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专利号: 2020100285533
申请人: 山东理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.高有机相容性的阻燃型锂盐及其复合阻燃电解质的制备,其特征在于:其结构通式为:[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(Li2O3P)3-n](其中(-C(O)N-)3为异氰尿酸环基团;n=1或2);锂盐易溶于有机溶剂,且有阻燃功能,该锂盐为部分被烷基芳烃氧基取代的异氰尿酸环的膦酸锂,由于有烷基芳香烃基团,其在有机溶剂中的溶解性能得到提升;通过控制分子中烷基芳烃氧基取代的量来调控该类锂盐在有机溶剂中的溶解性能;由于有芳香环,使其与电极材料的相容性得到改善;由于分子中含有锂离子能电离出来,所以,该锂盐具有好的锂离子电导率;由于分子中含有阻燃性能很好的异氰尿酸环的膦酸基团,该盐具有很好的阻燃性能;

该锂盐与其[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(R’2O3P)3-n]中间体膦酸酯进行复配得到新型阻燃电解质;该新型电解质的制备工艺路线如下:(1)以2,4,6-三氯-1,3,5-三氧基-三嗪(三氯异氰尿酸,TCCA)为原料按照所需的摩尔比在特定溶剂中与亚磷酸酯中发生亲核取代反应,制备得到含有部分膦酸酯取代[Cln(-C(O)N-)3(R’2O3P)3-n],烷基芳烃酚钠盐(R-Ar-ONa)继续取代前体上剩余的氯,得到中间体[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(R’2O3P)3-n];利用氢氧化锂的碱性水解,一步制得锂盐[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(Li2O3P)3-n];或先在氢氧化钠溶液中水解,制得磷酸钠盐[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(Na2O3P)3-n],用阳离子交换树脂进行阳离子交换,得到[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(H2O3P)3-n],再使用氢氧化锂反应得到锂盐[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(Li2O3P)3-n];

(2)锂盐[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(Li2O3P)3-n]与中间体[(R-Ar-O)n(-C(O)N-)3(R’2O3P)3-n]的质量比为10:1~1:1进行混合、复配,作为新型阻燃的电解质的添加剂;

(3)在步骤(2)中得到的新型阻燃电解质添加剂,溶解到合适的有机溶剂中,即得到新型阻燃电解液;该电解质兼顾阻燃性能和锂离子电导率,电解液与电极的相容性会更好;组装电池的阻燃性能、安全性能得到提高;

(4)该电解液用于锂离子电池、锂氧电池、锂硫电池的电解质。

2.根据权利要求1所述高有机相容性的阻燃型锂盐及其复合阻燃电解质的制备,其亚磷酸酯选用: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:水解反应生成的醇沸点低,容易被蒸发去除;TCT或TBT与亚磷酸酯的摩尔比为1:2或1:1。

3.根据权利要求1所述高有机相容性的阻燃型锂盐及其复合阻燃电解质的制备,TCT或TBT和亚磷酸酯反应所用的特定溶剂为:甲苯、二甲苯、四氯乙烯、二噁烷;其特征在于:对TCT或TBT和亚磷酸酯的溶解性能好,且对两种反应物是惰性的,不发生反应。

4.据权利要求1所述高有机相容性的阻燃型锂盐及其复合阻燃电解质的制备,其特征在于:其芳烃酚盐(R-Ar-ONa)中的R选用:C1~C8的烷基,CH2=CH-(CH2)n-(n=1~6);Ar=ph-(苯基)、-ph-(二取代苯基)、萘基,二取代萘基、呋喃基、吡啶基、吡嗪;噻吩基、咪唑基、苯并咪唑基中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述高有机相容性的阻燃型锂盐及其复合阻燃电解质的制备,其特征在于:[(R-Ar-O)x(-CN-)3(Li2O3P)3-x]与[(R-Ar-O)x(-CN-)3-(R’2O3P)3-x]按照质量比为

10:1~1:1进行混合、复配;所用溶剂为:碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮这些溶剂中的一种或几种的混合液。

6.根据权利要求1所述高有机相容性的阻燃型锂盐及其复合阻燃电解质的制备,其特征在于:[(R-Ar-O)x(-CN-)3(Li2O3P)3-x]与[(R-Ar-O)x(-CN-)3-(R’2O3P)3-x]复配的新型阻燃电解质添加剂加入到电解液中的质量百分比浓度为8%~40%。