
45
、r
50
、r
55
、r
79
、r
80
、r
81
能够独立地为h或无；与n或o直接相连的基团还能够为金属离子。4.根据权利要求3所述的电解质，其特征在于：e1或e2选自无、羰基、酯基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、含有环状结构的基团、或＝n-r
6-，所述杂烯基包括含有碳碳双键c＝c的结构和含有碳氮双键c＝n的结构，r4、r5和r6独立地与权利要求3中的r2、r3中限定的种类一致。5.根据权利要求4所述的电解质，其特征在于：在通式ⅰ中，所述饱和杂环为三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、八元环、九元环、十元环、十二元环、十四元环、十六元环和十八元环；其中，三元环：含有一个杂原子；四元环：含有1个或2个杂原子；五元环：含有1个、2个、3个或4个杂原子；六元环：含有1个、2个、3个、4个、5个或6个杂原子；七、八、九元环：含有1个、2个、3个或4个杂原子；十、十二、十四元环：含有1个、2个、3个、4个或5个杂原子；十六、十八元环：含有1个、2个、3个、4个、5个或6个杂原子；优选所述饱和杂环为三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、八元环、十六元环和十八元环；每一个杂环中的任意一个所述杂原子独立地选自s、n、o、p、se、b或si。6.根据权利要求5所述的电解质，其特征在于：在通式ⅰ中，饱和杂环选自含有1个o、1个n或1个s的三元杂环，含有1个o、1个s、1个n、2个o、2个n或同时含有1个n和1个o的四元杂环，含有1个s、1个n、1个o、1个si、1个p、2个s、2个n、2个o、3个o、同时含有1个o和1个s、同时含有1个o和1个n、同时含有1个n和1个s、同时含有1个si和1个n、同时含有1个o和1个p、同时含有1个n和1个p、同时含有2个n和1个p、同时含有3个n和1个p、同时含有3个n和3个p、同时含有2个o和1个p或者同时含有2个o和1个si的五～八元杂环；含有1个o、1个s、1个n、3个n、4个o、4个s、4个n、5个o或5个s的十～十六元杂环，或者含有5个o、5个s、6个o、6个s或同时含有5个o和1个n的十八元杂环，在每一个杂环中，两个-obf3m直接或间接连接于任意一个或两个杂环的原子上；更优选地，所述饱和杂环包括但不限于：
以上所述的饱和杂环中，若某原子上含有h，则所有氢h均能够独立地被所述取代基取代或被e1、e2取代。7.根据权利要求6所述的电解质，其特征在于：所述通式ⅰ包括不限于以下化合物：在以上结构中，-obf3指-obf3m；每个环状结构中的e1和e2均独立地与权利要求1-6中任意一项所限定的一致；每个饱和杂环上的任意一个h均可独立地选自a1、a2、a3、a4或a5中的任意一个取代基，a1、a2、a3、a4或a5独立地选自取代基r中所限定的任意一个取代基。8.根据权利要求3-7中任意一项所述的电解质，其特征在于：在取代基a1、a2、a3、a4、a5或r中，所述卤素原子包括f、cl、br、i；r2、r3独立地为h或1-5个原子长度的烷基、杂烷基、烯基、杂烯基；r
21
、r
22
、r
23
、r
24
、r
25
、r
31
、r
32
、r
40
、r
41
、r
42
、r
43
、r
44
、r
45
、r
46
、r
50
、r
51
、r
52
、r
55
、r
56
、r
57
、r
79
、r
80
、r
81
独立地为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、
己基、庚基、壬基或癸基，且r2、r3、r
16
、r
21
、r
22
、r
23
、r
24
、r
25
、r
31
、r
40
、r
41
、r
42
、r
44
、r
45
、r
50
、r
55
、r
79
、r
80
、r
81
能够独立地为无或h，与n或o直接相连的基团还能够为金属离子；其中，酯基还能够选自-och2cooet或-ch2(ch2)6cooet；所述酰胺还能够选自r
46
还能够为n(ch2ch2ch2ch3)2；r
21
还能够为no2、2-甲基苯基、2,4-二甲基苯基、2-甲基-3-氯-苯基、3-三氟甲基苯基、ch2cooch3、环己烷、1,3-环己二烯、噻唑、或氟代甲苯基；r
32
还能够选自辛烷基、癸烷基、十八烷基或-o-(ch2)2ch(ch3)2；羰基还能够选自-co-ch(ch3)ch2ch(ch3)ch2ch3或-co-ch(ch3)ch2ch(ch3)ccl2ch2cl；重氮基为-n＝n-r
16
，r
16
为苯基或者连接有甲基、卤素原子或硝基的苯基；氰基选自-cn、-ch2cn、-sch2ch2cn、-n(ch3)ch2ch2cn或-ch2ch2cn；所述烷基包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基；杂烷基包括-ch2no2、-z1cf3、-ch2z1、-ch2z1ch3、-ch2ch2z1、-z1(ch2ch3)2、-ch2n(ch3)2、-ch2ch
2-o-no2、-ch2s-s-ch3、-co-ch2cl、-co-ch2br、-ch2z1ch(ch3)2、-coch2ch(ch3)2、-och2(ch2)6ch3、-ch2(ch3)z1ch3、-ch2(ch3)z1ch2ch3、-ch2ch2z1ch3、-ch2ch(ch3)z1ch3、-ch(ch3)ch2z1ch3、-ch2ch2z1ch2ch3、-ch2ch2ch2z1ch3、-ch2ch2ch2z1ch2ch3、-ch2ch(ch3)ch2z1ch3、、所述烯基包括：乙烯基、1-丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基、十三烯基、十四烯基、十五烯基、十六烯基、十七烯基、十八烯基、1,3-己二烯基、-c(ch3)＝ch2、-ch2ch＝ch(ch3)2、-ch2ch＝ch-ch2ch3、-c(ch3)＝ch2、所述杂烯基选自-n＝chch3、-och2ch＝ch2、-ch
