[發明專利]一種阻燃添加劑及其制備方法、鋰電池

有效

• 申請號: 201710079974.7
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106785126B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 石川;寧新
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/058
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 紀麗麗

1.一種阻燃添加劑，其特征在于：

所述阻燃添加劑為核殼結構，包括阻燃劑和包覆在所述阻燃劑外表面的無機氧化物殼層；

所述核殼結構的直徑為0.1μm-5μm，所述無機氧化物殼層的厚度為0.01μm-1μm；

所述阻燃添加劑的制備方法包括以下步驟：

(1)將正硅酸乙酯（TEOS）和水混合均勻得到第二混合溶液，在第二混合溶液中加入十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）反應制備得到二氧化硅，將制備得到的二氧化硅高溫燒結得到空心二氧化硅；其中，第二混合溶液中正硅酸乙酯（TEOS）的質量分數為5%-20%，正硅酸乙酯（TEOS）與十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）的質量比為100:1，高溫燒結溫度為600℃-700℃；

(2)將磷酸三甲酯（TMP）與空心二氧化硅的混合物加熱到100℃-200℃，在真空狀態下混合物反應得到產物，用氮甲基吡咯烷酮（NMP）清洗產物，得到殼層為無機氧化物殼層的阻燃添加劑；其中，磷酸三甲酯（TMP）與空心二氧化硅的質量比為5:1。

2.如權利要求1所述的阻燃添加劑，其特征在于：

所述阻燃劑的質量分數為50%-95%。

3.如權利要求1所述的阻燃添加劑，其特征在于：

所述阻燃劑包括有機磷系阻燃劑、無機磷酸阻燃劑、含氮化合物阻燃劑、鹵代碳酸酯類阻燃劑和硅系阻燃劑中的一種。

4.如權利要求3所述的阻燃添加劑，其特征在于：

所述有機磷系阻燃劑包括磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三甲酯（TMP）、磷酸三乙酯（TEP）、磷酸三丁酯（TBP）、亞磷酸三甲基酯（TMPI）、三氟乙基磷酸酯（TFFP）、甲基磷酸二甲酯（TMMP）、4-異丙基苯基二苯基磷酸酯（IPPP）、六甲氧基磷腈（HMPN）、三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯(TFP)、二-(2,2,2-三氟代乙基)-甲基磷酸酯(BMP)、(2,2,2-三氟代乙基)二乙基磷酸酯(TDP)、三-（2,2,2-三氟乙基）亞磷酸酯（TTFP）、六甲基磷酰三胺（HMPA）和二乙基(氰基甲基)膦酸酯（DECP）中的一種；

所述無機磷酸阻燃劑包括磷酸銨（(NH₄)₃ PO₄）、磷酸銨鈉（Na(NH₅)PO₄）、硫酸銨（(NH₄)₂SO₄）和聚磷酸銨（APP）中的一種；

所述含氮化合物阻燃劑包括三甲基乙酰胺（TMAC）、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、三烯丙基異氰酸酯(TAIC)和乙二腈(AND)中的一種；

所述鹵代碳酸酯類阻燃劑包括氟代碳酸酯、溴代碳酸酯、溴化環氧樹脂和氯化石蠟中的一種；

所述硅系阻燃劑包括聚硅氧烷、有機硅環氧樹脂、乙烯基-3-（甲基乙基酮肟）硅烷(VTMS)和甲基苯基二甲基二乙氧基硅烷(MPBMDS)中的一種。

5.如權利要求1所述的阻燃添加劑，其特征在于：

所述無機氧化物殼層包括無機氧化物，所述無機氧化物包括二氧化硅（SiO₂）、三氧化二鋁（Al₂O₃），二氧化鈦（TiO₂）、氧化鈣（CaO）、氧化鎂（MgO）和硫酸鋇（BaSO₄）中的一種。

6.一種鋰電池，包括正極、負極、隔膜和電解液，其特征在于：

還包括如權利要求1-5中任一項所述的阻燃添加劑，所述阻燃添加劑通過粘結劑涂覆在所述正極、所述負極或所述隔膜表面，或者所述阻燃添加劑澆注在所述正極、所述負極或所述隔膜材料內部，或者所述阻燃添加劑添加在所述電解液中。

7.如權利要求6所述的鋰電池，其特征在于：

所述粘結劑包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP），聚酰亞胺（PI）、聚醚酰胺（PAI）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯腈（PAN）、聚乙二醇（PEG）、聚多巴胺（PDA）、羥甲基纖維素鈉&丁苯基橡膠（CMC&SBR）、聚環氧乙烯（PEO）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）、聚乳酸（PLA）、海藻酸鈉（SA）和明膠中的一種。