一种电解液阻燃添加剂、锂电池电解液及其锂电池制造技术

本发明专利技术属于电化工储能技术领域，特别涉及一种电解液阻燃添加剂。该电解液阻燃添加剂的分子式如下：其中，R1、R2、R3和R4中至少有一个官能团为卤代烃基、磺酸酯基、磷酸酯基、聚氨酯基或硅烷基。本发明专利技术利用多类型具有阻燃特性的官能团实现高效阻燃。本发明专利技术还提供了一种锂电池电解液及其锂电池。锂电池。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液阻燃添加剂、锂电池电解液及其锂电池


[0001]本专利技术属于电化工储能
，特别涉及一种电解液阻燃添加剂、锂电池电解液及其锂电池。

技术介绍

[0002]电化学储能是可再生能源、智能电网的重要支撑技术之一。其中锂离子电池由于具有能量密度高、使用寿命长、稳定性好等优点，已经成为电化学储能领域最具有发展潜力的储能电池。但随着单体电池容量及能量密度持续提升，其安全性能也越发受到考验。
[0003]目前商业化的电池广泛采用易挥发、易燃、易爆的有机电解液，存在一定的安全隐患，在电池被加热、过充、穿刺等滥用情况下存在较大的热失控风险。因此，向电解液中加入阻燃添加剂来明显降低或消除二次电池的热失控风险具有重要而现实的意义。
[0004]目前已有些文章和专利报道了一些阻燃型的添加剂，主要由有机磷系阻燃添加剂、有机卤素阻燃添加剂。这些电解液阻燃添加剂功能较为单一，不能实现多途径阻燃，且会降低电性能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了以下技术方案。
[0006]一种电解液阻燃添加剂，该电解液阻燃添加剂的分子式如下：
[0007][0008]其中，R1、R2、R3和R4中至少有一个官能团为卤代烃基、磺酸酯基、磷酸酯基、聚氨酯基或硅烷基。
[0009]在上述的电解液阻燃添加剂中，在所述的R1和R2中，其中一个官能团为卤代烃，另一个官能团为卤代烃基、磺酸酯基、磷酸酯基、聚氨酯基或硅烷基。
[0010]在上述的电解液阻燃添加剂中，在所述的在所述的R1和R2中，其中一个官能团为CF3，另一个官能团为卤代烃、磺酸酯、磷酸酯、聚氨酯或硅烷。
[0011]在上述的电解液阻燃添加剂中，在所述的R1和R2中，其中一个官能团为CF3，另一个官能团为CF3、CCl3、CH2SO3F、CH2PO(OCF3)2或CH2OSi(OCF3)3。
[0012]在上述的电解液阻燃添加剂中，所述的R3和R4为H、烯烃基、磺酸酯基或卤代烃基中的其中一种。
[0013]在上述的电解液阻燃添加剂中，所述的R3和R4为H、乙烯基、CH2SO3F或CF3中的其中一种。
[0014]在上述的电解液阻燃添加剂中，所述的R1为CF3，R2为CF3，R3为H，R4为H，
[0015]或，所述的R1为CF3，R2为CCl3，R3为H，R4为H，
[0016]或，所述的R1为CF3，R2为CH2SO3F，R3为H，R4为H，
[0017]或，所述的R1为CF3，R2为CF3，R3为乙烯基，R4为H，
[0018]或，所述的R1为CF3，R2为CH2PO(OCF3)2，R3为CH2SO3F，R4为H，
[0019]或，所述的R1为CF3，R2为CH2OSi(OCF3)3，R3为CF3，R4为CF3。
[0020]本专利技术的另一方面，还提供一种锂电池电解液，所述电解液包含前述任一的电解液阻燃添加剂。
[0021]在上述的锂电池电解液中，所述的电解液阻燃添加剂在锂电池电解液中的添加量为0.5wt％。
[0022]本专利技术的再一方面，还提供锂电池，所述锂电池包含前述任一的电解液阻燃添加剂。
[0023]本专利技术的原理是：
[0024]1)R1,R2,R3,R4:该部分承担化学阻燃工作，为具有阻燃特性的官能团或结构，包含但不限于卤代官能团、磺酸酯、磷酸酯、聚氨酯、硅烷等；
[0025]2)叔胺结构：在利用化学阻燃结构改善阻燃效果同时，利用N的缚酸作用限制HF酸等酸性物质对SEI膜的破坏，从而降低电池燃烧的可能性，改善电池的安全性；
[0026]3)烯烃结构：在上述阻燃材料结构中引入烯烃类官能团，能与HF和自由基发生反应，从而降低过充过程放热自然的可能性；
[0027]综合以上三点，可以实现电解液阻燃及除酸的功能。
[0028]与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：
