[發明專利]一種磷腈類化合物及其合成方法和應用

有效

• 申請號: 201610936342.3
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN107973822B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 仲淑彬;鄒志群;何鳳榮;余意
• 申請（專利權）人: 東莞東陽光科研發有限公司
• 主分類號: C07F9/6593
• 分類號: C07F9/6593;H01M10/0567
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種磷腈類化合物及其方法和應用，屬于電解液技術領域。所述磷腈類化合物為含磷腈雙氟烷基磺酰亞胺類，結構通式如式(I)所示，該化合物結構新穎，合成方法簡單易行，用于電解液中具有較好的阻燃性，使用含該化合物的電解液組成的電池表現出優異的循環性能、阻燃性能和高溫性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池的電解液技術領域，具體涉及一種電解液用磷腈類阻燃劑、合成方法及其應用。

背景技術

鋰離子電池具有比能量高、高電壓、循環使用次數多、存儲時間長等優點，不僅在便攜式電子設備上，如移動電話、數碼攝像機和手提電腦得到廣泛應用，而且也廣泛應用于電動汽車、儲能、電動自行車以及電動工具等大中型電動設備方面。隨著鋰離子電池市場的不斷擴大，安全問題已經成為鋰電池應用在電動車上的主要障礙，由于鋰離子電池的電解液一般是由有機溶劑組成，而這些溶劑多為易燃物，如果電池使用不當，就有可能引起冒煙、起火、燃燒，甚至爆炸，針對這些隱患，研究人員采取了一些方法對鋰電池進行改善。目前，向電解液中加入阻燃添加劑已經成為解決鋰離子電池安全性的主要方法之一。常用的阻燃劑有磷酸酯、亞磷酸酯、鹵代磷酸酯、鹵代酸磷酸酯及鹵代醚類化合物等化合物，比如，專利CN103779608通過加入磷酸三丁酯TBP，使電解液具有良好的阻燃性能。雖然這些阻燃劑的阻燃效果較好，但是磷酸酯對石墨負極破壞較大，同時會降低電解液的離子導電率和電池的可逆性等等。因此，目前迫切需要一種阻燃效果好，自身穩定性好，并能有效改善電池的電化學性能的高安全的阻燃劑。

發明內容

針對上述問題，本發明的技術方案一方面提供一種磷腈類化合物，其結構如式(I)所示：

其中，R¹-R⁵各自獨立地為溴或氟；各R⁶獨立地為氟或C₁-C₉的全氟烷基。

在一些實施例中，R¹-R⁵為氟。

在一些實施例中，各R⁶獨立地為F，CF₃，CF₃CF₂，CF₃CF₂CF₂或CF₃CF₂CF₂CF₂。

在一些實施例中，R¹-R⁵為氟；R⁶為F；即本發明化合物為式(II)所示化合物：

在一些實施例中，R¹-R⁵為氟；R⁶為CF₃；即本發明化合物為式(IV)所示化合物：

本發明的另一方面是提供使用式(I)化合物配制的電解液。

在一些實施例中，所述式(I)化合物配制的電解液，其特征在于，還包括非水有機溶劑、電解質鋰鹽和其他功能性添加劑。

在一些實施例中，所述式(I)化合物配制的電解液，其特征在于，所述電解液中，式(I)化合物所占的重量百分比為3～15％。

在一些實施例中，所述式(I)化合物配制的電解液中，式(I)化合物所占的重量百分比為5％。

在一些實施例中，所述非水有機溶劑包括環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯，在電解液中所占的重量百分比為75～90％；所述的鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、乙酸乙酯(EA)、乙酸甲酯(MA)、乙酸丁酯中的一種或多種組合物。