[發明專利]一種阻燃型鋰離子電池電解液及其制備方法

有效

• 申請號: 202110297545.3
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113540565B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 王獻明;左晏霖;張春暉;岳敏
• 申請（專利權）人: 深圳市研一新材料有限責任公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明公開了一種阻燃型鋰離子電池電解液及其制備方法，所述電解液包含有機溶劑、鋰鹽以及添加劑，其特征在于，所述添加劑包含磷酸酯類添加劑以及含硼類功能添加劑，所述磷酸酯類添加劑選自以下的通式(1)所示的化合物，所述含硼類功能添加劑包含不飽和硼酸酯和/或硼氧六環。本發明通過在阻燃型鋰離子電池電解液中包含特定結構的磷酸酯類添加劑以及含硼類功能添加劑，并且精密地設定其含量配比，通過發揮這兩種添加劑的協同作用，從而能夠同時改善阻燃性和充放電性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池用電解液領域，具體涉及一種阻燃型鋰離子電池電解液及其制備方法。

背景技術

隨著新能源技術的不斷發展，便攜式電子設備及電動汽車的市場日益壯大，全世界對于新能源的需求也日益增加。鋰離子電池因其高能量密度、優異循環性能、低自放電率等優點，已經取代傳統電池而廣泛應用于新能源領域。

但鋰離子電池所使用的電解液包含大量低閃點的有機溶劑，在充電或受熱時，電池內部的電解液會發生不可逆的氧化還原分解，產生可燃性氣體，導致電池體系內部壓力、溫度急劇上升而引發安全事故，故需在電解液中加入阻燃添加劑來降低鋰離子電池電解液的可燃性，提升鋰離子電池的安全性能。

為了解決上述安全性問題，在日本專利申請JP2000-235867及JP 2002-280061中公開了，通過使用有機磷酸酯化合物例如磷酸三甲酯或磷酸三乙酯作為添加劑或共溶劑以達到阻燃目的。但是在將該有機磷酸酯化合物應用于鋰離子電池電解液時，導致電導率降低，并且因在石墨負極表面上被還原分解而阻礙電池的充放電性能。

專利申請CN110590848公開了一種五元環磷酸酯，其具有阻燃性，同時具有正負極成膜功能，但其單獨使用時往往受添加量影響較大，較大地影響了充放電性能。

通常，為了維持電池的正常充放電功能，需要將其與碳酸酯類可燃性溶劑進行混合，此時，通常會降低有機磷酸酯化合物在混合溶劑中的含量，導致其阻燃特性降低。

綜上所述，為了兼顧電池的阻燃安全性能和充放電性能，急需開發出一種電解液，其能夠在不影響充放電性能等電化學性能的情況下，發揮優異的阻燃特性和熱穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種阻燃型鋰離子電池電解液及其制備方法，通過在電解液中包含特定結構的磷酸酯類添加劑以及含硼類功能添加劑，并且精密地設定其含量配比，通過發揮這兩種添加劑的協同作用，從而能夠同時改善阻燃性和充放電性能。

本發明的目的可以利用以下的技術方案實現：

[1]一種阻燃型鋰離子電池電解液，其包含有機溶劑、鋰鹽以及添加劑，所述添加劑包含磷酸酯類添加劑以及含硼類功能添加劑，所述磷酸酯類添加劑選自以下的通式(1)所示的化合物：

其中，n為1～5中的任一整數，優選為1～3中的任一整數，環中可以具有也可以不具有雙鍵，環上的取代基R1選自氫、氟、異氰酸酯基、氰基、磺酰基、羰基或胺基，

X選自鋰離子、碳原子數為1～8的取代或未取代的直鏈或支鏈的烷基、芳基、烯基或炔基，取代基選自氟、異氰酸酯基、氰基、磺酰基、羰基或胺基。

[2]根據[1]所述的阻燃型鋰離子電池電解液，以所述電解液的總質量100％計，

所述有機溶劑的質量為28.5％～89.5％，優選為47.8～82.6％，

所述鋰鹽的質量為5.0～30.0％，優選為10.0～25.0％；

所述磷酸酯類添加劑的質量為5.0～50.0％，優選為5.0～40.4％，更優選為10.0～30.0％，

所述含硼類功能添加劑的質量為0.5～2.0％。