一種阻燃型高安全非水電解液及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及非水電解液，尤其涉及一種阻燃型高安全非水電解液及其加工方法，包括鋰鹽、碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑、新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑，其中新型含硅磷腈系阻燃劑為硅、氟、磷和氮四種阻燃性元素，具有良好的阻燃效果，與電解液其他組分相容性較好，對(duì)電池的化學(xué)性能影響較小，可以作為電解液阻燃添加劑；通過(guò)在鋰電池中使用含該種阻燃劑的電解液，使得電解液達(dá)到不燃的效果，進(jìn)而提高鋰電池的安全性能；采用這種電解液的鋰離子電池在保持良好的循環(huán)壽命、倍率性能同時(shí)，安全性能大幅提升，使得其具有較廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種阻燃型高安全非水電解液及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及非水電解液，尤其涉及一種阻燃型高安全非水 電解液及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰電池具有工作高電壓、高比能、長(zhǎng)循環(huán)壽命、低自放電率、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已廣 泛用于移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品等小型電子設(shè)備，并已在電動(dòng)汽車(EV)和混合動(dòng) 力汽車(HEV)等交通工具上展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。
[0003] 鋰電池主要由正負(fù)極材料、隔膜和電解液組成。而使用易燃有機(jī)溶劑作為鋰電池 的電解液，是鋰電池發(fā)生火災(zāi)和爆炸的主要原因之一，制約著鋰電池向大型化、高能化發(fā) 展。然而要從根本上解決鋰電池的安全性能，必須優(yōu)化電池所用材料的性能，使用高安全性 的電池材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)上述的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種阻燃型高安全非水電解液及其加工方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，本發(fā)明提供了一種阻燃型高安全 非水電解液，所述非水電解液按重量份數(shù)包括： 鋰鹽 3-20份; 碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑 50-90份；
[0006] 阻燃劑 2-10份； 功能性添加劑 1 -10份；
[0007]所述阻燃劑為新型含硅磷腈系阻燃劑，所述新型含硅磷腈系阻燃劑的結(jié)構(gòu)式為：
[0009]其中心、1?2和1?3為碳原子數(shù)為1-4的烷基;其新型含硅磷腈系阻燃劑含有N和P，具有 良好的阻燃性能；同時(shí)，該磷腈類阻燃劑中含有含有數(shù)個(gè)氟原子，其與硅氧烷基共同作用， 進(jìn)一步提高了磷腈類阻燃劑的阻燃性能。
[0010] 作為優(yōu)選，所述非水電解液按重量份數(shù)包括： 鋰鹽 18份; 碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑 85份；
[0011] 新型含娃磷腈系阻燃劑 8份； 功能性添加劑 7儉《
[0012] 作為優(yōu)選，所述鋰鹽為四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、雙氟磺酰胺鋰和三氟甲磺酸鋰中 的一種或幾種。
[0013] 作為優(yōu)選，所述碳酸酯類有機(jī)溶劑為環(huán)狀碳酸酯類和鏈狀碳酸酯類化合物，所述 醚類有機(jī)溶劑為四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3_二氧環(huán)戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙 烷和二甘醇二甲醚中的一種或幾種。
[0014] 作為優(yōu)選，所述環(huán)狀碳酸酯類化合物為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯和碳 酸亞丁酯中的一種或幾種，所述鏈狀碳酸酯類化合物為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙 酯、碳酸甲基乙基酯、碳數(shù)為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一 種或幾種。
[0015] 作為優(yōu)選，所述功能性添加劑為聯(lián)苯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸 乙烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、1，4_ 丁磺酸內(nèi)酯、1，3-(1-丙烯)磺內(nèi)酯、亞硫酸乙烯酯、硫酸乙烯 酯、環(huán)己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯和丁二氰中的一種或幾種。
[0016] 制備權(quán)利要求1中一種阻燃型高安全非水電解液的方法，
[0017] a、首先利用4Α(5Α)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 20-30h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的Α類新型含硅磷腈系阻燃 劑；
[0018] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2-3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0019] c、然后將碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑一種或幾種按重量份數(shù)混合冷卻，得到冷卻產(chǎn) 物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入鋰鹽，充分反應(yīng)得到產(chǎn)物A;
[0020] d、最后將產(chǎn)物A緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性 添加劑的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間2-4h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 3-5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0021] 作為優(yōu)選，所述阻燃型高安全非水電解液主要應(yīng)用于一次鋰電池或二次鋰電池 中。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于，
[0023] 本發(fā)明中的非水電解液包括鋰鹽、碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑、新型含硅磷腈系阻燃 劑和功能性添加劑，其中新型含硅磷腈系阻燃劑為硅、氟、磷和氮四種阻燃性元素，具有良 好的阻燃效果，與電解液其他組分相容性較好，對(duì)電池的化學(xué)性能影響較小，可以作為電解 液阻燃添加劑。
[0024] 通過(guò)在鋰電池中使用含該種阻燃劑的電解液，使得電解液達(dá)到不燃的效果，進(jìn)而 提高鋰電池的安全性能;采用這種電解液的鋰離子電池在保持良好的循環(huán)壽命、倍率性能 同時(shí)，安全性能大幅提升，使得其具有較廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的 附圖。
