[发明专利]一种含磷酸酯盐成分的导电介质

说明书

发明涉及一种含磷酸酯盐成分的导电介质，这类电解质是有机官能团、离子溶质官、吸电官能团的统一体，利用溶质与溶剂之间的衍生关系、空间结构相似关系，集阻燃、稳定、高离子浓度、高电导率、环保低毒于一体，原料价格低、工艺简单，生产钠、锂电池，成本只有六氟磷酸盐成分导电介质的一半。本发明是利用磷氧化合物上磷的三个键，一个做成‑OM⁺，可提供M⁺碱离子；余下的2个键做成卤素基，或做成酯基，或一个键做成溶剂官能团酯基，一个键做成卤素，增加离子电离度。酯基用醇或醇钠、醇钾为原料，当采用多元醇或多元醇钠、多元醇钾为原料时，可生产琼脂态多磷酸酯盐。而磷氧化合物上的磷键，不接离子功能团，即为阻燃溶剂。

技术领域

本发明涉及一种新材料领域，具体是涉及一种含磷酸酯盐类成分的，非水溶液导电介质，用于钠、锂电池生产。

背景技术

当前能查到的磷酸酯盐化合物，为磷酸十二烷基酯单钠盐、双钠盐、单钾盐、双钾盐，用作表面活性剂、植物生长激素、化妆品保湿剂，而含有磷酸酯锂盐类成分的导电介质，还没有开发出来。

当前锂电池的电解液是由溶质和溶剂组成，使用的溶质为：LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6，这些化合都有毒、有害。使用的溶剂为：碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、丁内酯等，这些化合物沸点低、容易燃烧。电解质的锂盐换为钠盐溶解于有机溶剂中，即组成当前的钠电池有机电解液。

由这些无水、无羟基的溶质和溶剂组成的非水溶液导电介质，确保负极碳钠、碳锂化合物的安全存在环境。当前电解液选用溶质和溶剂的最大缺点是：溶质和溶剂在空间结构上、在衍生上没有关联，导致以下问题产生。

(1)电解液稳定性差，充放电循环次数多了，电解质就会分解沉淀，导致电池容量和寿命下降。

(2)电解质在溶剂中的饱和浓度低，电导率低，电池内电阻大，导致充电时间长。

(3)电解液在气温低时，电解质接近饱和浓度，电解液的粘度和电阻同时增加，冬天电池，没有加热不能正常工作。

(4)电解液生产成本高，导致电动车的性价比低于燃油车。

(5)溶剂极易燃烧，钠、锂电池均存在使用安全问题。

(6)溶质毒性大，钠、锂电池回收加工技术难度大、成本高、环境压力大。

发明内容

本发明涉及一种含磷酸酯盐成分导电介质，这类电解质是有机官能团、离子溶质官、吸电官能团的统一体。这类导电介质，利用溶质与溶剂之间的衍生关系、空间结构相似关系，集阻燃、稳定、高离子浓度、高电导率、环保低毒于一体，而原料价格低、生产工艺简单，用于钠、锂电池生产，成本只有六氟磷酸盐成分导电介质的一半。

本发明具体特征是利用磷氧化合物上磷的三个键，一个做成-OM⁺，可提供M⁺碱离子；余下的2个键做成卤素，如二氯磷酸盐，或做成酯，如磷酸二乙酯盐。也可以一个键做成酯，即溶剂官能团，一个键可以做成卤素，增加离子电离度。酯基用醇或醇钠、醇钾为原料，酯基采用多元醇或多元醇钠、多元醇钾为原料时，可生产琼脂态的多磷酸酯盐。将离子功能团、溶剂功能团、吸电官能团集成在磷原子上，生产出满足市场需求的导电介质。而磷氧化合物上的磷键，不接离子功能团，即为溶剂。

本发明所说的磷酸酯盐是钠盐和锂盐，包括含氟、氯的磷酸酯盐(如：乙氧基乙基磷酸酯氯锂盐，结构式PO(OC2H4OC2H5)(OLi)Cl)，和不含卤素的磷酸酯盐(如：二乙氧基乙基磷酸酯锂盐-PO(OC2H4OC2H5)2(OLi))；

本发明所说的磷酸酯盐中，构成酯基的原料包括：烃醇、酯肪醇、卤素烃醇、二元醇单醚、二元醇单酯、环氧丙醇等单元醇类及其醇钠、醇钾化合物，包括苯酚等能与磷酸形成酯的化合物；构成酯基的原料还包括：乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、二苯酚、甘油等多元醇及其醇钠、醇钾化合物，可生产琼脂态多磷酸盐，二磷酸酯盐如PO(OR)(OLi)-O-R’-O-PO(OR)(OLi)。