一种用于锂电池的本征阻燃型固体电解质的制备方法

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种用于锂电池的本征阻燃型固体电解质的制备方法。

背景技术：

1、自第一次工业革命以来，大量使用化石燃料所引起的温室效应和气候变化严重威胁人类健康和经济的可持续发展。因此，人们迫切需要高效清洁的新能源。锂离子电池具有循环寿命长、比能量高、自放电效应小、体积小、工作电压高、无记忆效应、适用温度范围广、绿色环保等优点，被广泛应用于储能和电动汽车领域。作为锂离子电池重要组成的电解质，目前还是以有机碳酸酯类液态电解质为主。但这些液态电解质容易出现泄露、燃烧、爆炸和电池老化鼓包等问题，在安全性、产品容量和循环寿命等方面都存在着不可克服的缺点。与液态电解质相比，固态聚合物电解质(spe) 可以提供更好的安全性、更高的机械强度以及优异的化学和电化学稳定性，是未来安全型锂离子电池的主要发展方向之一。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提出一种用于锂电池的本征阻燃型固体电解质的制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明通过如下的技术方案实现的，

4、本发明提供一种用于锂电池的本征阻燃型固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

5、a、向含氮有机酸中，加入溶剂与催化剂，混匀，在遮光条件下，加入酰氯，反应得到本征阻燃型固体电解质中间体；

6、b、向无水氢氧化锂中加入步骤a得到的本征阻燃型固体电解质中间体，反应、干燥后即得本征阻燃型固体电解质。

7、进一步地，在步骤a中，所述含氮有机酸、催化剂与酰氯的摩尔比为1：（0.001-0.003）：1。

8、进一步地，在步骤a中，所述含氮有机酸与溶剂的质量比为1：（5-10）。

9、进一步地，在步骤b中，所述含氮有机酸与所述无水氢氧化锂的摩尔比为1:2。

10、进一步地，在步骤b中，所述反应的温度在25℃反应4h，之后升温至85℃继续反应48h，干燥时置于真空干燥箱中，120℃干燥12 h。

11、进一步地，在步骤a中，所述含氮有机酸包括n-(2-羟乙基)亚氨基二乙酸、n-(氨基甲酰甲基)亚氨基二乙酸与n-甲基亚氨基二乙酸中的至少一种。

12、进一步地，在步骤a中，所述溶剂包括四氢呋喃、二氯己烷、环己酮、氯仿、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、四氯甲烷与乙腈中的至少一种。

13、进一步地，在步骤a中，所述催化剂包括乙酰胺、苯甲酰胺、甲酰胺、对苯二甲酰胺、烟酰胺、n,n-二甲基乙酰胺与n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。

14、进一步地，在步骤a中，所述酰氯包括乙酰氯、苯甲酰氯、草酰氯、氯乙酰氯、三氯乙酰氯、丁二酰氯与间苯二甲酰氯中的至少一种。

15、本发明具有如下有益效果：

16、（1）本发明本征阻燃型固体电解质，无需外加溶剂和阻燃剂，即可实现锂盐、锂离子迁移载体和阻燃剂功能为一体。其分子结构中含有阻燃元素n和cl，可赋予电解质优异的阻燃性能；该电解质具有较宽的电化学稳定窗口，在室温下的离子电导率可达2.31×10-3 scm-1，具有优异的导电性，500h恒流充放电测试电极与电解质间无枝晶生长，具有优良的电化学稳定性和与金属极片间的界面稳定性；

17、（2）该电解质制备过程简单，合成工艺反应条件温和，转化率较高；

18、（3）该电解质具有高的电导率，极限氧指数高达37%，阻燃性能优良，在明火燃烧后，撤离火焰后4秒内可以自熄。

技术特征：

1.一种用于锂电池的本征阻燃型固体电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述含氮有机酸、催化剂与酰氯的摩尔比为1：（0.001-0.003）：1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述含氮有机酸与溶剂的质量比为1：（5-10）。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤b中，所述含氮有机酸与所述无水氢氧化锂的摩尔比为1:2。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤b中，所述反应的温度在25℃反应4h，之后升温至85℃继续反应48h，干燥时置于真空干燥箱中，120℃干燥12 h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述含氮有机酸包括n-(2-羟乙基)亚氨基二乙酸、n-(氨基甲酰甲基)亚氨基二乙酸与n-甲基亚氨基二乙酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述溶剂包括四氢呋喃、二氯己烷、环己酮、氯仿、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、四氯甲烷与乙腈中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述催化剂包括乙酰胺、苯甲酰胺、甲酰胺、对苯二甲酰胺、烟酰胺、n,n-二甲基乙酰胺与n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述酰氯包括乙酰氯、苯甲酰氯、草酰氯、氯乙酰氯、三氯乙酰氯、丁二酰氯与间苯二甲酰氯中的至少一种。

技术总结
本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种用于锂电池的本征阻燃型固体电解质的制备方法，包括以下步骤：A、向含氮有机酸中，加入溶剂与催化剂，混匀，在遮光条件下加入酰氯，反应得到本征阻燃型固体电解质中间体；B、向无水氢氧化锂中加入步骤A得到的本征阻燃型固体电解质中间体，反应、干燥后即得本征阻燃型固体电解质。本发明本征阻燃型固体电解质，其分子结构中含有阻燃元素N和Cl，可赋予电解质优异的阻燃性能；该电解质具有较宽的电化学稳定窗口，在室温下的离子电导率可达2.31×10<supgt;‑3</supgt; S cm<supgt;‑1</supgt;，具有优异的导电性，500h恒流充放电测试电极与电解质间无枝晶生长，具有优良的电化学稳定性和与金属极片间的界面稳定性。

技术研发人员：包黎霞,林伟潮,刘一敬,王继亮
受保护的技术使用者：云南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29