[发明专利]一种含阻燃添加剂的电解液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含阻燃添加剂的电解液及其制备方法，它是在已有的锂离子电池电解液中加入用于阻燃添加剂而制成的一种新型电解液，其中，阻燃添加剂为2‑氟‑2‑磷酰基乙酸三乙酯，电解液中阻燃添加剂的重量百分含量为1～20％，加入5％的2‑氟‑2‑磷酰基乙酸三乙酯可以明显地起到阻燃效果，添加量为10％的2‑氟‑2‑磷酰基乙酸三乙酯时即可使电解液达到不燃，同时满足实际生产需要，采用新型电解质添加剂作为阻燃剂，可以提高电解液的稳定性，进而保障电池的安全性。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种含阻燃添加剂的电解液及其制备方法。

背景技术

目前电化学领域在电解液阻燃剂方面研究较多的是有机磷系阻燃添加剂、有机卤系阻燃添加剂、有机硅系阻燃添加剂、复合阻燃添加剂等。将其加入常规电解液中，可以使易燃烧的有机电解液变得难燃或不燃。研究发现亚磷酸三苯脂（TPPi）在锂硫电池有很好的阻燃效果。当在EC+DMC（1:1，v/v）电解液中添加TPPi达到5 vol %时，既能提高电解液电化学稳定性，又有低的极化电势，稳定的循环性能等优点。还有研究发现：磷酸三（2,2,2-三氟乙基）酯（TFEP），当添加TFEP 20 vol %,电解液不能点燃,表现出优越阻燃性。循环伏安法（CV）和循环充放电测试表明,TFEP对电极电化学性能几乎不影响。TFEP具有较宽的电化学化学窗口，与石墨阳极和LiMn₂O₄、磷酸铁锂阴极有好的电化学兼容性。这些磷系阻燃剂具有很好的阻燃特征，是一个不错的阻燃剂。然而一部分由于浓度的上升往往会提高电解液粘度，使电解液的电导率上升，对导电性能有不好的影响。卤系阻燃剂比较常见，然而随着大家对可持续环保问题的关注，卤系阻燃剂面临着巨大挑战。硅系阻燃剂比较环保，而且其元素含量比较丰富，是一个很有潜力的阻燃剂。复合阻燃剂由于其具备两种及其两种以上元素性能和协同作用，可以高效的作用，是一个目前重要的研究方向。所以，对于选择无污染而且有效的阻燃剂，更加贴近市场，这是探索的方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电解液的缺陷，提供一种阻燃效果好，毒性小，价格便宜，不仅具有好的安全性，还具有更好的电化学性能的阻燃添加剂。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种含阻燃添加剂的电解液，其特征在于：电解液的组分为阻燃添加剂、碳酸酯和锂盐，阻燃添加剂的质量百分数小于50%，碳酸酯质量分数为75～90%，锂盐的质量百分数为10～20%。

优选的是，阻燃添加剂为2-氟-2-磷酰基乙酸三乙酯，其在电解液中的质量百分数为1%～20%。

优选的是，阻燃添加剂的质量百分数为8%～15%，碳酸酯质量分数为80～85%，锂盐的质量百分数为10～12%。

优选的是，阻燃添加剂的质量百分数为5%～8%，碳酸酯质量分数为80～90%，锂盐的质量百分数为12～15%。

优选的是，阻燃添加剂的质量百分数为8%～10%，碳酸酯质量分数为80～85%，锂盐的质量百分数为10～12%。

优选的是，碳酸酯为PC、EC、DMC、DME、DEC或DEC中的一种或多种。

优选的是，锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄或LiBOB，其浓度小于1.5mol。

优选的是，锂盐的浓度为0.8mol/L～1.2mol/L。

一种含阻燃添加剂的电解液的制备方法，步骤如下：取三份相同的电解质作为空白样品，此电解质为含有1.0mol六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯，各组分的体积比为1：1：1，在小于1ppm H₂O和O₂的充满氩气的手套箱中将不同质量的2-氟-2-磷酰基乙酸三乙酯分别添加到上述空白电解质中，分别制备成质量分数为5％，10％，15％电解液，并且将制备的电解液密封并储存在超净手套箱中。