[发明专利]含有马来酰亚胺的阻燃型高分子电解质组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子电解质组合物，特别涉及一种阻燃型高分子电解质组合物。

背景技术

可携式电子产品持续朝向轻、薄、短、小的趋势发展，相对于电池的要求也需要重量轻、厚度薄、能量密度高、尺寸小、容易使用。高分子锂电池是使用离子通道性薄膜取代传统的液态电解质，在几何尺寸结构上具有较多的变化性，使得高分子锂电池具有高可靠性、低成本、制造方法简单、以及结构薄形化等优点。

就锂离子二次电池而言，在过度充放电、短路、以及大量电流长时间工作的情形下会释放出大量的热，成为电池中易燃电解液成分的安全隐忧，可能造成热穿击(热逸溃)甚至电池爆破，特别是电动汽车等应用领域，对于电池的安全性具有更高、更新的要求。因此，改善电池材料的热稳定性，即成为提升锂离子电池安全性的重要因素。

在易燃的有机电解液中添加阻燃成分，可以增加电解液本身的热稳定性，使电解液具有阻燃或不可燃的特性，避免电池在过热的操作条件下发生燃烧或爆炸的情形。有机磷化合物常用作阻燃成分，例如烷基磷酸酯(如，三甲基磷酸酯TMP、三乙基磷酸酯TEP)；磷腈化合物(如，六甲基磷腈HMPN)、具有磷取代基的化合物、磷-氮键合化合物等均为良好的阻燃剂。然而，大部分的有机磷化合物阻燃剂本身电化学稳定性差，容易在碳负极表面发生还原分解，且有机磷化合物阻燃剂的高粘度，不利于电解液的导电率，也限制了锂离子电池的发展。

另一方面，有机氟代化合物是以氟取代氢原子，通过减少溶剂分子的氢含量而降低溶剂的可燃性。氟代烷基磷酸酯，例如三(2，2，2-三氟乙基)磷酸酯(TFP)、三(2，2，2-三氟乙基)甲基磷酸酯(BMP)均具有阻燃效果，并具有氟基团改善电化学稳定性，常用作阻燃添加剂，用以改善锂离子电池的电解液的阻燃性。然而，含卤素成分的添加剂回收燃烧时会产生有毒物质，而不利于环保。

因此，仍需要一种兼具优异导电特性与阻燃特性且不会对环境造成负担的高分子电解质组合物。

发明内容

基于上述问题，本发明的主要目的在于提供一种具有阻燃特性的高分子电解质组合物。

本发明的另一目的是提供一种可以避免电解液漏液的高分子电解质组合物。

本发明的又一目的是提供一种可以增加锂离子传导稳定性的高分子电解质组合物。

为了达到上述目的，本发明提供一种含有马来酰亚胺的阻燃型高分子电解质组合物，包括改性马来酰亚胺、锂盐、以及至少一种离子溶液，该离子溶液是以所述组合物总重量计的至少2重量％的量添加。所述电解质组合物是可以利用改性马来酰亚胺类似树脂状(dendrimer-like)的超支化(hyperbranched)结构作为高分子电解质的架桥支柱，长时间地将电解液包覆于其中，避免电解液发生漏液的情形，增加锂离子传导的稳定性。并且，由于所述电解质组合物是添加至少2重量％的离子溶液而具有阻燃特性，将其用作为锂电池的高分子电解质，可以进一步提升电池的安全性。

附图说明

图1显示不同温度的电解质组合物的离子导电度。

实施方式

本发明含有马来酰亚胺的阻燃型高分子电解质组合物，包括改性马来酰亚胺、锂盐、以及至少一种离子溶液(Ionic Liquid)，该离子溶液是以所述组合物总重计的至少2重量％的量添加。所述电解质组合物中，改性的双马来亚酰胺是由式(I)所示的巴比土酸(barbituric actd，BTA)或其衍生物：

(式中，R₁与R₂独立地选自-H、-CH₃、-C₂H₅、-C₆H₅、-CHC(CH₃)₂、-CH₂CH(CH₃)₂、-CH₂CH₂CH(CH₃)₂、或-CH(CH₃)-(CH₂)₂-CH₃)

与双马来酰亚胺和/或单马来酰亚胺进行反应而形成。

在一个具体实例中是使用式(II)所示的双马来酰亚胺(Bismaleimide，BMI)进行反应：

(式中，R可为芳基、脂肪基、环状脂肪基、或含硅烷的脂肪基)