[發(fā)明專利]阻燃添加劑及其制備方法和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910854917.0
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110590848A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設計）人: 時迎華;趙文文;張勍;韓文玉
• 申請（專利權）人: 恒大新能源科技集團有限公司
• 主分類號: C07F9/6574
• 分類號: C07F9/6574;H01M10/0567
• 代理公司: 31224 上海天翔知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 劉常寶

本發(fā)明公開了一種阻燃添加劑及其制備方法和應用。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中含磷阻燃劑存在的諸多性能上的缺點以及制造和使用成本高的問題，提供了一種新型的含磷阻燃劑，該阻燃劑作為非水電解液二次電池電解液中的阻燃添加劑進行使用，同時提供了上述阻燃劑的制備方法。本發(fā)明中制備出的含磷阻燃劑不僅能有效提升電池安全性，而且具有特定的正負極成膜功能，可顯著提升二次電池高低溫、循環(huán)和存儲等綜合性能。本發(fā)明中所提供的阻燃劑制備方法具有原料成本低、制備工藝步驟簡單、操作安全、產(chǎn)物純度高、環(huán)境污染小的優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明涉及有機化合物領域，具體涉及一種應用于二次電池的阻燃添加劑及其制備方法和應用。

背景技術

二次電池以其重量輕、比能量高、開路電壓高、儲存壽命長、自放電率低等優(yōu)勢廣泛應用于數(shù)碼產(chǎn)品、醫(yī)療器械、新能源汽車、航空航天等領域。在商品化二次電池越來越成熟的今天，二次電池行業(yè)得到了飛速發(fā)展，尤其是在新興起的動力市場以及儲能領域，越來越顯示出其獨特的優(yōu)勢。二次電池與人們的生活和社會的發(fā)展息息相關，這就要求其具備高度的安全性，然而隨著人們對二次電池能量密度要求的不斷提升，隨著二次電池性能的不斷攀升，諸多安全問題也逐漸顯現(xiàn)出來。目前，安全性已成為制約二次電池行業(yè)進一步發(fā)展和應用的關鍵因素。

為改善二次電池安全問題，現(xiàn)有技術中，研究人員開發(fā)了多種保護機制，如對電極材料改性、使用特殊隔膜材料、在外部增設安全控制系統(tǒng)等方法。電極材料改性的方法一般通過表面包覆和摻雜以提高其界面穩(wěn)定性，但這種方法目前并不能真正解決電池的安全問題，只能說是在一定程度上增加電極材料使用過程中的安全性。增設外部安全控制系統(tǒng)的方法主要包括設置限壓閥、正溫度系數(shù)元件等裝置的方法，上述方法能夠有效控制安全事故的發(fā)生，缺點在于成本較高并增加了電池的體積和重量，與現(xiàn)有市場上所要求的輕量化的趨勢相悖。除此之外，還包括如使用復合隔膜或隔膜表面涂覆的技術方法，用于提高隔膜的熱收縮溫度，但也不能完全解決電池的安全性問題。

現(xiàn)有研究表明電池熱失控的起點來自電解質界面膜(SEI膜)的分解，隨后電解質不斷在正負極材料界面分解放出大量的熱，導致安全問題的產(chǎn)生，諸多熱失控因素都與電解液直接相關，即電解液是保證二次電池安全性的重要環(huán)節(jié)。使用高安全性電解液不但可以從根源上改善二次電池的安全性，并且可以有效控制成本。因此開發(fā)高安全性電解液添加劑成為目前研究的熱點和難點。在非水電解液二次電池電解液領域，阻燃添加劑是最為重要的一種安全性添加劑，能夠有效降低電解液的可燃性。阻燃添加劑以自由基捕捉機理為主，通過捕捉燃燒過程中產(chǎn)生的氫自由基(H·)、氫氧根自由基(·OH)和單線態(tài)氧(¹O2)來終止自由基鏈式反應,抑制燃燒的進行。含磷元素阻燃添加劑是非水電解液二次電池阻燃添加劑中研究最早和最多的一類，其阻燃效果優(yōu)異。一般認為添加劑中磷含量越高，則阻燃效果越好；但隨著磷含量較高，容易導致石墨負極剝離進一步影響二次電池的循環(huán)等性能。目前使用的含磷元素阻燃劑存在著諸多性能的不足，限制了行業(yè)發(fā)展，因此開發(fā)新型含磷阻燃劑刻不容緩。

發(fā)明內容

為了解決所述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中含磷阻燃劑存在的諸多性能上的缺點以及制造和使用成本高的問題，提供了一種新型的含磷阻燃劑，該阻燃劑作為非水電解液二次電池電解液中的阻燃添加劑進行使用，同時提供了上述阻燃劑的制備方法。本發(fā)明中制備出的含磷阻燃劑不僅能有效提升電池安全性，而且具有特定的正負極成膜功能，可顯著提升二次電池高低溫、循環(huán)和存儲的綜合性能。本發(fā)明中所提供的阻燃劑制備方法具有原料成本低、制備工藝步驟簡單、操作安全、產(chǎn)物純度高、環(huán)境污染小的優(yōu)勢。

本發(fā)明所要達到的技術效果通過以下方案實現(xiàn)：

本發(fā)明中能夠的阻燃添加劑中包含如式1所示化合物：