一种阻燃型高安全非水电解液及其加工方法
【专利摘要】本发明属于锂电池技术领域，涉及非水电解液，尤其涉及一种阻燃型高安全非水电解液及其加工方法，包括锂盐、碳酸酯类、醚类有机溶剂、新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂，其中新型含硅磷腈系阻燃剂为硅、氟、磷和氮四种阻燃性元素，具有良好的阻燃效果，与电解液其他组分相容性较好，对电池的化学性能影响较小，可以作为电解液阻燃添加剂；通过在锂电池中使用含该种阻燃剂的电解液，使得电解液达到不燃的效果，进而提高锂电池的安全性能；采用这种电解液的锂离子电池在保持良好的循环寿命、倍率性能同时，安全性能大幅提升，使得其具有较广阔的应用前景。
【专利说明】
一种阻燃型高安全非水电解液及其加工方法
技术领域
[0001] 本发明属于锂电池技术领域，涉及非水电解液，尤其涉及一种阻燃型高安全非水 电解液及其加工方法。
【背景技术】
[0002] 锂电池具有工作高电压、高比能、长循环寿命、低自放电率、无污染等优势，现已广 泛用于移动电话、便携式计算机、数码产品等小型电子设备，并已在电动汽车(EV)和混合动 力汽车(HEV)等交通工具上展现出广阔的应用前景和强劲的发展势头。
[0003] 锂电池主要由正负极材料、隔膜和电解液组成。而使用易燃有机溶剂作为锂电池 的电解液，是锂电池发生火灾和爆炸的主要原因之一，制约着锂电池向大型化、高能化发 展。然而要从根本上解决锂电池的安全性能，必须优化电池所用材料的性能，使用高安全性 的电池材料。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述的问题，设计了一种阻燃型高安全非水电解液及其加工方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供了一种阻燃型高安全 非水电解液，所述非水电解液按重量份数包括： 锂盐 3-20份; 碳酸酯类、醚类有机溶剂 50-90份；
[0006] 阻燃剂 2-10份； 功能性添加剂 1 -10份；
[0007]所述阻燃剂为新型含硅磷腈系阻燃剂，所述新型含硅磷腈系阻燃剂的结构式为：
[0009]其中心、1?2和1?3为碳原子数为1-4的烷基;其新型含硅磷腈系阻燃剂含有N和P，具有 良好的阻燃性能；同时，该磷腈类阻燃剂中含有含有数个氟原子，其与硅氧烷基共同作用， 进一步提高了磷腈类阻燃剂的阻燃性能。
[0010] 作为优选，所述非水电解液按重量份数包括： 锂盐 18份; 碳酸酯类、醚类有机溶剂 85份；
[0011] 新型含娃磷腈系阻燃剂 8份； 功能性添加剂 7儉《
[0012] 作为优选，所述锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺锂和三氟甲磺酸锂中 的一种或几种。
[0013] 作为优选，所述碳酸酯类有机溶剂为环状碳酸酯类和链状碳酸酯类化合物，所述 醚类有机溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3_二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙 烷和二甘醇二甲醚中的一种或几种。
[0014] 作为优选，所述环状碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳 酸亚丁酯中的一种或几种，所述链状碳酸酯类化合物为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙 酯、碳酸甲基乙基酯、碳数为3-8的直链或支链脂肪单醇与碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一 种或几种。
[0015] 作为优选，所述功能性添加剂为联苯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸 乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、1，4_ 丁磺酸内酯、1，3-(1-丙烯)磺内酯、亚硫酸乙烯酯、硫酸乙烯 酯、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯和丁二氰中的一种或几种。
[0016] 制备权利要求1中一种阻燃型高安全非水电解液的方法，
[0017] a、首先利用4Α(5Α)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 20-30h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的Α类新型含硅磷腈系阻燃 剂；
[0018] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为2-3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0019] c、然后将碳酸酯类、醚类有机溶剂一种或几种按重量份数混合冷却，得到冷却产 物，再向冷却产物内缓慢加入锂盐，充分反应得到产物A;
[0020] d、最后将产物A缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性 添加剂的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间2-4h，搅拌完成后，常温常压下放置 3-5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0021] 作为优选，所述阻燃型高安全非水电解液主要应用于一次锂电池或二次锂电池 中。
[0022] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
[0023] 本发明中的非水电解液包括锂盐、碳酸酯类、醚类有机溶剂、新型含硅磷腈系阻燃 剂和功能性添加剂，其中新型含硅磷腈系阻燃剂为硅、氟、磷和氮四种阻燃性元素，具有良 好的阻燃效果，与电解液其他组分相容性较好，对电池的化学性能影响较小，可以作为电解 液阻燃添加剂。
[0024] 通过在锂电池中使用含该种阻燃剂的电解液，使得电解液达到不燃的效果，进而 提高锂电池的安全性能;采用这种电解液的锂离子电池在保持良好的循环寿命、倍率性能 同时，安全性能大幅提升，使得其具有较广阔的应用前景。
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。
[0026] 图1是含硅磷腈系阻燃剂电解液空白电芯与未使用含硅磷腈系阻燃剂电解液空白 电芯的石墨/NCM三元电芯的0.2C倍率下循环100周的循环测试。
【具体实施方式】
[0027] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例 对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的 特征可以相互组合。
[0028] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可 以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体 实施例的限制。
[0029] 本发明提供了一种阻燃型高安全非水电解液，包括锂盐、碳酸酯类、醚类有机溶 剂、新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂，下面主要从该电解液的相容性、自熄性和电导 率三个方面来介绍新型含硅磷腈系阻燃剂在电解液中的作用。
[0030] 1、相容性
[0031] 将下面比较例和实施例中所制备的电解液，常温常压下放置5小时，观察电解液状 态，观察结果如表1所示。
[0032] 2、电导率检测
[0033]将下面实施例和比较例中按照上述加工方法所制备的电解液加入到雷磁DDSJ-308A电导率仪，状态为常温常压，检测结果如表1所示。
[0034] 3、电解液的自熄性
[0035]将质量为M0、径为0.4cm的玻璃棉球浸泡在待测电解液(按照相容性中的制备方法 制备的电解液）中，待充分浸湿后称出其质量为Ml;将该玻璃棉球放置于"0"铁丝圈中，用点 火装置点燃，记录从点火装置移开到火焰熄灭的时间T。我们通过单位质量电解液的自熄时 间T1作为衡量电解液阻燃性能的标准，T1=T/(M1-M0)，测量三次取平均值(如表1所示）。 [0036]下面为比较例和实施例：
[0037] 比较例1
[0038]现有电解液的制备：
[0039] a、将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却，缓慢 加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmo 1 /L的电解液；
[0040] b、再向步骤a中的电解液添加按照电解液总质量计算添加1 %碳酸亚乙烯酯和1 % 联苯，充分搅拌5h，得到制备锂电池电解液。
[0041] 然后对锂电池电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见表1。
[0042] 实施例1
[0043] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0044] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂； [0045] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0046] c、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却， 得到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电 解液；