[0026] 圖1是含硅磷腈系阻燃劑電解液空白電芯與未使用含硅磷腈系阻燃劑電解液空白 電芯的石墨/NCM三元電芯的0.2C倍率下循環(huán)100周的循環(huán)測(cè)試。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例 對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的 特征可以相互組合。
[0028] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可 以采用不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開(kāi)說(shuō)明書(shū)的具體 實(shí)施例的限制。
[0029] 本發(fā)明提供了一種阻燃型高安全非水電解液，包括鋰鹽、碳酸酯類、醚類有機(jī)溶 劑、新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑，下面主要從該電解液的相容性、自熄性和電導(dǎo) 率三個(gè)方面來(lái)介紹新型含硅磷腈系阻燃劑在電解液中的作用。
[0030] 1、相容性
[0031] 將下面比較例和實(shí)施例中所制備的電解液，常溫常壓下放置5小時(shí)，觀察電解液狀 態(tài)，觀察結(jié)果如表1所示。
[0032] 2、電導(dǎo)率檢測(cè)
[0033]將下面實(shí)施例和比較例中按照上述加工方法所制備的電解液加入到雷磁DDSJ-308A電導(dǎo)率儀，狀態(tài)為常溫常壓，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0034] 3、電解液的自熄性
[0035]將質(zhì)量為M0、徑為0.4cm的玻璃棉球浸泡在待測(cè)電解液(按照相容性中的制備方法 制備的電解液）中，待充分浸濕后稱出其質(zhì)量為Ml;將該玻璃棉球放置于"0"鐵絲圈中，用點(diǎn) 火裝置點(diǎn)燃，記錄從點(diǎn)火裝置移開(kāi)到火焰熄滅的時(shí)間T。我們通過(guò)單位質(zhì)量電解液的自熄時(shí) 間T1作為衡量電解液阻燃性能的標(biāo)準(zhǔn)，T1=T/(M1-M0)，測(cè)量三次取平均值(如表1所示）。 [0036]下面為比較例和實(shí)施例：
[0037] 比較例1
[0038]現(xiàn)有電解液的制備：
[0039] a、將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻，緩慢 加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmo 1 /L的電解液；
[0040] b、再向步驟a中的電解液添加按照電解液總質(zhì)量計(jì)算添加1 %碳酸亞乙烯酯和1 % 聯(lián)苯，充分?jǐn)嚢?h，得到制備鋰電池電解液。
[0041] 然后對(duì)鋰電池電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn)表1。
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0044] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑； [0045] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0046] c、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻， 得到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電 解液；
[0047] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0048] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0049] 實(shí)施例2
[0050] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0051] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0052] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0053] c、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻， 得到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電 解液；
[0054] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的3%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0055] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0056] 實(shí)施例3
[0057]阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0058] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0059] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0060] C、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻， 得到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電 解液；
[0061] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的5%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0062] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0063] 實(shí)施例4
[0064] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0065] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0066] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0067] c、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻， 得到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電 解液；
[0068] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的10%)、碳酸亞乙烯酯(碳 酸亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總 質(zhì)量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放 置5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0069] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0070] 比較例2
[0071] 現(xiàn)有電解液的制備：
[0072] a、將碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照質(zhì)量比1:2混合冷卻，緩慢加入四氟硼酸鋰鹽， 配制四氟硼酸鋰鹽濃度為lmol/L的電解液；
[0073] b、再向步驟a中的電解液添加按照電解液總質(zhì)量計(jì)算添加 1 %碳酸亞乙烯酯和1 % 聯(lián)苯，充分?jǐn)嚢?h，得到制備鋰電池電解液。
[0074]然后對(duì)鋰電池電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn)表1。
[0075] 實(shí)施例5
