氟化溶剂组合物、全氟电解液及锂离子电池

技术特征：
1.一种氟化溶剂组合物，其特征在于，包括：氟化羧酸酯、氟代醚；所述氟化羧酸酯具有以下结构式：式(1)中，r1、r2分别独立地选自c1-c10氟代烷基、c1-c10烷基、c6-c30氟代芳基、c6-c30芳基，且r1和r2的至少之一选自c1-c10氟代烷基或c6-c30氟代芳基；所述氟代醚选自结构式(2)的非环状氟代单醚：式(2)中，r3和r4分别独立地选自c1-c10氟代烷基、c1-c10烷基，r3和r4中至少一个基团为氟代烷基。2.根据权利要求1所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，所述氟代醚和所述氟代羧酸酯的体积比为1:1～4。3.根据权利要求1所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，所述氟代醚和所述氟化羧酸酯的体积比为1:1～3。4.根据权利要求1所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，所述氟化羧酸酯的r1、r2的c1-c10烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、3,3-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基；和/或所述氟化羧酸酯的r1、r2的c1-c10氟代烷基选自含有一个或多个f取代基的甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、3,3-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基；和/或所述氟化羧酸酯的r1、r2的c6-c30芳基选自苯基、1-萘基、2-萘基、蒽基、菲基、甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基、丁基苯基、茚满基、四氢萘基、苯并咪唑啉基、色烯基、色满基、苯并二噁烷基、苯并间二氧杂环戊二烯基、二氢吲哚基；和/或所述氟化羧酸酯的r1、r2的c6-c30氟代芳基选自含有一个或多个f取代基的苯基、1-萘基、2-萘基、蒽基、菲基、甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基、异丙基苯基、丁基苯基、异丁基苯基、仲丁基苯基、叔丁基苯基、茚满基、四氢萘基、苯并咪唑啉基、色烯基、色满基、苯并二噁烷基、苯并间二氧杂环戊二烯基、二氢吲哚基；和/或所述氟代醚的r3和r4的c2-c10烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、己基、异己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基；和/或所述氟代醚的r3和r4的c2-c10氟代烷基为c2-c10烷基的至少1个h原子被f原子所取代。5.根据权利要求4所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，所述氟化羧酸酯的r1和r2分别独立地选自甲基、乙基、一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、1,1-二氟乙基、三氟乙基，且r1和r2的至少之一选自一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、1,1-二氟乙基、三氟乙基。
6.根据权利要求4所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，所述氟代醚的r3和r4分别独立地选自甲基、乙基、丙基丁基、正戊基、正己基、1,1-二氟乙基、1,1,2,2-氟代乙基、2,2,3,3-四氟丙基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟异丁基，且r3和r4的至少之一选自1,1-二氟乙基、1,1,2,2-氟代乙基、2,2,3,3-四氟丙基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟异丁基。7.根据权利要求1至6任一项所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，还包括氟化添加剂，所述氟化添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、三氟乙基碳酸甲酯、三氟乙基碳酸乙酯中的一种或其组合。8.根据权利要求7所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，所述氟化添加剂与所述氟代醚的体积比为1:1～6。9.根据权利要求7所述的氟化溶剂组合物，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯选自氟代碳酸乙烯酯。10.一种全氟电解液，其特征在于，包括锂盐，以及如权利要求7-9任一项所述的氟化溶剂组合物。11.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述氟化羧酸酯与锂盐的摩尔比为1～8:1。12.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述氟化羧酸酯与锂盐的摩尔比为1.5～3:1。13.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述锂盐的浓度为0.5～8mol/l。14.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述锂盐的浓度优选为1～6mol/l。15.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、硝酸锂中的一种或其组合。16.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯的质量分数占电解液总质量的5wt％～40wt％。17.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯的质量分数占电解液总质量的10wt％～20wt％。18.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述氟代醚的体积分数占电解液总体积的5％～60％。19.根据权利要求10所述的全氟电解液，其特征在于，所述氟代醚的体积分数占电解液总体积的20％～50％。20.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求10至19任一项所述的全氟电解液。

技术总结
本申请公开了氟化溶剂组合物、全氟电解液及锂离子电池。组合物包括氟化羧酸酯、氟代醚；氟化羧酸酯具有结构式：式(1)中，R1、R2分别独立地选自C1-C10氟代烷基、C1-C10烷基、C6-C30氟代芳基、C6-C30芳基，且R1和R2的至少之一选自C1-C10氟代烷基或C6-C30氟代芳基；氟代醚选自结构式(2)的非环状氟代单醚：式(2)中，R3和R4分别独立地选自C1-C10氟代烷基、C1-C10烷基，R3和R4中的至少一个基团为氟代烷基。氟化溶剂组合物通过氟化羧酸酯与锂盐形成稳定的锂离子溶剂化结构，通过氟代醚降低电解液粘度，提升电极和隔膜的浸润性。氟化溶剂组合物会产生氟自由基F﹒捕获有机溶剂分解形成的有害自由基，终止链式反应，解决现有的电池易燃导致热失控甚至爆炸的问题。致热失控甚至爆炸的问题。致热失控甚至爆炸的问题。


技术研发人员：黄佳琦 杨毅 闫崇 徐磊
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/2/3