[發明專利]一種阻燃型鈣離子電池電解液及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811318289.6
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109461968A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 馮金奎;安永靈
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/054
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明提供了阻燃型鈣離子電池電解液及其制備方法和應用。所述電解液由以下組分組成：電解質鹽、有機溶劑、阻燃添加劑、功能添加劑。所述阻燃型鈣離子電池電解液的制備方法包括以下步驟：(1)將阻燃劑除水后溶解在有機溶劑中得到混合液，然后將功能添加劑加入上述混合液中，得到溶液A；(2)在無水無氧的環境中將鈣鹽加入步驟(1)中的溶液A中，配成電解液，即得本發明所述的阻燃型鈣離子電池超級電容器電解液。本發明制備的電解液具有低毒、低粘度以及較寬的電化學窗口和溫度范圍，同時具有高效的阻燃效果，使鋰電池的安全性能得到了大幅度提高，因此具有良好的工業化應用前景。

技術領域

本發明屬于化學電池技術領域，具體涉及一種阻燃型鈣離子電池電解液及其制備方法和應用。

背景技術

在堿土金屬元素中，鈣具有極化低、標準電極電勢與鋰接近(Ca²⁺/Ca：-2.868Vvs.SHE，僅比鋰高170mV)、離子為+2價(帶電荷數目為鋰離子的兩倍)、儲量豐富、成本較低的優點，因此，鈣離子電池具有成為高效低成本儲能電池的潛力。

然而，鈣離子電池的安全問題是我們關心的首要問題。由于鈣離子電池使用的電解液為易燃的有機電解液體系，當在過充、短路或在受熱等條件下，電池可能發生起火，燃燒或爆炸，進而引發安全事故。

現有技術中的阻燃添加劑雖然在一定程度上能夠降低電解液的可燃性，但大多數阻燃添加劑對鈣離子電池性能有較大的負面影響，綜上，目前普遍應用的鈣離子電池在安全方面仍然存在很多隱患，容易引起安全事故，因此，亟需開發一種阻燃型鈣離子電池電解液。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種阻燃型鈣離子電池電解液及其制備方法和應用，本發明的阻燃添加劑能夠在保證優異阻燃效果的前提下，不僅對鈣離子電池的電化學性能沒有負面影響，反而可以提高電池的循環穩定性以及電池容量保持率，因此具有良好的工業化應用前景。

本發明的目的之一是提供一種阻燃型鈣離子電池電解液。

本發明的目的之二是提供上述阻燃型鈣離子電池電解液的制備方法。

本發明的目的之三是提供上述阻燃型電池電解液的應用。

為實現上述目的，本發明涉及以下技術方案：

本發明的第一個方面，提供一種鈣離子電池電解液，所述電解液由以下組分組成：電解質鹽、有機溶劑、阻燃添加劑、功能添加劑。

所述阻燃劑的結構通式為：

其中，R₁-R₆均可以為烷基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代聯苯、烷氧基、烷基硅、鹵代烯烴基、聯苯基、苯基、鹵代苯基、烷基磷酸酯、烷氧基硅、烷氧基硼或酰胺基，其中：鹵代為部分取代或全取代。

所述電解質鹽的含量為0.001～5mol/L。

所述有機溶劑的含量為：0.1％～50％(質量分數)。

所述阻燃劑含量為：0.1％～50％(質量分數)。

所述的功能添加劑含量為：0.1～0.5mol/L。

所述阻燃添加劑的結構通式中取代基的鹵素為F。

優選的，所述阻燃添加劑為：乙氧基五氟環三膦腈、苯氧基五氟環三膦腈、硅氧基五氟環三膦腈、硅氧基四氟環三膦腈(雙取代)、苯氧基四氟環三膦腈(雙取代)、三氟丙基甲基環三硅氧烷、六苯氧基環三磷腈中的一種或兩種以上的混合物。

所述電解質鹽為六氟磷酸鈣、六氟砷酸鈣、高氯酸鈣、四氟硼酸鈣、甲基磺酸鈣、三氟甲基磺酸鈣、雙三氟甲基磺酰亞胺鈣中的一種或兩種以上的混合物。