2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-三磷酸锂及其复配物用于阻燃电解质的制备的制作方法

文档序号:20913522发布日期:2020-05-29 13:14阅读:来源:国知局

技术特征:

1.2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-三磷酸锂及其复配物用于阻燃电解质的制备,其特征在于:电解质采用新结构的含异氰脲酸环的三膦酸锂盐,2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-三磷酸锂(litpa)为主要组份复配而成的新型阻燃电解质;litpa能溶于有机溶剂,litpa分子中有多个锂离子,其溶于有机溶剂的溶液具有很好的锂离子导电性能,litpa分子中的异氰脲酸基团和磷酸基团均具有很好的阻燃性能,litpa及其异氰脲酸磷酸酯(ttp)与其它锂离子电池电解质添加剂复配,能得到新型阻燃电解质,其具体制备方法如下:

(1)以三氯异氰脲酸为原料(tcca),经过亚磷酸酯中进行反应,制备得到异氰尿酸基三磷酸酯(ttp),在浓盐酸中水解得到异氰尿酸基三元磷酸(tpa),将tpa与氢氧化锂、氧化锂或锂盐反应得到异氰脲酸环的三膦酸锂盐(litpa);具体步骤为:tcca原料搅拌下在0.5~2h内分批慢慢加入亚磷酸酯中,升温至80~120℃反应6~12h,冷却后减压蒸去亚磷酸酯,得到ttp;将ttp在浓盐酸中加热、搅拌、回流反应12~36h,在50℃~70℃下,减压蒸出hcl、醇和水,用水和有机溶剂萃取,将水相浓缩,真空干燥得tpa;将tpa与氢氧化锂、氧化锂或碳酸锂发生反应得到异氰脲酸环的三膦酸锂盐(litpa);

(2)litpa和ttp按照一定比例混合,溶解到合适的有机溶剂中,加入其它添加剂复配,得到新型阻燃的锂离子电池电解质,得到新型阻燃的锂离子电池电解质用于锂离子电池、锂氧电池、锂硫电池的电解质。

2.根据权利要求1所述的2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-三磷酸锂及其复配物用于阻燃电解质的制备,其特征在于:litpa的制备过程中所用的原料,三氯异氰脲酸为原料(tcca)分子中含有的芳香环是缺电子芳环,其碳-卤键非常活泼,卤素容易被亲核基团取代的三元卤代烃原料;亚磷酸酯选用:亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丙酯或亚磷酸三异丙酯中的一种或几种的混合物,其特征在于:其亚磷酸酯的沸点较低,未反应的亚磷酸酯易蒸发除去;生成的ttp在水解过程中生成的副产物醇也易蒸发除去。

3.根据权利要求1所述的2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-三磷酸锂及其复配物用于阻燃电解质的制备,其特征在于:litpa与ttp摩尔比按照8:1~2:1;所用有机溶剂优选二甲基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺、碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的几种混合物作为溶剂。

4.根据权利要求1所述的2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-三磷酸锂及其复配物用于阻燃电解质的制备,其特征在于:加入的其它添加剂为:防止过充的添加剂,如,二乙酰基二茂铁、二联或三联吡啶的过渡金属配合物、邻菲罗啉的过渡金属配合物、大茴香醚、环己基苯、2,7-二乙酰基噻蒽、n-苯基马来酰胺中的一种或几种的混合物,添加质量比为5%~20%;促进sei膜生成的添加剂:如,氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、九氟代丁基乙基醚、丁磺内酯、1,3-丙基磺内酯、乙烯基三甲氧基硅烷、2-苯基咪唑、4-氟苯基异氰酸酯中的一种或几种的混合物为添加剂,添加质量比为3%~15%。


技术总结
本发明提供一种高磷酸含锂的2,4,6‑三氧代‑1,3,5‑三嗪‑三磷酸基锂盐及溶剂、添加剂等复配得到的锂离子电池阻燃电解质的制备方法,高的磷酸基与锂离子含量,在实现阻燃效果的前提下,提供多个锂离子附着位点,提高电解液中锂离子浓度,并减少了阻燃添加剂的使用。其特征在于,首先用亚磷酸三酯取代三氯异氰尿酸上的高活性氯,得到磷酸酯类化合物;再将酯类化合物水解得到磷酸基产物;其锂盐、中间体磷酸酯及其它添加剂溶解到有机溶剂中复配得到新型阻燃锂离子电池电解质,本发明所述的新型电解质可用于锂离子电池、锂氧电池、锂硫电池的电解质。

技术研发人员:王素文;李忠芳;郭辉;孙鹏;崔伟慧
受保护的技术使用者:山东理工大学
技术研发日:2020.01.11
技术公布日:2020.05.29
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