[0076]阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0077] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0078] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0079] c、然后將碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照質(zhì)量比1:2混合冷卻，得到冷卻產(chǎn)物，再向 冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入四氟硼酸鋰鹽，配制四氟硼酸鋰鹽濃度為lmol/L的電解液；
[0080] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0081] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0082] 實(shí)施例6
[0083]阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0084] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑； [0085] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0086] c、然后將碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照質(zhì)量比1:2混合冷卻，得到冷卻產(chǎn)物，再向 冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入四氟硼酸鋰鹽，配制四氟硼酸鋰鹽濃度為lmol/L的電解液；
[0087] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的3%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0088] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0089] 實(shí)施例7
[0090] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0091] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0092] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0093] c、然后將碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照質(zhì)量比1:2混合冷卻，得到冷卻產(chǎn)物，再向 冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入四氟硼酸鋰鹽，配制四氟硼酸鋰鹽濃度為lmol/L的電解液；
[0094] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的5%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0095] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0096] 實(shí)施例8
[0097]阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0098] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0099] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0100] c、然后將碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照質(zhì)量比1:2混合冷卻，得到冷卻產(chǎn)物，再向 冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入四氟硼酸鋰鹽，配制四氟硼酸鋰鹽濃度為lmol/L的電解液；
[0101] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的10%)、碳酸亞乙烯酯(碳 酸亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總 質(zhì)量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放 置5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0102] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0103] 比較例3
[0104] 現(xiàn)有電解液的制備：
[0105] a、將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻，緩慢加 入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmo 1 /L的電解液；
[0106] b、再向步驟a中的電解液添加按照電解液總質(zhì)量計(jì)算添加1 %碳酸亞乙烯酯和1 % 聯(lián)苯，充分?jǐn)嚢?h，得到制備鋰電池電解液。
[0107] 然后對(duì)鋰電池電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn)表1。
[0108] 實(shí)施例9
[0109] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0110] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑； [0111] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0112] c、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻，得 到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電解 液；
[0113] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0114] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0115] 實(shí)施例1〇
[0116] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0117] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0118] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0119] c、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻，得 到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電解 液；
[0120] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的3%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0121] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0122] 實(shí)施例11
[0123] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0124] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0125] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0126] c、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻，得 到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電解 液；
[0127] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的5%)、碳酸亞乙烯酯(碳酸 亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì) 量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0128] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0129] 實(shí)施例12
