【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学，具体涉及一种环磷腈类固态电解质添加剂、改性固态电解质及其制备方法和应用，更具体地，公开了一种多取代的环磷腈类化合物及其作为固态电解质添加剂在全固态锂电池中的应用、含有该环磷腈类化合物的改性固态电解质及其制备方法、含有该改性固态电解质的全固态锂电池。
技术介绍
1、全固态锂金属电池是高比能、长效储能体系的重要发展方向，轻质、柔性、固-固界面相容性好的阻燃聚合物电解质能够抑制电池热失控，明显提高电池安全性，已成为重要研究方向；然而，阻燃聚合物电解质在锂金属表面的寄生反应导致了全固态锂金属电池电化学性能的恶化，严重限制了全固态锂金属电池的实际应用。
2、通过调控界面电化学过程，优化锂负极表面分解产物化学成分和微结构，形成连续稳定的固体电解质界面是当前的重点研究方向。
3、研究表明，引入氟化成膜添加剂能够促进聚合物电解质在锂金属表面形成连续稳定的富含氟化锂(lif)的氟化固体电解质界面(sei)。现有技术中，通过构建一种含氟阻燃剂单体共聚的阻燃电解质，电解质能够在锂金属表面形成高度稳定的氟化sei，从而改善锂沉积动力学，提高全固态锂电池的安全性和电化学寿命。
4、cn 108341932a公开了一种由聚合链、阻燃基团、锂离子传导基团、封端基团构成的阻燃电解质；该电解质中引入的磷酸酯基团具有良好的阻燃性能，引入的环氧乙烷(eo)锂离子传导基团通过与li+不断发生“络合-解络合-再络合”的过程实现li+快速迁移。
5、cn 114551996a公开了一种由环磷腈阻燃剂、塑
6、cn 115084646a公开了一种环三磷腈基阻燃聚合物电解质，该聚合物电解质以具有阻燃特性的环三磷腈基交联结构为主体，以peg功能化环三磷腈peg-hccp为添加剂所构成；利用peg功能化环三磷腈peg-hccp作为离子导电剂和阻燃增强剂，可同时提高聚合物电解质的阻燃特性和离子电导率，提升电池的安全与电化学性能。
7、尽管上述研究尝试从阻燃剂分子设计、界面组分优化、聚合物骨架结构调控等角度去改善全固态锂电池安全性与电化学性能，但电极-电解质之间的持续寄生反应导致电池性能迅速恶化，繁琐的添加剂工艺和目前取得的进展仍不能满足人们对固态电解质室温循环寿命和实际应用的需求。
8、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种环磷腈类固态电解质添加剂、改性固态电解质及其制备方法和应用，更具体地，提供了一种多取代的环磷腈类化合物及其作为固态电解质添加剂在全固态锂电池中的应用、含有该环磷腈类化合物的改性固态电解质及其制备方法、含有该改性固态电解质的全固态锂电池。
2、基于上述发现，本专利技术提供如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种多取代的环磷腈类化合物，其结构式如(1)所示：
4、
5、其中：
6、r1、r2、r3、r4、r5和r6各自独立地选自含氧原子和/或卤素原子的取代基团。
7、在上述技术方案中，含氧原子的取代基团为含c-o-c、si-o-si和c-o-ph中的至少一种的取代基。
8、在上述技术方案中，含卤素原子的取代基团为含f、c1、br和i中的至少一种的取代基。
9、在本专利技术的具体实施方式中，所述多取代的环磷腈类化合物具有如下式(2)或(3)或(4)所示的结构：
10、
11、
12、另一方面，本专利技术还提供了上述多取代的环磷腈类化合物用于固态电解质添加剂的应用。
13、又一方面，本专利技术还提供了上述多取代的环磷腈类化合物作为固态电解质添加剂用于制备全固态锂电池的应用。
14、再一方面，本专利技术还提供了一种改性固态电解质，包括：
15、上述多取代的环磷腈类化合物、锂盐和聚合物基质；
16、具体地，所述多取代的环磷腈类化合物的加入量为5-25wt％。
17、在上述技术方案中，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种。
18、在上述技术方案中，所述聚合物基质为聚环氧乙烷、聚乙二醇和聚乙二醇二甲醚中的一种或多种。
19、优选地，在上述技术方案中，所述聚合物基质的平均分子量为400-1000000，优选为100000-600000。
