[发明专利]一种电解液阻燃添加剂及含该添加剂的锂离子电池电解液

说明书

本发明提供了一种电解液阻燃添加剂及含该添加剂的锂离子电池电解液，电解液阻燃添加剂为硅氧基环丁烯类添加剂，以相应的硅烷类与相应的链状酯类为原料在一定条件下通过硅烷基化反应得到，硅氧基环丁烯类添加剂的结构式为：[化学式1]锂离子电池电解液，包括溶质锂盐、无水有机溶剂、成膜添加剂和电解液阻燃添加剂，电解液阻燃添加剂占锂离子电池电解液总质量分数的0.5％‑4％。通过本发明的技术方案，提高了电解液的阻燃性能，提高了锂电池的电化学和热力学稳定性，进而提高锂电池的安全性。

技术领域

本发明涉及电池电解液技术领域，具体而言，涉及一种电解液阻燃添加剂及含该添加剂的锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池安全事故主要是由电极和电解液之间的反应引起的。电解液含有机溶剂，是一种极易燃烧的物质。在滥用情况下(机械滥用对电池形成的挤压、穿刺，电滥用对电池形成的过冲、过放，热滥用形成的电池过热等)，正极材料稳定性较差，易释放出氧气，有机溶剂易和氧气发生反应放出大量热和气体，产生的热量会进一步加剧正极的分解，造成恶性循环；当温度达到电解液燃点时，电解液就会燃烧放热。如果此时电池处于封闭状态，生成的大量气体会是电池内部压力迅速升高导致爆炸。

随着技术的发展，人们对电池安全性的要求越来越高。改进电池的安全性问题除了电解质盐的改进外，还包括在电解液中添加高沸点、高闪点的阻燃添加剂。

现有技术中阻燃添加剂主要包括三类：有机磷系、氟代碳酸酯和复合阻燃添加剂。有机磷系阻燃添加剂，虽然具有较好的阻燃特性和良好的氧化稳定性，但其还原电位较高，与石墨负极不兼容，黏度也较高，导致电解液电导率降低和低温性能变差；氟代碳酸酯阻燃添加剂会降低锂盐的溶解力，溶剂氟代之后会降低溶剂的DN值，降低溶剂对锂盐的溶解能力。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种电解液阻燃添加剂及含该添加剂的锂离子电池电解液，该电解液阻燃添加剂具有高闪点、高沸点和不易燃的特点，该电解液阻燃添加剂在锂离子电池充放电过程中可以抑制氢氧自由基或氢自由基的链式反应，降低电解液的可燃性，在电池燃烧时，会生成聚硅氧烷特有的含有Si-O键和Si-C键的无机隔氧绝热保护层，使电池自熄，提高锂电池的电化学和热力学稳定性，进而提高高压锂电池的安全性。该电解液阻燃添加剂在电解液中的相容性较好，不易对溶剂产生影响，保障了溶剂对锂盐的溶解能力。该电解液阻燃添加剂不易对电解液电导率等性能产生影响，在保障电解液本身性能的同时，明显改善了锂电池阻燃能力，有利于电池安全性的提高。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的技术方案提供了一种电解液阻燃添加剂，所述阻燃添加剂为硅氧基环丁烯类添加剂，以相应的硅烷类与相应的链状酯类为原料在一定条件下通过硅烷基化反应得到，所述硅氧基环丁烯类添加剂的结构式为：

[化学式1]

所述[化学式1]中，R1～R6相互独立地为氢、氰基、卤代(C1-C10)烷 (烯)基、(C1-C10)烷(烯)基、(C1-C10)烷氧基、(C1-C10)烷氧基羰基、(C3-C12)环烷基、(C3-C12)杂环烷基、(C6-C12)芳基、(C3-C12)杂芳基或(C6-C12)芳基(C1-C10)烷基、吡啶等芳香族基或(不饱和)脂肪族基。

本发明中所记载的包含「烷基」、「烷氧基」及其余的「烷基」部分的取代物均包括直链或支链的形态，优选具有1至4个碳原子。

在上述技术方案中，优选地，所述硅氧基环丁烯类添加剂选自下述结构，但不限于此：

在上述任一项技术方案中，优选地，所述硅氧基环丁烯类添加剂为：