[发明专利]一种锂离子电池用阻燃电解质的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于锂离子电池用阻燃电解质的制备方法。电解质采用新结构的含三聚氰环的三膦酸锂盐为主要组份复配而成的阻燃电解质。含三聚氰环的三膦酸锂盐用2,4,6‑三氯‑1,3,5‑三嗪与亚磷酸三酯反应，然后水解引入三个磷酸基团，该三元膦酸与氢氧化锂、氧化锂或碳酸锂反应得到。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阻燃锂离子电池电解质，本发明所述的电解质可用于锂离子电池、锂氧电池、锂硫电池的电解质。

技术领域

本发明涉及一种用于锂电池阻燃电解质的制备。该电解质的电导率高，具有阻燃功能对于提高锂离子电池的安全性能具有重要作用。可用于锂离子电池、锂氧电池、锂硫电池。

技术背景

锂二次电池具有工作电压高、比能量大、比功率大、自放电小和无记忆效应等优点，已经成为当前二次电池研发的热点，并获得了广泛应用。常规锂离子电池的电解质为有机液体，存在易燃、易爆和漏液等隐患，为此，固态化锂电池的开发已经成为目前的研究热点。目前，固态化电解质主要包括固态聚合物电解质、无机固态电解质、有机-无机混合固态电解质和固-液复合电解质等。

磷酸锂及其衍生物具有良好的锂离子传导率，可用于锂电池电解质。1983年，日本东芝公司开发了Li_3.6Si_0.6P_0.4O₄作为锂二次电池电解质，在3μA/cm²电流密度下，单位面积容量达150μA h/cm²。Ahn B.T.等报道了掺杂Li₃PO₄的Li₂S-SiS₂体系，离子电导率可达6.9×10^-4S/cm，是Li₂S-SiS₂体系中导电性最高的导电性材料[Ahn B.T.等Solid State Ionics(固态离子学杂志)，1991，46：237–242]。Li₃PO₄-Li₄SiO₄固溶体也被作为全固态锂电池的电解质[He H.P.等Ionics(离子学报),2001,7:469-474]。

六氟磷酸锂(LiPF₆)是目前商业化锂离子电池中使用最广泛的一种电解质锂盐，具有较高的电导率和较宽的电化学稳定窗口，且能在碳负极上形成SEI膜。但是六氟磷酸锂合成工艺复杂，涉及高、低温处理，无水无氧操作，强腐蚀防护等生产环节，难度高，且其容易水解，对设备和操作要求高。因此，开发新型电解质锂盐

发明内容

本发明制备的含三聚氰环的三膦酸锂盐结构式为：

含三聚氰环的三膦酸锂盐的合成步骤为：

首先，利用亚磷酸酯的磷原子上的孤对电子对三元卤代烃上与卤原子相连碳原子进行亲核进攻，得到三元膦酸酯。然后在浓盐酸中水解三元膦酸酯得到三元膦酸。最后在水相中使三元膦酸与氢氧化锂、氧化锂或碳酸锂反应得到含三聚氰环的三膦酸锂盐。

用2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪为原料时的合成反应方程式如下：