20、还一方面，本专利技术还提供了上述改性固态电解质的制备方法，包括：
21、将所述聚合物基质、锂盐和作为添加剂的多取代的环磷腈类化合物，均匀分散在极性溶剂中，通过延流法涂敷成膜，真空干燥除去溶剂后，热压成型。
22、优选地，在上述技术方案中，所述极性溶剂为无水乙腈、四氢呋喃和n，n-二甲基吡咯烷酮中的至少一种。
23、优选地，在上述技术方案中，所述真空干燥的温度为60-80℃。
24、优选地，在上述技术方案中，所述热压成型的温度为80-100℃
25、在本专利技术的一个具体实施方式中，上述改性固态电解质的制备方法，包括：
26、在极性溶剂存在下，将聚合物基质、锂盐和作为添加剂的多取代的环磷腈类化合物混合均匀，通过流延法得到含极性溶剂的膜，真空干燥除去极性溶剂后利用热压得到致密、膜状的固态电解质。
27、在上述技术方案中，所述多取代的环磷腈类化合物的加入量为控制其在改性固态电解质中的含量为5-25wt％。
28、在上述技术方案中，所述锂盐和聚合物基质的加入量为控制锂：氧的摩尔比为1：5-20，优选为1：8-12。
29、优选地，在上述技术方案中，所述固态电解质的膜厚为5-20μm，优选为10-15μm。
30、本专利技术又一方面还提供了一种全固态锂电池，包括依次复合的正极材料、上述改性固态电解质和负极材料。
31、在上述技术方案中，所述负极材料为锂金属和/或石墨。
32、在上述技术方案中，所述正极材料为磷酸铁锂(lfp)、硫和镍钴锰三元(ncm)中的一种。
33、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
34、(1)本专利技术所提供的多取代的环磷腈类添加剂热分解时能够吸收大量反应热，分解生成的磷酸、偏磷酸和聚磷酸，可在聚合物材料的表面形成一层不挥发性保护膜，隔绝了空气，po·自由基可与h·、ho·自由基结合抑制燃烧链式反应，同时受热后放出二氧化碳、氨气、氮气、水蒸汽等不燃烧的气体阻断了氧的供应，实现阻燃增效和协同的目的，即本专利技术所提供的改性固态电解质能够在较低的添加剂含量(5-25wt％)下实现优异的阻燃性能；
35、(2)本专利技术所提供的多取代的环磷腈类添加剂，一方面，利本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多取代的环磷腈类化合物，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的多取代的环磷腈类化合物，其特征在于，
3.权利要求1或2所述的多取代的环磷腈类化合物用于固态电解质添加剂的应用。
4.权利要求1或2所述的多取代的环磷腈类化合物作为固态电解质添加剂用于制备全固态锂电池的应用。
5.一种改性固态电解质，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的改性固态电解质，其特征在于，
7.权利要求5或6所述的改性固态电解质的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的改性固态电解质的制备方法，其特征在于，
9.一种全固态锂电池，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的全固态锂电池，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种多取代的环磷腈类化合物，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的多取代的环磷腈类化合物，其特征在于，
3.权利要求1或2所述的多取代的环磷腈类化合物用于固态电解质添加剂的应用。
4.权利要求1或2所述的多取代的环磷腈类化合物作为固态电解质添加剂用于制备全固态锂电池的应用。
5.一种改性固态电解...
【专利技术属性】
技术研发人员：周航宇，康荣学，闫帅帅，何见洪，曹轩，姚勇征，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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