[发明专利]阻燃添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种阻燃添加剂及其制备方法和应用。本发明针对现有技术中含磷阻燃剂存在的诸多性能上的缺点以及制造和使用成本高的问题，提供了一种新型的含磷阻燃剂，该阻燃剂作为非水电解液二次电池电解液中的阻燃添加剂进行使用，同时提供了上述阻燃剂的制备方法。本发明中制备出的含磷阻燃剂不仅能有效提升电池安全性，而且具有特定的正负极成膜功能，可显著提升二次电池高低温、循环和存储等综合性能。本发明中所提供的阻燃剂制备方法具有原料成本低、制备工艺步骤简单、操作安全、产物纯度高、环境污染小的优势。

技术领域

本发明涉及有机化合物领域，具体涉及一种应用于二次电池的阻燃添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

二次电池以其重量轻、比能量高、开路电压高、储存寿命长、自放电率低等优势广泛应用于数码产品、医疗器械、新能源汽车、航空航天等领域。在商品化二次电池越来越成熟的今天，二次电池行业得到了飞速发展，尤其是在新兴起的动力市场以及储能领域，越来越显示出其独特的优势。二次电池与人们的生活和社会的发展息息相关，这就要求其具备高度的安全性，然而随着人们对二次电池能量密度要求的不断提升，随着二次电池性能的不断攀升，诸多安全问题也逐渐显现出来。目前，安全性已成为制约二次电池行业进一步发展和应用的关键因素。

为改善二次电池安全问题，现有技术中，研究人员开发了多种保护机制，如对电极材料改性、使用特殊隔膜材料、在外部增设安全控制系统等方法。电极材料改性的方法一般通过表面包覆和掺杂以提高其界面稳定性，但这种方法目前并不能真正解决电池的安全问题，只能说是在一定程度上增加电极材料使用过程中的安全性。增设外部安全控制系统的方法主要包括设置限压阀、正温度系数元件等装置的方法，上述方法能够有效控制安全事故的发生，缺点在于成本较高并增加了电池的体积和重量，与现有市场上所要求的轻量化的趋势相悖。除此之外，还包括如使用复合隔膜或隔膜表面涂覆的技术方法，用于提高隔膜的热收缩温度，但也不能完全解决电池的安全性问题。

现有研究表明电池热失控的起点来自电解质界面膜(SEI膜)的分解，随后电解质不断在正负极材料界面分解放出大量的热，导致安全问题的产生，诸多热失控因素都与电解液直接相关，即电解液是保证二次电池安全性的重要环节。使用高安全性电解液不但可以从根源上改善二次电池的安全性，并且可以有效控制成本。因此开发高安全性电解液添加剂成为目前研究的热点和难点。在非水电解液二次电池电解液领域，阻燃添加剂是最为重要的一种安全性添加剂，能够有效降低电解液的可燃性。阻燃添加剂以自由基捕捉机理为主，通过捕捉燃烧过程中产生的氢自由基(H·)、氢氧根自由基(·OH)和单线态氧(¹O2)来终止自由基链式反应,抑制燃烧的进行。含磷元素阻燃添加剂是非水电解液二次电池阻燃添加剂中研究最早和最多的一类，其阻燃效果优异。一般认为添加剂中磷含量越高，则阻燃效果越好；但随着磷含量较高，容易导致石墨负极剥离进一步影响二次电池的循环等性能。目前使用的含磷元素阻燃剂存在着诸多性能的不足，限制了行业发展，因此开发新型含磷阻燃剂刻不容缓。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明针对现有技术中含磷阻燃剂存在的诸多性能上的缺点以及制造和使用成本高的问题，提供了一种新型的含磷阻燃剂，该阻燃剂作为非水电解液二次电池电解液中的阻燃添加剂进行使用，同时提供了上述阻燃剂的制备方法。本发明中制备出的含磷阻燃剂不仅能有效提升电池安全性，而且具有特定的正负极成膜功能，可显著提升二次电池高低温、循环和存储的综合性能。本发明中所提供的阻燃剂制备方法具有原料成本低、制备工艺步骤简单、操作安全、产物纯度高、环境污染小的优势。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中能够的阻燃添加剂中包含如式1所示化合物：