[0130] 阻燃型高安全非水電解液的制備：
[0131] a、首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于lOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑；
[0132] b、再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手 套箱中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置；
[0133] c、然后將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻，得 到冷卻產(chǎn)物，再向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入六氟磷酸鋰，配制六氟磷酸鋰濃度為lmol/L的電解 液；
[0134] d、最后將步驟c中的電解液緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃 劑(A類新型含硅磷腈系阻燃劑的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的10%)、碳酸亞乙烯酯(碳 酸亞乙烯酯的質(zhì)量占步驟c中電解液總質(zhì)量的1 % )和聯(lián)苯(聯(lián)苯的質(zhì)量占步驟c中電解液總 質(zhì)量的1%)的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間3h，攪拌完成后，常溫常壓下放 置5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。
[0135] 然后對(duì)阻燃型高安全非水電解液做相容性實(shí)驗(yàn)、電導(dǎo)率和自熄性測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn) 表1。
[0136] 表1電解液的性能測(cè)試數(shù)
[0139] 由表1可知，本發(fā)明阻燃劑與電解液其他組分具有較好的相容性，小于5%的添加 劑的加入基本不會(huì)影響電解液電導(dǎo)率，自熄時(shí)間隨添加劑的加入量增多越來(lái)越小，阻燃效 果越來(lái)越明顯，在加入5%時(shí)已經(jīng)可以達(dá)到不燃的效果。
[0140] 實(shí)施例13
[0141] 實(shí)施電芯使用電解液:在含有1M LiPF6的體積比1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯 和碳酸甲乙酯的電解液中加入5%的新型含硅磷腈系阻燃劑（制備方法為實(shí)施例中的制備 方法）。
[0142] 空白電芯使用的電解液:含有1M LiPF6的體積比1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯 和碳酸甲乙酯的電解液(制備方法為比較例中的制備方法）。
[0143] 從圖1可以看出，使用這種這種電解液對(duì)電池的容量和循環(huán)性能影響不超過(guò)2%， 對(duì)電芯循環(huán)性能影響較小。
[0144] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì) 對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種阻燃型高安全非水電解液，其特征在于，所述非水電解液按重量份數(shù)包括： 鋰鹽 3-20份； 碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑 50-90份； 阻燃劑 2-10份; 功能性添加劑 1-10份; 所述阻燃劑為新型含硅磷腈系阻燃劑，所述新型含硅磷腈系阻燃劑的結(jié)構(gòu)式為： 其中R1AdPR3為碳原子數(shù)為1-4的烷基。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃型高安全非水電解液，其特征在于，所述非水電解液 按重量份數(shù)包括： 鋰鹽 18份： 碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑 85份； 新型含硅磷腈系阻燃劑 8份; 功能性添加劑 7份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種阻燃型高安全非水電解液，其特征在于，所述鋰鹽為四氟 硼酸鋰、六氟磷酸鋰、雙氟磺酰胺鋰和三氟甲磺酸鋰中的一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種阻燃型高安全非水電解液，其特征在于，所述碳酸酯類有 機(jī)溶劑為環(huán)狀碳酸酯類和鏈狀碳酸酯類化合物，所述醚類有機(jī)溶劑為四氫呋喃、2-甲基四 氫呋喃、1，3_二氧環(huán)戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的一種或幾種。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種阻燃型高安全非水電解液，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯 類化合物為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯和碳酸亞丁酯中的一種或幾種，所述鏈狀 碳酸酯類化合物為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、碳數(shù)為3-8的直 鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一種或幾種。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃型高安全非水電解液，其特征在于，所述功能性添加 劑為聯(lián)苯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1，3_丙磺酸內(nèi)酯、1，4_ 丁磺酸 內(nèi)酯、1，3-(1_丙烯)磺內(nèi)酯、亞硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、環(huán)己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯和 丁二氰中的一種或幾種。7. 制備權(quán)利要求1中一種阻燃型高安全非水電解液的方法，其特征在于， a、 首先利用4A(5A)分水篩對(duì)新型含硅磷腈系阻燃劑進(jìn)行除水處理，處理時(shí)間為20- 30h，得到新型含硅磷腈系阻燃劑中的水份含量低于IOppm的A類新型含硅磷腈系阻燃劑； b、 再將步驟a中的A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加劑加入到無(wú)水無(wú)氧手套箱 中，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2-3h，攪拌完成后，常溫常壓下放置； c、 然后將碳酸酯類、醚類有機(jī)溶劑一種或幾種按重量份數(shù)混合冷卻，得到冷卻產(chǎn)物，再 向冷卻產(chǎn)物內(nèi)緩慢加入鋰鹽，充分反應(yīng)得到產(chǎn)物A; d、 最后將產(chǎn)物A緩緩的加入到步驟b中的含有A類新型含硅磷腈系阻燃劑和功能性添加 劑的無(wú)水無(wú)氧手套箱中，進(jìn)行緩慢攪拌，攪拌時(shí)間2-4h，攪拌完成后，常溫常壓下放置3- 5h，即帶到所需的阻燃型高安全非水電解液。8. 權(quán)利要求7中的阻燃型高安全非水電解液主要應(yīng)用于一次鋰電池或二次鋰電池中。
【文檔編號(hào)】H01M10/0567GK106025355SQ201610327505
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】任海, 劉子磊, 趙志華, 任加興, 王吉峰, 劉永
【申請(qǐng)人】山東海容電源材料有限公司