[0047] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的1%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0048] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0049] 实施例2
[0050] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0051] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0052] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0053] c、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却， 得到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电 解液；
[0054] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的3%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0055] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0056] 实施例3
[0057]阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0058] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0059] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0060] C、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却， 得到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电 解液；
[0061] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的5%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0062] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0063] 实施例4
[0064] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0065] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0066] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0067] c、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却， 得到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电 解液；
[0068] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的10%)、碳酸亚乙烯酯(碳 酸亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总 质量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放 置5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0069] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0070] 比较例2
[0071] 现有电解液的制备：
[0072] a、将碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照质量比1:2混合冷却，缓慢加入四氟硼酸锂盐， 配制四氟硼酸锂盐浓度为lmol/L的电解液；
[0073] b、再向步骤a中的电解液添加按照电解液总质量计算添加 1 %碳酸亚乙烯酯和1 % 联苯，充分搅拌5h，得到制备锂电池电解液。
[0074]然后对锂电池电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见表1。
[0075] 实施例5
[0076]阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0077] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0078] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0079] c、然后将碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照质量比1:2混合冷却，得到冷却产物，再向 冷却产物内缓慢加入四氟硼酸锂盐，配制四氟硼酸锂盐浓度为lmol/L的电解液；
[0080] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的1%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0081] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0082] 实施例6
[0083]阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0084] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂； [0085] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0086] c、然后将碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照质量比1:2混合冷却，得到冷却产物，再向 冷却产物内缓慢加入四氟硼酸锂盐，配制四氟硼酸锂盐浓度为lmol/L的电解液；
[0087] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的3%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0088] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0089] 实施例7
[0090] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0091] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0092] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0093] c、然后将碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照质量比1:2混合冷却，得到冷却产物，再向 冷却产物内缓慢加入四氟硼酸锂盐，配制四氟硼酸锂盐浓度为lmol/L的电解液；
[0094] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的5%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0095] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0096] 实施例8
[0097]阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0098] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0099] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0100] c、然后将碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按照质量比1:2混合冷却，得到冷却产物，再向 冷却产物内缓慢加入四氟硼酸锂盐，配制四氟硼酸锂盐浓度为lmol/L的电解液；
[0101] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的10%)、碳酸亚乙烯酯(碳 酸亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总 质量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放 置5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0102] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0103] 比较例3
[0104] 现有电解液的制备：
[0105] a、将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却，缓慢加 入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmo 1 /L的电解液；
[0106] b、再向步骤a中的电解液添加按照电解液总质量计算添加1 %碳酸亚乙烯酯和1 % 联苯，充分搅拌5h，得到制备锂电池电解液。
[0107] 然后对锂电池电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见表1。
[0108] 实施例9
