[发明专利]一种有机磷酸盐寡聚体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种有机磷酸盐寡聚体及其制备方法和应用。所述有机磷酸盐寡聚体为三（三甲基硅烷基）磷酸锂寡聚体、乙二胺四亚甲基磷酸锂寡聚体、二氟双草酸磷酸锂寡聚体、三苯酯磷酸锂寡聚体、或二氟磷酸锂寡聚体。

技术领域

本发明涉及一种有机磷酸盐寡聚体及其制备方法和应用，尤其涉及一种低温电化学储能器件用寡聚体复合电解液，属于电解液制备领域。

背景技术

可充电低温电化学储能器件，包括锂金属电池、锂离子电池、锂离子电容器和超级电容器等对现代便携式电子设备在极端环境下的运行至关重要，在超低温度(-45℃或以下)下，电池能量密度的降低限制了电动汽车、海底、军事和国防设备以及太空探索的应用。原则上可以通过提高电池的基准能量密度或者改善电荷转移动力学来减轻低温下的能量损失。目前用锂金属来替代石墨，来获得更高的能量密度。然而，金属锂阳极循环稳定性较差，金属锂的高活性加上体积变化大，必然会产生低的库仑效率，限制了实际的循环性。另一方面，电化学储能器件的容量保持和工作电压在-30℃以下时都会严重受损。这种性能下降的因素有许多：(1)电解液粘度的增加；(2)锂离子在电极/电解液界面层的缓慢传导；(3)电极中锂离子固态扩散系数的降低。

电化学储能器件的低温性能成为制约其应用的关键性因素，普通电化学储能器件低温性能差，在极寒条件几乎无法充放电。电解液的电导率和成膜阻抗对电化学储能器件的低温性能有重要的影响。对于低温型电解液，应从电解液溶剂体系、锂盐和添加剂三方面综合进行优化。对于电解液溶剂，应选择低熔点、低黏度和高介电常数的溶剂体系。对于锂盐和添加剂，主要从降低成膜阻抗方面考虑，提高锂离子的迁移速率。其中电解液添加剂的加入可提高SEI膜的导电性及稳定性，从而改善电化学储能器件的低温性能。因此，电解液添加剂的选择和优化也是提升低温电化学储能器件性能的重要环节。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种有机磷酸盐寡聚体及其制备方法和应用。第一方面，本发明提供了一种有机磷酸盐寡聚体，其特征在于，所述有机磷酸盐寡聚体为三(三甲基硅烷基)磷酸锂寡聚体、乙二胺四亚甲基磷酸锂寡聚体、二氟双草酸磷酸锂寡聚体、三苯酯磷酸锂寡聚体、或二氟磷酸锂寡聚体。

较佳的，所述有机磷酸盐寡聚体的聚合度为2～50，优选为2～20，更优先选择聚合度2～10。

第二方面，本发明提供了一种有机磷酸盐寡聚体的制备方法，将锂盐、醇和寡聚体封端剂混合后，再加入磷酸前驱体并搅拌混合得到溶胶后，再经离心和洗涤，得到所述有机磷酸盐寡聚体；

优选地，所述锂盐选自硝酸锂、氯化锂、乙酸锂和甲酸锂中的至少一种；

优选地，所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇中的至少一种；

优选地，所述寡聚体封端剂选自三乙胺、二乙胺、三甲胺和三丙胺中的至少一种；

优选地，所述磷酸前驱体选自二氟磷酸、二氟双草酸磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、三(三甲基硅烷基)磷酸和三苯酯磷酸中至少一种。

较佳的，所述锂盐和寡聚体封端剂(作用为抑制结晶)的比值为1g：(0.2～10)mL；所述锂盐和磷酸前驱体的摩尔比为1：(0.2～5)。

第三方面，本发明提供了一种低温电化学储能器件寡聚体复合电解液，包括：有机溶剂、含锂有机/无机电解质、有机磷酸盐寡聚体或/和无机磷酸盐寡聚体中至少一种作为添加剂；所述有机磷酸盐寡聚体选自三(三甲基硅烷基)磷酸锂寡聚体、乙二胺四亚甲基磷酸锂寡聚体、二氟双草酸磷酸锂寡聚体、三苯酯磷酸锂寡聚体、二氟磷酸锂寡聚体中的至少一种；优选地，所述无机磷酸盐寡聚体选自磷酸钙寡聚体、磷酸铜寡聚体和磷酸锰寡聚体中的至少一种。

本发明人发现，电化学储能器件电解液添加剂具有“用量小，见效快”的特点，它的加入能大大的改善电池的循环稳定性、安全性、可逆容量等等，添加剂是电解液的核心，也是提升其性能的关键所在。

较佳的，所述有机磷酸盐寡聚体的聚合度为2～50，优先选择聚合度2～10。