用于电池电解质的阻燃剂的制作方法

本发明涉及用于电池用电解质溶液的溴化阻燃剂。

背景技术：

1、影响锂-离子电池的安全性因素之一是它们在含锂电解质溶液中使用可燃性溶剂。在电解质溶液中包含阻燃剂是减弱这些溶液的可燃性的一种方式。为了使阻燃剂成为电解质溶液的合适组分，需要其在电解质中有溶解性，以及在电池工作的范围内有电化学稳定性，并且对电池性能的负面影响最小。对电池性能的负面影响可包括降低的电导率、活性材料的化学不稳定性、消耗锂和/或在活性材料上形成电阻性界面，这些可能在初始循环期间对固体电解质界面(sei)形成有不利影响，导致电解质的化学降解。

2、需要开发一种阻燃剂，其能以合理的成本在对锂离子电池的电化学性能影响最小的情况下有效抑制锂离子电池的可燃性。

技术实现思路

1、本发明提供了用于锂电池的非水性电解质溶液，其含有至少一种含氧溴化阻燃剂。在一种或多种含氧溴化阻燃剂的存在下，火焰在这些非水性电解质溶液中会熄灭，至少在实验室条件下如此。

2、本发明的一个实施方案是用于锂电池的非水性电解质溶液，该溶液包含i)液体电解质介质；ii)含锂的盐；和iii)至少一种选自以下的含氧溴化阻燃剂：

3、a)溴化单酯

4、α)该溴化单酯具有三个碳原子和至少一个溴原子，或

5、β)该溴化单酯具有至少四个碳原子和至少一个溴原子，并且由下式表示：

6、

7、其中

8、r1和r2各自具有至少一个碳原子，并且r1和r2中的至少一者具有至少一个溴原子，条件为当r2是苄基且该苄基中存在至少一个溴原子时，r1是支链或直链烷基；和

9、b)溴化二酯，该溴化二酯具有至少六个碳原子和至少一个溴原子，并且由下式表示：

10、

11、其中

12、ra、rb和rc各自具有至少一个碳原子，并且ra、rb和rc中的至少一者具有至少一个溴原子。

13、本发明的另一实施方案是用于锂电池的非水性电解质溶液，该溶液包含i)液体电解质介质；ii)含锂的盐；和iii)至少一种含氧溴化阻燃剂。该含氧溴化阻燃剂选自由以下组成的组：溴乙酸甲酯、乙酸2-溴乙酯、乙酸4-溴丁酯、乙酸2-溴乙烯酯、乙酸3-溴烯丙酯、丁酸3-溴烯丙酯、乙酸2,3-二溴丙-2-烯-1-基酯、丙酸2,3-二溴丙-2-烯-1-基酯、乙酸(3,5-二溴苯基)甲酯、乙酸3-溴-2,2-双(溴甲基)丙酯、3-溴-2-丙烯酸酯、2-溴-丙烯酸甲酯、溴乙酸2,3-二溴丙-2-烯-1-基酯、2-甲基丙酸2,3-二溴丙-2-烯-1-基酯、溴乙酸(3,5-二溴苯基)甲酯、二乙酸2,3-二溴丁-2-烯-1,4-二基酯、双(2-甲基丙酸)2,3-二溴丁-2-烯-1,4-二基酯、双(2-溴丁酸)2,3-二溴丁-2-烯-1,4-二基酯、二乙酸2,2-双(溴甲基)-1,3-丙烷二基酯和双(溴乙酸)2,2-双(溴甲基)丙烷-1,3-二基酯。

14、由随后的描述和所附权利要求书将更进一步显而易见本发明的这些及其它实施方案和特征。

1.一种用于锂电池的非水性电解质溶液，所述溶液包含i)液体电解质介质；ii)含锂的盐；和iii)至少一种选自以下的含氧溴化阻燃剂：

2.如权利要求1所述的溶液，其中所述含氧溴化阻燃剂是

3.如权利要求1所述的溶液，其中所述含氧溴化阻燃剂是

4.如权利要求1所述的溶液，其中所述含氧溴化阻燃剂是

5.如权利要求1所述的溶液，其中所述含氧溴化阻燃剂是

6.如权利要求1所述的溶液，其中所述含氧溴化阻燃剂是

7.如权利要求1-3中任一项所述的溶液，其中所述溴化单酯是乙酸2-溴乙酯、乙酸4-溴丁酯、乙酸2-溴乙烯酯、乙酸3-溴烯丙酯、丁酸3-溴烯丙酯、乙酸2,3-二溴丙-2-烯-1-基酯、丙酸2,3-二溴丙-2-烯-1-基酯、乙酸(3,5-二溴苯基)甲酯、乙酸3-溴-2,2-双(溴甲基)丙酯、3-溴-2-丙烯酸甲酯、2-溴-丙烯酸甲酯、溴乙酸2,3-二溴丙-2-烯-1-基酯或溴乙酸(3,5-二溴苯基)甲酯。

