一种含有联环类盐的电解质及其制备和应用的制作方法

技术特征：
1.一种含有联环类盐的电解质，其特征在于：所述电解质包括以下通式i所表示的联环类三氟化硼盐：在以上通式ⅰ中，r和r1代表环，该环包括单环和由至少两个单环构成的多环；e8为无、含有至少一个原子的链或含有环类的结构；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’和r1’
独立地为取代基，代表所述环r和r1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所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：在通式ⅰ中，所述e8通过单键或双键与r和r1连接；优选地，所述单环为三元～二十元环，且该单环包括饱和碳环、饱和杂环、不饱和碳环、不饱和杂环或芳香环；杂环为含有至少一个杂原子的环，该杂原子选自o、n、p、si、se、b或s；所述多环包括并环、桥环、螺环、同时含有前述三种多环中的至少两种的环；所述并环为2个以上单环并合在一起，所并合的两个环中，一个环上相邻两个原子与另一个环的相邻两个原子共用；所述桥环为共用两个以上原子的多环结构；所述螺环为相邻两个单环共用一个原子；优选地，在通式ⅰ中，与所述-obf3m连接的原子为碳原子c；优选地，所述通式ⅰ中任意一个c上的h均可独立地被卤素取代。3.根据权利要求2所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：所述取代基r’和r1’
独立地包括h、卤素原子、醚氧基、醚硫基、硝基、氰基、含c＝o取代基、含有o＝s＝o取代基、含n取代基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烯炔基、杂烯炔基、＝o、＝s、盐类取代基、环状取代基以及这些基团中任意一个c上的h被卤素原子取代后的基团；其中，所述环状取代基包括三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、八元环和同时含有两个或两个以上环结构的多环取代基；r5、r6独立地为h、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基；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、醚盐、氮盐、硅酸盐、磷酸盐、盐酸盐、硝酸盐、叠氮盐；杂烷/烯/炔/烯炔基为含有至少一个非碳原子的烷/烯/炔/烯炔基，所述非碳原子包括卤素、o、n、p、si、se、b、ca或s；以上各个取代基的原子上能够选择性连接第一取代基。4.根据权利要求3所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：e1或e2独立地选自无、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-r7’-
；e8为无、醚氧基、醚硫基、羰基、酯基、磷酸基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基或环类基团，所述环类基团包括和-r
52-r
51-r
53-，r
51
为第一单环、第一并环或第一联环，其中第一联环
中含有至少两个单环，相邻单环之间通过单键连接或通过至少含有一个原子的链连接，r
51
和r
53
独立地为无或至少含有一个原子的链；代表第二单环或第二并环，r
50
代表第二单环或第二并环中的一个原子，该原子上含有两个分别与r和r1连接的连接键；其中，所述杂烯基中的双键包括含有碳碳双键c＝c的结构和含有碳氮双键c＝n的结构，r5’
、r6’
和r7’
独立地与权利要求3中的r5、r6中限定的种类一致；e8上可选择连接第二取代基。5.根据权利要求4所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：所述单环包括饱和碳环、饱和杂环、不饱和碳环和不饱和杂环，且该单环为三元环、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、十六元环或十八元环；其中，三元不饱和碳环包括含有1个双键的碳环；三元饱和杂环包括含有1个或2个杂原子的饱和环；三元不饱和杂环包括含有1个双键且同时含有1个或2个杂原子；四元不饱和碳环包括含有1个双键或2个双键的碳环，且若为2个双键，其为非相邻设置；四元饱和杂环包括含有1个或2个杂原子的饱和环；四元不饱和杂环为含有1个或2个双键，且同时含有1个或2个杂原子的四元环；五元不饱和碳环包括含有1个双键或2个双键的碳环，且若为2个双键，其为非相邻设置；五元饱和杂环包括含有1个、2个、3个或4个杂原子的饱和环；五元不饱和杂环为含有1个或2个双键，且同时含有1个、2个、3个或4个杂原子的五元环；六元不饱和碳环包括含有1个、2个或3个双键的碳环，且若为2个或3个双键，两两之间为非相邻设置；六元饱和杂环包括含有1个、2个、3个或4个杂原子的饱和环；六元不饱和杂环为含有1个、2个或3个双键，且同时含有1个、2个、3个、4个、5个或6个杂原子的六元环；七元不饱和碳环包括含有1个、2个或3个双键的碳环，且若为2个或3