電解液用阻燃添加劑及阻燃型鋰離子電池電解液的製作方法

2023-09-13 17:45:00

電解液用阻燃添加劑及阻燃型鋰離子電池電解液的製作方法
【專利摘要】本發明屬於電池材料的【技術領域】，具體為一種電解液用阻燃添加劑及阻燃型鋰離子電池電解液。本發明的阻燃添加劑選自以下的化合物中的至少一種，阻燃添加劑的結構通式如（Ⅰ）所示：其中，R任選自烷基、烷氧基、滷代烷基、滷代烷氧基、滷代烯烴基、苯基、聯苯基、滷代苯基、滷代聯苯、烷基矽、烷氧基矽、烷基磷酸酯、烷氧基硼、醯胺基中的一種，其中：滷素為F、Cl或Br，滷代為部分取代或全取代。應用此阻燃添加劑的電解液具有低粘度,低毒,較寬的電化學窗口和溫度範圍,同時具有高效阻燃效果；採用這種電解液的鋰電池不僅具有良好的電化學性能，且安全性大幅提高，具有更廣的應用市場。
【專利說明】電解液用阻燃添加劑及阻燃型鋰離子電池電解液
【技術領域】
[0001]本發明屬於電池材料的【技術領域】，具體為一種電解液用阻燃添加劑及阻燃型鋰離子電池電解液。
【背景技術】
[0002]隨著信息技術的飛速發展，可攜式電子設備日益普及，對於高比能量電池的需求逐年增加。鋰電池具有高電壓、低自放電率、高能量密度等顯著優點，正逐步取代傳統電池不斷擴展應用領域和市場份額。
[0003]然而，鋰電池存在的安全性隱患一直是應用關心的首要問題。目前鋰電池使用的電解液為易燃的碳酸酯(醚)的混合溶劑體系，當在過充，短路，受熱等濫用的條件下，電池可能點火，燃燒或爆炸，引發不安全事故。
[0004]為了改善鋰電池的安全性，美國專利US6，589，697，US6, 924，061, US6, 589，697報導了以磷酸三甲酯(TMP )，磷酸三苯酯(TPP )，磷酸三丁酯(TBP )，三氟乙基磷酸酯(TFFP )等磷酸酯或氟代醚或者酯作為電解液添加劑，以降低電解液的可燃性。這些添加劑大都具有高粘度，高的凝固點，低的鋰鹽溶解度，較低阻燃效率，作為添加劑用量受限。當這類添加劑用量過多時對電池性能特別是負極影響很大。因此，需要發展新型高阻燃性、電化學兼容性好的鋰離子電池電解質溶液。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種電解液用阻燃添加劑及阻燃型鋰離子電池電解液，此電解液具有低粘度，低毒，較寬的電化學窗口和溫度範圍，同時具有高效阻燃效果；採用這種電解液的鋰電池不僅具有良好的電化學性能，且安全性大幅提高，具有更廣的應用市場。
``[0006]本發明採用的具體技術方案是:
[0007]—種電解液用阻燃添加劑，其特徵在於，所述的阻燃添加劑選自以下的化合物中的至少一種，阻燃添加劑的結構通式如(I )所示:
[0008]
【權利要求】
1.一種電解液用阻燃添加劑，其特徵在於，所述的阻燃添加劑選自以下的化合物中的至少一種，阻燃添加劑的結構通式如(I )所示:
2.一種阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於:該電解液由四類成份組成:(A)鋰鹽，(B)碳酸酯類和/或醚類有機溶劑，(C)阻燃添加劑和⑶其他功能添加劑； 其中，(A)鋰鹽在此電解液中的摩爾濃度範圍是:0.001-2摩爾/升； (C)阻燃添加劑在此電解液中所佔的質量比例範圍是:0.1% -50% ; (D)其他功能添加劑在此電解液中的摩爾濃度範圍是:0-0.5摩爾/升； 所述的(C)阻燃添加劑選自以下的化合物中的至少一種，(C)的結構通式如(I)所示:

3.根據權利要求2所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的(C)阻燃添加劑為氟磺醯基二氟乙酸甲酯，結構是如式II，

4.根據權利要求2所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的(A)鋰鹽可以是具有如下分子式的化合物中的一種或幾種的混合物=LiClO4, LiTFSI, LiBF4, LiPF6,LiN(SO2CF3)2, LiFSI, LiBOB, LiSO3CF30
5.根據權利要求2所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的(B)碳酸酯類有機溶劑為環狀碳酸酯類和/或鏈狀碳酸酯類化合物。
6.根據權利要求5所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的醚類有機溶劑選自四氫呋喃(THF)、2-甲基四氫呋喃(2-Methyl-THF)、l，3-二氧環戊烷(D0L)、二甲氧基甲烷(DMM)、1，2-二甲氧基乙烷(DME)和二甘醇二甲醚(dimethyl carbitol)中的一種或幾種的混合物。
7.根據權利要求5所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的環狀碳酸酯類化合物優選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、Y-丁內酯(GBL)和碳酸亞丁酯(BC)中的一種或幾種的混合物。
8.根據權利要求5所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的鏈狀碳酸酯類化合物優選自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)、以及碳數為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一種或幾種的混合物。
9.根據權利要求2所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的(D)其他功能添加劑可以是下列化合物中的一種或幾種的混合物:聯苯(BP)，碳酸亞乙烯酯(VC)，碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)，1、3_丙磺酸內酯(PS)，1、4-丁磺酸內酯(BS)，1、3-(1_丙烯)磺內酯(PST)，亞硫酸乙烯酯(ESI)，硫酸乙烯酯(ESA)，環己基苯(CHB)，叔丁基苯(TBB)，叔戊基苯(TPB)和丁二氰(SN)。
10.根據權利要求2所述的阻燃型鋰離子電池電解液應用於鋰一次電池、鋰二次電池以及鋰離子電池中。`
【文檔編號】H01M10/0567GK103633368SQ201310516767
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】李立飛, 馮金奎, 王吉峰, 任海, 趙志華, 劉永, 張修濤 申請人:山東海容電源材料有限公司