2-ch＝ch-z1ch3、-ch＝chch
2-ch2z1ch3、-ch
2-ch＝ch-z1ch3；所述炔基包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基；杂炔基包括-c≡cch2ch2ch2z1ch2ch3、-c≡cch2z1ch2ch3、-c≡c-si(ch3)3；烯炔基包括-c≡cch＝chch3、-c≡cch2ch＝chch2z1ch3、-c≡cch2ch2ch＝chch3；所述环类取代基包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基和多环；其中：所述环丙基选自环丙烷基、环氧乙烷、环丁基选自环丁烷基、环丁杂烷基、环丁烯基、环丁杂烯基；所述环戊基选自环戊烷基、环戊烯基、环戊二烯基、吡咯基、二氢吡咯基、四氢吡咯基、呋喃基、二氢呋喃、四氢呋喃、噻吩、二氢噻吩、四氢噻吩、咪唑基、噻唑基、二氢噻唑基、四氢
噻唑基、异噻唑基、二氢异噻唑基、吡唑基、恶唑、二氢恶唑基、四氢恶唑基、异恶唑、二氢异恶唑基、三唑基、四唑基、恶唑基、三唑基、四唑基、所述环己基选自：苯基、吡啶、二氢吡啶、四氢吡啶、嘧啶、对二氮杂苯、环己烷基、环己烯基、1,3-环己二烯、1,4-环己二烯、哌啶、吡喃、二氢吡喃、四氢吡喃、吗啉、哌嗪、吡喃酮、哒嗪、吡嗪、三嗪、二氢嘧啶、四氢嘧啶、六氢嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪、二氢嘧啶、四氢嘧啶、六氢嘧啶、所述多环选自：联苯基、萘基、蒽基、菲基、醌基、芘基、苊基、咔唑基、吲哚基、异吲哚基、喹啉基、嘌呤基、碱基基、苯并恶唑、喹啉基、嘌呤基、碱基基、苯并恶唑、其中，此权利要求中的z1为-o-、-s-、-s-s-、其中，r
15
、r
90
、r
91
、r
92
独立地选自h、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、氟代甲基、氟代乙基、甲氧基、乙烯基、丙烯基或金属离子；所述环类取代基中的任意一个环上的任意一个带有h的原子上均能够独立地连接第一取代基，该第一取代基与以上任意一个权利要求所限定的取代基r一致；优选地，该第一取代基选自h、卤素原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、氟代甲基、氟代乙基、甲氧基、乙氧基、硝基、烯基、炔基、酯基、磺酸盐、磺基烷、酰胺基、氰基、醛基、-sch3、-cooch3、cooch2ch3、-ocf3、＝o、-co-n(ch3)2、r
10
选自甲基、乙基或丙基；所述环类取代基中的任意一个环结构中的任意一个带有h的原子均可独立地通过以下连接基团与所述的饱和杂环连接：单键、甲基、乙基、丙基、丁基、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、丙炔、-coo-、-coch
2-、cooch2ch
2-、-ch2och
2-、-ch2och2ch
2-、-och2ch2o-、-och
2-、-och2ch
2-、-n＝n-、-s-、-s-s-、-o-、-ch＝ch-coo-ch2ch
2-、-ch2ooc-、-ch＝ch-co-、-ch2n(ch3)ch
2-、r
14
选自h、甲基、乙基或丙基；r
98
、r
99
独立地为烷基或环；r
47
、r
93
、r
97
独立地选自所述连接基团；r
47
、r
93
、r
97
独立地选自或所述连
接基团中的任意一种，r
83
选自烃基、杂烃基、环或金属阳离子。9.根据权利要求7所述的电解质，其特征在于：e1或e2选自无、羰基、酯基、-ch
2-、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、环戊基、环己基、环庚基、1,3-己二烯基、-c＝n-、-c(ch3)
2-、-ch(ch3)-、-ch(cf3)-、-c(cf3)
2-、-och
2-、-och2ch
2-、-och2ch2ch
2-、-ch2z
’1ch
2-、-ch2co-、-ch2ch2co-、-ch2ch2ch2co-、-ch＝ch-co-、-och2ch2ch2co-、＝n-ch
2-co-、-z
’1ch2co-、-z
’1ch2ch2co-、-z
’1ch2ch2ch2co-、-z
’1ch2ch2ch2ch2co-、-cooch2ch
2-、-o-ch2(ch2)4ch
2-、-ch2(ch2)5co-、-n＝c(ch3)-、-o-(ch2)
6-、-ch2ch2ch(ch3)-、-ch2(ch3)z
’1ch
2-、-ch2(ch3)z
’1ch(ch3)-、-ch2ch2z
’1ch
2-、-ch2ch(ch3)z
’1ch
2-、-ch(ch3)ch2z
’1ch
2-、-ch2ch2z
’1ch2ch
2-、、其中，此权利要求中的z
’1为-o-、-s-、-s-s-、其中，r
11
为h、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、乙氧基或甲氧基，且该r
11
中的任意一个氢h均可被f或cl取代；r
98
、r
99
独立地为烷基或环；r
13
、r
96
独立地选自h、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、环丙烷基、环戊烷基、环己烷基、硝基、己烷基、噻唑、-ch(ch3)2、-ch2ch(ch3)2、-ch2ch2no3、-ch2ch2ch(ch3)2、吡咯基、其中，r8、r
12
独立地为无、卤素、甲基、三氟甲基或硝基，吡咯、噻唑和苯环上可连接r8中的任意一个取代基，r9为无、亚甲基、-ch(ch3)-ph；r
17
、r
18
、r
85
、r
94
、r
95
独立地与所述第一取代基中所限定的类型一致，优选无、烷基、卤素原子、氟代烷基、甲氧基、硝基、醛基、酮基、酯基或-ch
2-n(ch3)2。10.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于：所述通式ⅰ的m包括na