个双键，两两之间为非相邻设置；七元饱和杂环包括含有1个、2个、3个或4个杂原子的饱和环；七元不饱和杂环为含有1个、2个或3个双键，且同时含有1个、2个、3个或4个杂原子的七元环；八元不饱和碳环包括含有1个、2个、3个或4个双键的碳环，且若为2个或以上的双键，两两之间为非相邻设置；八元饱和杂环包括含有1个、2个、3个或4个杂原子的饱和环；八元不饱和杂环为含有1个、2个、3个或4个双键，且同时含有1个、2个、3个或4个杂原子的八元环；九元不饱和碳环包括含有1个、2个、3个或4个双键的碳环，且若为2个或以上的双键，两两之间为非相邻设置；九元饱和杂环包括含有1个、2个、3个或4个杂原子的饱和环；九元不饱和杂环为含有1个、2个、3个或4个双键，且同时含有1个、2个、3个或4个杂原子的九元环；十元不饱和碳环包括含有1个、2个、3个或4个双键的碳环，且若为2个或以上的双键，两两之间为非相邻设置；十元饱和杂环包括含有1个、2个、3个或4个杂原子的饱和环；十元不饱和杂环为含有1个、2个、3个或4个双键，且同时含有1个、2个、3个或4个杂原子的十元环；十二元环、十四元环、十六元环、十八元环均独立地包括饱和碳环、含有1个、2个、3个、4个、5个或6个杂原子的饱和杂环以及不饱和杂环，该不饱和杂环为含有1个、2个、3个、4个、5个或6个杂原子，且同时含有1个、2个、3个、4个、5个或6个不饱和键的环；所述多环即为由2～5个以上所限定的单环组合而成；任意一个所述单环或多环上均连
接有所述取代基r’或r1’
；杂环上的任意一个杂原子独立地选自o、n、p、si、b或s；6.根据权利要求5所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：所述单环包括但不限于以下环：环丙烷、环丙烯、环氧乙烷、环硫乙烷、环氮乙烷、环丁烷、以下环：环丙烷、环丙烯、环氧乙烷、环硫乙烷、环氮乙烷、环丁烷、环丁烯、环丁二烯、环戊烷、环戊烯、环戊二烯、呋喃、二氢呋喃、四氢呋喃、噻吩、二氢噻吩、四氢噻吩、吡咯、二氢吡咯、四氢吡咯、咪唑、二氢咪唑、吡唑、噻唑、二氢噻唑、四氢噻唑、异噻唑、二氢异噻唑、四氢异噻唑、恶唑、二氢恶唑、四氢恶唑、异恶唑、二氢异恶唑、四氢异恶唑、三唑、二氢三唑、四唑、噻二唑、环己烷、环己烯、环己二烯、苯环、嘧啶、1,3-二氢吡、1,4-二氢吡啶、四氢吡啶、1,2,3,4-四氢嘧啶、二氢嘧啶、四氢嘧啶、六氢嘧啶、吡嗪、二氢吡嗪、四氢吡嗪、哒嗪、二氢哒嗪、四氢哒嗪、三嗪、二氢三嗪、四氢三嗪、吡喃、二氢吡喃、四氢吡喃、哌啶、硫吡喃、二氢硫吡喃、四氢硫吡喃、二噻烷、1,2-二噻烷、[1,3]恶唑烷、对二氮杂苯、二恶烷、吗啉、哌嗪、吡喃酮、环庚烷、环庚烯、二氧环庚烷、环辛烷、环壬烷、环壬三烯、环十二烷、1,5,9三氮环十二烷、壬三烯、环十二烷、1,5,9三氮环十二烷、壬三烯、环十二烷、1,5,9三氮环十二烷、或18-冠醚；优选地，所述单环选自以下环：环丙烷、环丙烯、环氧乙烷、环丁烷、环丁烯、环戊烷、环戊烯、环戊二烯、吡咯、二氢吡咯、四氢吡咯、呋喃、二氢呋喃、四氢呋喃、噻吩、二氢噻吩、四氢噻吩、咪唑、吡唑、噻唑、二氢噻唑、恶唑、二氢恶唑、异恶唑、二氢异恶唑、三唑、二氢三唑、四唑、苯环、吡啶、二氢吡啶、四氢吡啶、嘧啶、吡嗪、哒嗪、对二氮杂苯、三嗪、环己烷、二恶烷、环己烯、1,3-环己二烯、1,4-环己二烯、哌啶、吡喃、二氢吡喃、四氢吡喃、二氢硫吡喃、四氢硫吡喃、二噻烷、1,2-二噻烷、[1,3]恶唑烷、吗啉、哌嗪、吡喃酮、二氢嘧啶、四氢嘧啶、六氢嘧啶、环庚烷、环氧己烷、环庚烯、1,3-环庚烯、1,3,5-环庚烯、环辛烷、环壬烷、环壬三烯、环十二烷、1,5,9三氮环十二烷、
所述多环是由以上所述单环构成。7.根据权利要求6所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：对于所述的通式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、e2均独立地与权利要求1-6中任意一项中所限定的e1和e2类型一致；每个环状结构中的e8均独立地与权利要求1-6中任意一项中所限定的e8一致；每个环状结构中的a、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7或a8均独立地与所述取代基r’或r1’
中限定的类型一致，每个环上的任意一个h均可独立地被所述取代基r’或r1’
中的任意一个取代基取代。8.根据权利要求7所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：所述取代基a、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、r’或r1’
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、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烯炔基、杂烯炔基、三元环、四元环、五元环、六元环、七元环、同时含有两个或两个以上环结构的多环取代基以及所述盐类取代基；其中，酯基包括碳酸酯、羧酸酯、磺酸酯和磷酸酯；优选地，在取代基a、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、r’或r1’
