[发明专利]一种磷腈类化合物及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种磷腈类化合物及其方法和应用，属于电解液技术领域。所述磷腈类化合物为含磷腈双氟烷基磺酰亚胺类，结构通式如式(I)所示，该化合物结构新颖，合成方法简单易行，用于电解液中具有较好的阻燃性，使用含该化合物的电解液组成的电池表现出优异的循环性能、阻燃性能和高温性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的电解液技术领域，具体涉及一种电解液用磷腈类阻燃剂、合成方法及其应用。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、高电压、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上，如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、储能、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。随着锂离子电池市场的不断扩大，安全问题已经成为锂电池应用在电动车上的主要障碍，由于锂离子电池的电解液一般是由有机溶剂组成，而这些溶剂多为易燃物，如果电池使用不当，就有可能引起冒烟、起火、燃烧，甚至爆炸，针对这些隐患，研究人员采取了一些方法对锂电池进行改善。目前，向电解液中加入阻燃添加剂已经成为解决锂离子电池安全性的主要方法之一。常用的阻燃剂有磷酸酯、亚磷酸酯、卤代磷酸酯、卤代酸磷酸酯及卤代醚类化合物等化合物，比如，专利CN103779608通过加入磷酸三丁酯TBP，使电解液具有良好的阻燃性能。虽然这些阻燃剂的阻燃效果较好，但是磷酸酯对石墨负极破坏较大，同时会降低电解液的离子导电率和电池的可逆性等等。因此，目前迫切需要一种阻燃效果好，自身稳定性好，并能有效改善电池的电化学性能的高安全的阻燃剂。

发明内容

针对上述问题，本发明的技术方案一方面提供一种磷腈类化合物，其结构如式(I)所示：

其中，R¹-R⁵各自独立地为溴或氟；各R⁶独立地为氟或C₁-C₉的全氟烷基。

在一些实施例中，R¹-R⁵为氟。

在一些实施例中，各R⁶独立地为F，CF₃，CF₃CF₂，CF₃CF₂CF₂或CF₃CF₂CF₂CF₂。

在一些实施例中，R¹-R⁵为氟；R⁶为F；即本发明化合物为式(II)所示化合物：

在一些实施例中，R¹-R⁵为氟；R⁶为CF₃；即本发明化合物为式(IV)所示化合物：

本发明的另一方面是提供使用式(I)化合物配制的电解液。

在一些实施例中，所述式(I)化合物配制的电解液，其特征在于，还包括非水有机溶剂、电解质锂盐和其他功能性添加剂。

在一些实施例中，所述式(I)化合物配制的电解液，其特征在于，所述电解液中，式(I)化合物所占的重量百分比为3～15％。

在一些实施例中，所述式(I)化合物配制的电解液中，式(I)化合物所占的重量百分比为5％。

在一些实施例中，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯，在电解液中所占的重量百分比为75～90％；所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、乙酸乙酯(EA)、乙酸甲酯(MA)、乙酸丁酯中的一种或多种组合物。