[发明专利]改性三嗪功能性化合物

说明书

本发明涉及包含三嗪部分的含磷阻燃材料和含有所述材料的用于电化学电池的电解质。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月17日提交的美国临时专利申请序列号62/533270的申请日期的权益，其特此通过引用以其整体并入。

技术领域

本公开涉及包含三嗪部分的含磷阻燃材料、含有所述材料的电解质和含有所述电解质的电能存储装置。

背景技术

室温离子液体(IL)的合成和电化学分析的最新进展已经确定了此独特类别的材料作为用于下一代锂离子电池的电解质的前景。IL是具有低于100℃的熔点的有机盐并且通常由大体积阳离子和无机阴离子组成。大阳离子尺寸允许对电荷进行移位和筛选，使得晶格能减少并且因此使得熔点或玻璃化转变温度减小。IL具有独特的物理化学特性，诸如可忽略的蒸汽压力、耐燃性、良好室温离子导电率、宽电化学窗口和有利的化学和热稳定性。这些特性对于提供用于锂电池的基于IL的电解质而言是希望的。

然而，仍然存在安全挑战，如锂离子电池在滥用条件下或甚至正常条件下的可燃性。Zhang等人的美国专利号8,697,291教导了含有基于三嗪的添加剂的电解质组合物的用途，但未提及离子液体的用途。因此，需要将具有阻燃能力的新型离子液体并入到锂离子电池中。

发明内容

本公开涉及包含三嗪部分的含磷阻燃材料和用于电化学电池的含有这些阻燃材料的电解质。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于电能存储装置的电解质，该电解质包括非质子有机溶剂、碱金属盐、添加剂和含有至少一个三嗪部分的离子液体化合物。

根据本公开的另一个方面，提供了一种在电能存储装置中的电解质，该电解质包括非质子有机溶剂、碱金属盐、添加剂和含有磷的包含三嗪部分的阻燃材料，其中有机溶剂是开链或环状碳酸酯、羧酸酯、腈、醚、砜、亚砜、酮、内酯、二氧戊环、甘醇二甲醚、冠醚、硅氧烷、磷酸酯、磷酸盐、亚磷酸酯、单磷腈或聚磷腈或其混合物。

根据本公开的另一个方面，提供了一种在电能存储装置中的电解质，该电解质包括非质子有机溶剂、碱金属盐、添加剂和包含三嗪部分的含磷阻燃材料，其中碱金属盐的阳离子是锂、钠、铝或镁。

根据本公开的另一个方面，提供了一种在电能存储装置中的电解质，该电解质包括非质子有机溶剂、碱金属盐、添加剂和包含三嗪部分的含磷阻燃材料，其中添加剂包含含硫化合物、含磷化合物、含硼化合物、含硅化合物、含有至少一个不饱和碳-碳键的化合物、羧酸酐或其混合物。

在阅读以下详细描述和所附权利要求后，本公开的这些和其他方面将变得显而易见。

附图说明

附图是比较实例0电解质与包含改性三嗪化合物的电解质(实例1)之间的室温循环寿命比较。

具体实施方式

本公开涉及一种离子液体化合物，其包括至少一种阳离子和至少一种阴离子，其中该至少一种阳离子共价键合至至少一个三嗪部分。

在一个实施方案中，电能存储装置电解质包括：a)非质子有机溶剂体系；b)碱金属盐；c)添加剂；和d)包含三嗪部分的含磷阻燃材料。

在一个实施方案中，改性阻燃材料包含根据下式的三嗪部分：

或者/

其中：

R是苯环，其中环上的至少一个氢原子被卤素、烷基、烷氧基、甲硅烷基、酰胺、亚砜基团、全氟化烷基、硅烷、亚砜、偶氮、醚或硫醚基团或其组合取代；

Q是烯基、烷基甲硅氧基、甲硅烷基、硫醚基、亚砜、偶氮、氨基或硅烷基；并且