中，卤素原子包括f、cl、br、i，羰基为-r
10
cor
11
，酯基为-r
12
coor
13
、-r
12
ocor
17
、-r
12
so3r
13
、r
12
o-co-or
13
或醚氧基为-r
14
or
15
，醚硫基为-r
14
sr
15
，氨基为＝n-r
20
、或-ch＝n-r
24
，酰胺为磺酰胺基为磺酰胺基为磺基烷为-r
18
so2r
19
，重氮基为-n＝n-r
38
，环状取代基包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基和多环类取代基；其中，r5、r6、r
10
、r
11
、r
12
、r
13
、r
14
、r
15
、r
16
、r
17
、r
18
、r
19
、r
20
、r
21
、r
22
、r
23
、r
24
、r
25
、r
26
、r
27
、r
28
、r
29
、r
30
、r
31
、r
32
、r
33
、r
34
、r
35
独立地为c
1-10
烷基、c
1-10
杂烷基、c
1-10
烯基或c
1-10
杂烯基，杂烷基或杂烯基为带有至少一个杂原子的烷基或烯基；r
13
、r
15
、r
16
、r
20
、r
22
、r
24
、r
26
、r
30
、r
31
、r
35
还能够独立地为金属离子，r5、r6、r
10
、r
12
、r
14
、r
18
、r
20
、r
21
、r
22
、r
23
、r
24
、r
25
、r
26
、r
27
、r
29
、r
30
、r
31
、r
32
、r
33
、r
35
可独立地为h或无，r
38
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；
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、c
11-18
烷基；杂烷基选自-ch2(ch3)z1ch3、-ch2(ch3)z1ch2ch3、-ch2ch2z1ch3、-ch2ch(ch3)z1ch3、-ch(ch3)ch2z1ch3、-ch2ch2z1ch2ch3、-ch2ch(ch3)z1ch2ch3、-ch(ch3)ch2z1ch2ch3、-ch(ch3)ch2z1ch2ch2ch3、-ch2ch2ch2z1ch3、-ch2ch2ch2z1ch2ch3、-ch2ch(ch3)ch2z1ch3、-ch2ch2ch(ch3)z1ch3、-ch2z1、-ch2z1ch3、-ch2ch2z1、-z1(ch2ch3)2、-ch2n(ch3)2、-ch2z1ch(ch3)2、-ch2ch
2-o-no2、-ch2s-s-ch3、-co-ch
2-cl、-coch2ch(ch3)2、-och2(ch2)6ch3、-si(ch3)3、-cf3、-ch2no2、-z1cf3、、烯基选自乙烯基、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、1,3-己二烯基、-c(ch3)＝ch2、-c(ch3)2ch＝ch2、-ch2ch＝c(ch3)2、-ch2ch＝ch-ch2ch3、-ch2ch＝c(ch3)ch2ch2ch＝c(ch3)2、-c(ch3)＝ch2、、杂烯基选自-n＝c＝s、-n＝chch3、-och＝ch2、-och2ch＝ch2、-ch
2-ch＝ch-z1ch3、-ch＝chch
2-ch2z1ch3、炔基和杂炔基为：乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、-c≡cch2ch2ch2z1ch2ch3、-c≡cch2z1ch2ch3、-c≡c-si(ch3)3；烯炔基选自-c≡cch＝chch3、-c≡cch2ch2ch＝chch3；所述环类取代基选自环丙烷基、环氧乙烷、环丁烷基、环丁杂烷基、环丁烯基、环丁杂烯基、苯基、吡啶、嘧啶、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、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、1,3-二氧环戊烷、三唑基、环己烷基、环己烯基、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、二氢吡啶、四氢吡啶、二氢嘧啶、四氢嘧啶、六氢嘧啶、联苯基、萘基、蒽基、菲基、醌基、咔唑基、吲哚基、异吲哚基、喹啉基、嘌呤基、碱基基、苯并恶唑、对二氮杂苯、芘基、苊基、唑、对二氮杂苯、芘基、苊基、
其中，本权利要求中的z1为-o-、-s-、-s-s、-n＝n-、r
36
、r
37
、r
38
、r
43
、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均能够独立地通过以下任意一个连接基团与被取代的联环连接：-ch
2-、-ch2ch
2-、-ch(ch3)-、丙基、丁基、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、丙炔、-coo-、-co-、-so
2-、-n＝n-、-o-、-och