、k

、li

、mg
2
或ca
2
，优选na

、k

或li

；优选地，所述通式ⅰ为：权利要求1-9中任意一项所述的任意一个通式ⅰ中所有c上的h全部或部分被卤素取代后的化合物，优选f取代。11.一种根据权利要求1-10中任意一项所述的电解质的制备方法，其特征在于：该方法为含有两个-oh的饱和杂环类二元结构、三氟化硼类化合物和m源反应得到产物，即含有两个-obf3m的饱和杂环结构。12.一种权利要求1-10中任意一项所述的含有饱和杂环类的电解质在二次电池中的应用，其特征在于：所述应用为：所述电解质既能够作为锂/钠盐应用也能够作为添加剂应用；优选地，所述应用包括在液态电解液、固态电解质、电解质复合膜或凝胶电解质中的应
用，所述液态电解液、固态电解质、电解质复合膜或凝胶电解质均独立地包括权利要求1-10中任意一项所述的含有饱和杂环类的电解质；优选地，所述应用还包括作为电池或电池组的应用，所述电池包括权利要求1-10中任意一项所述的含有饱和杂环类的电解质以及正极、负极、隔膜和封装外壳；所述电池组包括所述电池。

技术总结
本发明涉及一种含有饱和杂环类电解质及其制备和应用，所述电解质包括以下通式I所表示的三氟化硼盐：其中，代表环上含有至少一个杂原子的饱和杂环；所述杂原子选自S、N、O、P、Se、Ca、Al、B或Si；M为金属阳离子；E1、E2独立地为无、基团、链式结构或含有环的结构；R为取代基，代表环上任意一个H都可以被取代基取代，且取代基可取代一个H也可以取代两个或多个H，若两个或多个H被取代，则取代基可相同也可不同。本申请中的电解质创造性的将两个-OBF3M复合于一个化合物中，其既可作为电解质盐又可作为添加剂，效果佳。效果佳。效果佳。效果佳。


技术研发人员：俞会根 杨萌
受保护的技术使用者：北京卫蓝新能源科技有限公司
技术研发日：2020.09.09
技术公布日：2022/3/25