[发明专利]一种二次电池电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二次电池电解质及其制备方法和应用，本发明提供的二次电池电解质的制备原料包括：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、有机溶剂、活性金属盐和阻燃添加剂；其中阻燃添加剂包括双(2,2,2‑三氟乙基)甲基磷酸酯和乙基膦酸双(2,2,2‑三氟乙基)酯中的至少一种。本发明提出的二次电池电解质，能够有效提高二次电池的阻燃性能。本发明还提出了上述二次电池电解质的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，尤其是涉及一种二次电池电解质及其制备方法和应用。

背景技术

1970年代，钾离子电池和锂离子电池被同时提出，但锂离子电池优异的性能让科学家纷纷放弃了对钾离子电池的研究，几乎全部投入了锂离子电池的研发浪潮中，锂离子电池也在过去50年获得了巨大的进步，尤其在1990年索尼实现了锂离子电池技术的商业化，使锂离子电池技术得到迅速发展。

但是，受限于锂资源的低储量和高成本，其大规模运用将受到限制。钾资源在地壳含量高，且与锂金属拥有类似的物化性质，因此，钾离子电池逐渐引起了科学家们的注意。而且由于借助了锂离子电池技术、材料的研究基础，钾离子电池在近10年内取得了非常快的进展。

钾离子电池具有较高的成本优势，同样也具备与锂离子电池相似的劣势：安全性。安全性问题的主要来源是高度易燃的碳酸酯类电解液(溶剂)和热稳定性差的电极材料。上述二次电池在短路或过充等条件下，可能发生起火爆炸。

目前，锂离子电池的安全性能未完全克服，钾离子电池的安全性研究更是存在大量的空白。发展具有阻燃性能和热稳定性好的电解质是推动二次电池进一步商业化的一种方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种二次电池电解质，能够有效提高二次电池的阻燃性能。

本发明还提供了上述二次电池电解质的制备方法。

本发明还提供了上述二次电池的应用。

根据本发明的第一方面实施例，提出了一种二次电池电解质，所述二次电池电解质的制备原料包括：

三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(简称TPTA，CAS：15625-89-5)、有机溶剂、活性金属盐和阻燃添加剂；

所述阻燃添加剂包括双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯(简称BTMP)和乙基膦酸双(2,2,2-三氟乙基)酯(简称BTEP)中的至少一种。

根据本发明实施例的二次电池电解质，至少具有如下有益效果：

(1)本发明采用的二次电池电解质的制备原料中，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的结构式如下：

其在受热的条件下可发生聚合，由此使二次电池电解质由传统的液态变为凝胶状态(也可称为固液混合状态)，降低了其流动性和挥发性；进一步的，如果二次电池发生燃烧等安全问题，凝胶状态，与液态电解质相比，可显著遏制火势的蔓延。

(2)本发明提供的阻燃添加剂对应的结构式如下所示(左：乙基膦酸双(2,2,2-三氟乙基)酯(CAS：650-16-8)，右：双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯(CAS：757-95-9))：

根据上式可知的，上述阻燃添加剂中含有P和F，当其受热时会释放出含P或含F的自由基，进一步的会与H自由基结合，生成不燃物，阻断燃烧的链式反应；由此提升二次电池的阻燃性能和安全性能。

(3)活性金属盐和有机溶剂是二次电池电解质的必要组成部分，其中活性金属盐中的活性金属离子可在二次电池电解质中穿梭，以满足二次电池充放电的要求；有机溶剂为活性金属离子的穿梭提供了适宜的环境。