2-、-och2ch
2-、-ch2och
2-、-coch
2-、-ch2och2ch
2-、-och2ch2o-、-cooch2ch
2-、-s-、-s-s-、-ch2ooc-、-ch＝ch-co-、-cooch2ococh
2-、或单键；r
42
选自h、甲基、乙基或丙基；r
47
、r
93
、r
97
独立地选自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；上述环类取代基中的任意一个环上的任意一个带有h的原子上均可选择连接所述第一取代基；该第一取代基与所述取代基r’或r1’
所限定的种类一致；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、-n(ch3)2、-con(ch3)2、-so2ch3或-so2ch2ch3。9.根据权利要求8所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：e1或e2选自无、羰基-co-、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、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、环己基、环戊基、1,3-己二烯基、-c＝n-、-c(ch3)
2-、-ch(ch3)-、-ch(cf3)-、-c(cf3)
2-、-ch2ch2ch(ch3)-、-ch2(ch2)
4-ch(ch3)-、-z1ch
2-、-z1ch2ch
2-、-z1ch2ch2ch
2-、-ch2co-、-ch2ch2co-、-ch2ch2ch2co-、-ch＝ch-co-、-och2ch2ch2co-、＝chch
2-、＝n-ch
2-co-、-z1ch2co-、-z1ch2ch2co-、-z1ch2ch2ch2co-、-z1ch2ch2ch2ch2co-、-cooch2ch
2-、-o-ch2(ch2)4ch
2-、-ch2(ch2)5co-、-n＝c(ch3)-、chch3、、-ch2ch＝chch2ch2co-、-ch2ch＝chch2ch2ch2co-、-ch2z1ch
2-、-ch2(ch3)z1ch
2-、-ch2(ch3)z1ch(ch3)-、-ch2ch2z1ch
2-、-ch2ch(ch3)z1ch
2-、-ch(ch3)ch2z1ch
2-、-ch2ch2z1ch2ch
2-、-ch2ch(ch3)z1ch2ch
2-、-ch(ch3)ch2z1ch2ch
2-、-z1ch2(ch2)
3-、-ch2ch2ch2z1ch
2-、-ch2ch(ch3)ch2z1ch
2-、-ch2ch2ch(ch3)z1ch
2-、-ch2ch2ch2z1ch2ch
2-、-ch2z1ch2(ch2)
4-、-ch2ch＝ch-ch2ch
2-、-ch
2-ch＝ch-z1ch
2-、-ch2ch＝c(ch3)ch2ch2co-、-o-ch
2-ch
2-o-ch
2-ch
2-、
e8选自无、-ch
2-、-ch2ch
2-、-c(ch3)
2-、-c(cf3)
2-、-ch(ch3)-、-ch(ch3)ch(ch3)-、-ch(et)ch(et)-、＝ch-ch＝、-ch2ch(ch3)-、-co-、-o-、coo-、-och2o-、-coch＝ch-、-ch＝n-n＝ch-、-ch＝chcoch2coch＝ch-、-s-、-s-s-、其中，此权利要求中的z1为-o-、-s-、-s-s-、-coo-、r3选自h、烷基、杂烷基、环烷基、杂环、硝基、其中，r4、r7和r8独立地为无、卤素、硝基、甲基、三氟甲基，r9为无、亚甲基、亚乙基、-ch(ch3)-。10.根据权利要求1所述的含有联环类盐的电解质，其特征在于：所述通式ⅰ为锂盐、钾盐、钠盐、钙盐或镁盐，优选锂盐、钾盐或钠盐；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中的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的联环类二元结构、三氟化硼类化合物和m源反应得到产物，即含有两个-obf3m的联环类三氟化硼结构。12.一种权利要求1-10中任意一项所述的含有联环类盐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联环类盐的电解质；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联环类盐的电解质以及正极、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联环类盐的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，在通式Ⅰ中，R和R1代表环，该环包括单环和由至少两个单环构成的多环；E8为无、含有至少一个原子的链或含有环类的结构；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’和R1’


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