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锂离子电池为什么要用阻燃剂 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-1 20:46:36
锂离子电池为什么要用阻燃剂?一是电池系统的安全问题。锂离子电池作为一个系统,其安全问题主要源于滥用情况下热失控的发生。电池系统的热失控即为系统产生的热量大于释放的热量而导致热量积累,温度迅速升高的过程。锂离子电池发生热失控,主要是由电极和电解液间的化学反应引起的。

锂离子电池为什么要用阻燃剂?二是易燃的电解质。锂离子电池具有较高的能量密度,在于其较高的输出电压。在通常的正负极材料的工作电位下,水溶液难以稳定使用,所以锂离子电池电解液使用有机溶剂。而有机溶剂通常极易燃烧,特别是电解液中的线型碳酸酯具有较高的蒸气压和较低的闪点,使锂离子电池在安全性上背上了沉重的负担。

锂离子电池为什么要用阻燃剂?三是电池材料的热稳定性。锂离子电池安全性能的另一个更重要的方面即是其热稳定性。在一些滥用状态下,如高温、过充电、针刺穿透以及挤压等情况下,导致电极和有机电解液的强烈相互作用,如有机电解液的剧烈氧化、还原或正极分解产生的氧气进一步与有机电解液反应等,这些反应产生的大量热量如不能及时散失到周围环境中,必将导致热失控的产生,最终导致电池的燃烧、爆炸。

电池安全性能的改善主要途径有:1、使电池系统更稳定,以避免热失控的发生;2、使用更安全的电解液体系,即使热失控发生,也不会因为易燃电解质存在而导致电池燃烧或者爆炸。

液态锂离子电池电解质。电解液作为锂离子电池的血液,是电池的主要组成成分之一,电解液的性质直接决定了电池的性能,在电池中起传递锂离子的作用。对电池的容量、工作温度范围、循环性能及安全性能都有重要的作用。


TMP运输注意事项

运输前应先检查包装容器是否完整、密封,运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、碱类、食用化学品等混装混运。运输车船必须彻底清洗、消毒,否则不得装运其它物品。船运时,配装位置应远离卧室、厨房,并与机舱、电源、火源等部位隔离。公路运输时要按规定路线行驶。


电解液对锂离子电池的安全问题的影响分为多种方面,主要包括以下3个方面:

1、电解液通常使用的溶剂为有机碳酸酯类化合物,它们具有高活性,极易燃烧。处于充电态的电池正极材料为强氧化性化合物,同时处于充电态的负极材料为强还原性化合物。在滥用情况下,如过充、过热和短路等,强氧化性正极材料稳定性通常较差,易释放出氧气,而碳酸酯极易与氧气反应,放出大量的热和气体;产生的热量会进一步加速正极的分解,产生更多的氧气,促进更多放热反应的进行;同时强还原性负极的活泼性接近金属锂,与氧接触会立即燃烧并引燃电解液、隔膜等,从而引起了电池的热失控,使电池产生燃烧和爆炸。

2、电极/有机电解液相互作用的热稳定性是制约锂离子电池安全性的首要因素。就正极和负极与有机电解液相互作用的热稳定性对锂离子电池的安全性的影响而言,正极/电解液反应对锂离子电池的安全性的影响最为重要。虽然,负极/电解液首先发生反应,但正极/电解液的反应动力学非常快,正极/电解液反应控制着整个电池耐热实验的结果。通常正极材料在充电状态下很不稳定,容易分解并放出氧气,放出的氧气与电解液发生反应并产生热量,从而导致电池的温度升高,引起更多的反应发生导致热失控。如果电池的环境温度足以引发正极/电解液反应,就会导致电池的热失控状态,而高活性的不稳定的电解液就像是在电池热失控这把火上浇了一桶油。

3、在锂离子电池电解液的安全问题上,电解液本身相当于可燃物,而且在一些滥用条件下,电池内部产生足够的热量常使正极释放出氧气,为电解液的燃烧提供了助燃物,但是由于生成的氧气量有限,通常导致电解液的不完全燃烧。但是这样的燃烧仍然产生大量的热和气体,导致电池系统的破坏,打开一个缺口,然后从电池内部喷出的气体或气溶胶,和空气充分反应,导致剧烈地燃烧,甚至爆炸。

而常见的阻燃添加剂为:含磷的化合物,较早出现的有磷酸酯类化合物,如(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三丁酯(TBP)和磷酸三苯酯(TPP)等,随着磷酸酯上取代基越大,磷含量越低,相应地阻燃效率越低。

锂离子电池安全性能的影响因素。包括:电池系统的设计问题、电解质的影响以及电极材料的问题。在这些因素中,每种因素都起到至关重要的作用,相互牵连。

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