8.如权利要求1-5中任一项所述的溶液，其中rb的二至约四个碳原子在所述溴化二酯中的两个酯部分之间形成桥。

9.如权利要求1-5或8中任一项所述的溶液，其中所述溴化二酯是二乙酸2,3-二溴丁-2-烯-1,4-二基酯、双(2-甲基丙酸)2,3-二溴丁-2-烯-1,4-二基酯、双(2-溴丁酸)2,3-二溴丁-2-烯-1,4-二基酯、二乙酸2,2-双(溴甲基)-1,3-丙烷二基酯或双(溴乙酸)2,2-双(溴甲基)丙烷-1,3-二基酯。

10.如权利要求1-9中任一项所述的溶液，其中所述含氧溴化阻燃剂的量为相对于所述溶液的总重量的约9.5重量％或更高的溴。

11.如权利要求1-10中任一项所述的溶液，其中所述液体电解质介质是碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯或它们的混合物，并且/或者其中所述含锂的盐是六氟磷酸锂、二(氟)(草酸根合)硼酸锂或双(草酸根合)硼酸锂。

12.如权利要求1-11中任一项所述的溶液，其进一步包含至少一种选自以下的电化学添加剂：

13.如权利要求12所述的溶液，其中所述电化学添加剂选自：

14.如权利要求12或13所述的溶液，其中所述电化学添加剂选自：

15.如权利要求12-14中任一项所述的溶液，其中每种电化学添加剂不与其它电化学添加剂一起使用。

16.如权利要求1-14中任一项所述的溶液，其中所述溶液进一步包含腈化合物。

17.如权利要求15所述的溶液，其中所述腈化合物是琥珀腈。

18.如权利要求1-14中任一项所述的溶液，其中所述溶液进一步包含腈化合物和另一种含锂的盐。

19.如权利要求18所述的溶液，其中所述腈化合物是琥珀腈并且所述含锂的盐是二(氟)(草酸根合)硼酸锂。

20.一种非水性锂电池，其包括正电极、负电极和如权利要求1-19中任一项所述的非水性电解质溶液。

21.一种用于锂电池的非水性电解质溶液，所述溶液包含

22.如权利要求21所述的溶液，其中所述含氧溴化阻燃剂的量为相对于所述溶液的总重量的约9.5重量％或更高的溴。

23.如权利要求21-22中任一项所述的溶液，其中所述液体电解质介质是碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯或它们的混合物，并且/或者其中所述含锂的盐是六氟磷酸锂、二(氟)(草酸根合)硼酸锂或双(草酸根合)硼酸锂。

24.如权利要求21-23中任一项所述的溶液，其中所述溶液进一步包含腈化合物或腈化合物和另一种含锂的盐。

25.如权利要求24所述的溶液，其中所述腈化合物是琥珀腈，或者其中所述腈化合物是琥珀腈并且所述含锂的盐是二(氟)(草酸根合)硼酸锂。

26.一种非水性锂电池，其包括正电极、负电极和如权利要求21-25中任一项所述的非水性电解质溶液。

27.一种用于制备用于锂电池的非水性电解质溶液的工艺，所述工艺包括将包含以下的组分组合：i)液体电解质介质；ii)含锂的盐；和iii)至少一种选自以下的含氧溴化阻燃剂：

28.如权利要求27所述的工艺，其中所述组分进一步包含至少一种选自以下的电化学添加剂：

29.一种用于制备用于锂电池的非水性电解质溶液的工艺，所述工艺包括将包含以下的组分组合：

30.如权利要求29所述的工艺，其中所述组分进一步包含至少一种选自以下的电化学添加剂：碳酸亚乙烯酯、碳酸4-氟-亚乙酯、亚磷酸三(三甲基甲硅烷基)酯、磷酸三烯丙酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙烯磺内酯、亚硫酸亚乙酯、1,3,2-二氧硫杂环戊烷2,2-二氧化物、1,5,2,4-二氧杂二噻烷2,2,4,4-四氧化物、二(氟)(草酸根合)硼酸锂、双(草酸根合)硼酸锂，以及这些中的任何两者或更多者的混合物。

31.单独作为新的合成物质的以下分子中的每一种：