[0029]1)利用多类型具有阻燃特性的官能团实现高效阻燃。
[0030]2)同时利用叔胺结构实现除酸。
[0031]3)利用烯烃结构与氢氟酸和自由基发生反应。
具体实施方式
[0032]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
[0033]基础电解液的制备
[0034]在手套箱内(水分＜0.01ppm，氧含量＜0.01ppm)内配置锂离子电池电解液：首先将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)以3：7的质量比例均匀混合，向其中加入2wt％成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)、1wt％成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)，12.5wt％的LiFP6混合均匀后得到所需基础电解液。
[0035]对比例1
[0036]直接取用基础电解液，不添加阻燃添加剂。
[0037]实施例1
[0038]本实施例提供了一种电解液阻燃添加剂，分子式如下式A：
[0039][0040]在手套箱内(水分＜0.01ppm，氧含量＜0.01ppm)内配置锂离子电池电解液：在制备获得的基础电解液中，添加质量分数为0.5％的A，得到本实施例的电解液。
[0041]实施例2
[0042]本实施例提供了一种电解液阻燃添加剂，分子式如下式B：
[0043][0044]在手套箱内(水分＜0.01ppm，氧含量＜0.01ppm)内配置锂离子电池电解液：在制备获得的基础电解液中，添加质量分数为0.5％的B，得到本实施例的电解液。
[0045]实施例3
[0046]本实施例提供了一种电解液阻燃添加剂，分子式如下式C：
[0047][0048]在手套箱内(水分＜0.01ppm，氧含量＜0.01ppm)内配置锂离子电池电解液：在制备获得的基础电解液中，添加质量分数为0.5％的C，得到本实施例的电解液。
[0049]实施例4
[0050]本实施例提供了一种电解液阻燃添加剂，分子式如下式D：
[0051][0052]在手套箱内(水分＜0.01ppm，氧含量＜0.01ppm)内配置锂离子电池电解液：在制备获得的基础电解液中，添加质量分数为0.5％的D，得到本实施例的电解液。
[0053]实施例5
[0054]本实施例提供了一种电解液阻燃添加剂，分子式如下式E：
[0055][0056]在手套箱内(水分＜0.01ppm，氧含量＜0.01ppm)内配置锂离子电池电解液：在制备获得的基础电解液中，添加质量分数为0.5％的E，得到本实施例的电解液。
[0057]实施例6
[0058]本实施例提供了一种电解液阻燃添加剂，分子式如下式F：
[0059][0060]在手套箱内(水分＜0.01ppm，氧含量＜0.01ppm)内配置锂离子电池电解液：在制备获得的基础电解液中，添加质量分数为0.5％的F，得到本实施例的电解液。
[0061]电池制备过程：
[0062]1)正极的制备：正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液阻燃添加剂，其特征在于，该电解液阻燃添加剂的分子式如下：其中，R1、R2、R3和R4中至少有一个官能团为卤代烃基、磺酸酯基、磷酸酯基、聚氨酯基或硅烷基。2.根据权利要求1所述的电解液阻燃添加剂，其特征在于，在所述的R1和R2中，其中一个官能团为卤代烃，另一个官能团为卤代烃基、磺酸酯基、磷酸酯基、聚氨酯基或硅烷基。3.根据权利要求2所述的电解液阻燃添加剂，其特征在于，在所述的R1和R2中，其中一个官能团为CF3，另一个官能团为卤代烃、磺酸酯、磷酸酯、聚氨酯或硅烷。4.根据权利要求1所述的电解液阻燃添加剂，其特征在于，在所述的R1和R2中，其中一个官能团为CF3，另一个官能团为CF3、CCl3、CH2SO3F、CH2PO(OCF3)2或CH2OSi(OCF3)3。5.根据权利要求2所述的电解液阻燃添加剂，其特征在于，所述的R3和R4为H、烯烃基、磺酸酯基或卤代烃基中的其中一种。6.根据权利要求5所述的电解液阻燃添加剂，其特征在于，所述的R3和R4为H...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭雯静，邰子阳，卢林，蒋治亿，
申请(专利权)人：江苏天合储能有限公司，
类型：发明
国别省市：