[0109] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0110] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂； [0111] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0112] c、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却，得 到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电解 液；
[0113] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的1%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0114] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0115] 实施例1〇
[0116] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0117] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0118] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0119] c、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却，得 到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电解 液；
[0120] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的3%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0121] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0122] 实施例11
[0123] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0124] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0125] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0126] c、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却，得 到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电解 液；
[0127] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的5%)、碳酸亚乙烯酯(碳酸 亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总质 量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放置 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0128] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0129] 实施例12
[0130] 阻燃型高安全非水电解液的制备：
[0131] a、首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为 24h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于lOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂；
[0132] b、再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手 套箱中，进行搅拌，搅拌时间为3h，搅拌完成后，常温常压下放置；
[0133] c、然后将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯按照质量比1:1:1混合冷却，得 到冷却产物，再向冷却产物内缓慢加入六氟磷酸锂，配制六氟磷酸锂浓度为lmol/L的电解 液；
[0134] d、最后将步骤c中的电解液缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃 剂(A类新型含硅磷腈系阻燃剂的质量占步骤c中电解液总质量的10%)、碳酸亚乙烯酯(碳 酸亚乙烯酯的质量占步骤c中电解液总质量的1 % )和联苯(联苯的质量占步骤c中电解液总 质量的1%)的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间3h，搅拌完成后，常温常压下放 置5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。
[0135] 然后对阻燃型高安全非水电解液做相容性实验、电导率和自熄性测试，结果参见 表1。
[0136] 表1电解液的性能测试数
[0139] 由表1可知，本发明阻燃剂与电解液其他组分具有较好的相容性，小于5%的添加 剂的加入基本不会影响电解液电导率，自熄时间随添加剂的加入量增多越来越小，阻燃效 果越来越明显，在加入5%时已经可以达到不燃的效果。
[0140] 实施例13
[0141] 实施电芯使用电解液:在含有1M LiPF6的体积比1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯 和碳酸甲乙酯的电解液中加入5%的新型含硅磷腈系阻燃剂（制备方法为实施例中的制备 方法）。
[0142] 空白电芯使用的电解液:含有1M LiPF6的体积比1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯 和碳酸甲乙酯的电解液(制备方法为比较例中的制备方法）。
[0143] 从图1可以看出，使用这种这种电解液对电池的容量和循环性能影响不超过2%， 对电芯循环性能影响较小。
[0144] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1. 一种阻燃型高安全非水电解液，其特征在于，所述非水电解液按重量份数包括： 锂盐 3-20份； 碳酸酯类、醚类有机溶剂 50-90份； 阻燃剂 2-10份; 功能性添加剂 1-10份; 所述阻燃剂为新型含硅磷腈系阻燃剂，所述新型含硅磷腈系阻燃剂的结构式为： 其中R1AdPR3为碳原子数为1-4的烷基。2. 根据权利要求1所述的一种阻燃型高安全非水电解液，其特征在于，所述非水电解液 按重量份数包括： 锂盐 18份： 碳酸酯类、醚类有机溶剂 85份； 新型含硅磷腈系阻燃剂 8份; 功能性添加剂 7份。3. 根据权利要求2所述的一种阻燃型高安全非水电解液，其特征在于，所述锂盐为四氟 硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺锂和三氟甲磺酸锂中的一种或几种。4. 根据权利要求3所述的一种阻燃型高安全非水电解液，其特征在于，所述碳酸酯类有 机溶剂为环状碳酸酯类和链状碳酸酯类化合物，所述醚类有机溶剂为四氢呋喃、2-甲基四 氢呋喃、1，3_二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的一种或几种。5. 根据权利要求4所述的一种阻燃型高安全非水电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯 类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳酸亚丁酯中的一种或几种，所述链状 碳酸酯类化合物为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、碳数为3-8的直 链或支链脂肪单醇与碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一种或几种。6. 根据权利要求5所述的一种阻燃型高安全非水电解液，其特征在于，所述功能性添加 剂为联苯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1，3_丙磺酸内酯、1，4_ 丁磺酸 内酯、1，3-(1_丙烯)磺内酯、亚硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯和 丁二氰中的一种或几种。7. 制备权利要求1中一种阻燃型高安全非水电解液的方法，其特征在于， a、 首先利用4A(5A)分水筛对新型含硅磷腈系阻燃剂进行除水处理，处理时间为20- 30h，得到新型含硅磷腈系阻燃剂中的水份含量低于IOppm的A类新型含硅磷腈系阻燃剂； b、 再将步骤a中的A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加剂加入到无水无氧手套箱 中，进行搅拌，搅拌时间为2-3h，搅拌完成后，常温常压下放置； c、 然后将碳酸酯类、醚类有机溶剂一种或几种按重量份数混合冷却，得到冷却产物，再 向冷却产物内缓慢加入锂盐，充分反应得到产物A; d、 最后将产物A缓缓的加入到步骤b中的含有A类新型含硅磷腈系阻燃剂和功能性添加 剂的无水无氧手套箱中，进行缓慢搅拌，搅拌时间2-4h，搅拌完成后，常温常压下放置3- 5h，即带到所需的阻燃型高安全非水电解液。8. 权利要求7中的阻燃型高安全非水电解液主要应用于一次锂电池或二次锂电池中。
【文档编号】H01M10/0567GK106025355SQ201610327505
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】任海, 刘子磊, 赵志华, 任加兴, 王吉峰, 刘永
【申请人】山东海容电源材料有限公司