[发明专利]一种阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种阻燃剂，相较于常规的阻燃剂，阻燃效果更明显，本发明还提供了该阻燃剂的制备方法，该制备方法具有制备工艺简单、成本低的特点；本发明还提供一种锂电池电解液，该电解液添加了本发明的阻燃剂，能保持良好的电导率的同时与锂电池负极具有更好的兼容性，能保证锂电池在具有较好的电化学性能的同时也有较好的阻燃效果；本发明还提供了一种锂电池，该锂电池包含本发明的锂电池电解液，该锂电池不仅具有良好的电化学性能，还有良好的阻燃效果，使用过程中更具有安全性。

【技术领域】

本发明涉及阻燃剂及具有阻燃性能的锂电池电解液相关技术领 域，具体涉及一种阻燃剂及其制备方法和应用。

【背景技术】

锂电池具有比能量高、高电压、循环使用次数多、存储时间长等 优点，不仅在便携式电子设备上，如移动电话、数码摄像机和手提电 脑得以广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、储能基站、以及电动 工具等大中型电动设备方面。随着锂电池市场的不断扩大，安全问题 已逐渐成为锂电池应用在电动产品上的主要障碍，由于锂电池的电解 液一般是由有机溶剂组成，而这些溶剂多为易燃物，如果电池使用不 当，就有可能引起冒烟、起火、燃烧，甚至爆炸，为解决安全问题， 研究人员采取了大量方法对锂电池进行改善。当前，向电解液中加入 阻燃剂已经成为解决锂电池安全性能的主要方法之一。常用的阻燃剂 有磷酸酯、亚磷酸酯、卤代磷酸酯、卤代酸磷酸酯及卤代醚类化合物 等化合物，比如，专利CN103779608通过加入磷酸三丁酯TBP，使电 解液具有良好的阻燃性能。虽然这些阻燃剂的阻燃效果较好，但是磷 酸酯对石墨负极破坏较大，同时会降低电解液的离子导电率和电池的 可逆性等等。因此，目前迫切需要一种阻燃效果好，自身稳定性好， 并能有效改善电池的电化学性能的高安全的阻燃剂。

9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(简称DOPO)是含磷 菲杂环化合物，具有含磷、非共平面性、与分子内或分子间基团的相 互作用性、大体积结构分子极性等特征，是合成阻燃物质的常用原料。

【发明内容】

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种阻燃电解液及含有 该电解液的锂电池，其中DOPO与烯酸酯类单体进行加成反应得到的 DOPO衍生物具有优异的阻燃特性，将其作为阻燃剂添加到电解液中 时，电解液粘度较低、导电率较高，自身化学性质稳定、与正负极的 兼容性较好，在提高锂电池安全性的同时也保证了锂电池优异的电化 学性能。

本发明的目的之一是提供一种阻燃剂，其主要技术方案如下： 一种阻燃剂，其结构通式如式Ⅰ所示：

其中，R₁选自C₂-C₆脂肪族烷基，R₂选自C₁-C₄脂肪族烷基、烯烃 基、羧酸基、羧酸酯基中的一种或多种组合。

本发明的目的之二是提供一种如上所述的阻燃剂的制备方法，包 括以下步骤：

1)在一定反应温度下，将DOPO与烯烃酯类单体进行加成反应， 得到含有白色沉淀物的混合溶液；

2)将步骤1)中的混合溶液经抽滤后，收集固体，真空干燥；

步骤1)的反应式如下：

其中，R₂为C₁-C₄脂肪族烷基、烯烃基、羧酸基中的一种或多种组 合；R₃选自氢、C₁-C₄脂肪族烷基、烯烃基、羧酸基，羧酸酯基中的 一种或多种组合。

进一步地，所述烯烃酯类单体为不饱和羧酸酯，其结构通式如式 Ⅱ所示：

进一步地，所述反应温度为130-180℃。