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锂离子电池阻燃剂安全性 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-9-29 0:26:51
锂离子电池的电解质大多为有机液体电解质,由有机溶剂和导电锂盐组成。常用的有机溶剂为烷基碳酸酯类化合物,如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等。由于这些有机溶剂的闪点都很低,使锂离子电池的电解质溶液(电解液)极易燃烧。尽管电池配有保护电路、安全阀和正温度系数热敏电阻(PTC)等,但也不能完全避免这些有机溶剂出现泄漏、燃烧甚至爆炸的情况。锂离子电池阻燃剂的加入可以使易燃有机电解液变成难燃或不可燃,降低电池放热值和电池自热率,同时也提高电解液自身的热稳定性,因而是一种简单实用的技术方法。锂离子电池阻燃剂安全性是未来重要的研究课题。

大容量锂离子动力电池商业化的主要障碍就是锂离子电池阻燃剂安全性问题,尤其是在滥用(如热冲击、过充、过放、短路等)状态下,电池往往存在着火、爆炸等安全隐患。所以需在电解液中加入阻燃添加剂以提高电池的安全性能,使电池在滥用状态下不产生燃烧和爆炸。

有机磷系化合物是近年来研究最多的一类阻燃添加剂,例如烷基磷酸酯类、苯基磷酸酯类和环状磷腈类等。这些化合物常温下大部分呈液态,与非水介质有一定的互溶性,是锂离 子电池电解液重要的阻燃添加剂。以往报道的有(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三丁酯(TBP)等,磷腈类有六甲基磷腈(HMPN)。

环状的碳酸酯、羧酸酯和亚硫酸酯相对于线性的碳酸酯、羧酸酯和亚硫酸酯,具有沸点和闪点高的特点;当电解液中以环状高沸点、高闪点的溶剂为主体溶剂时,电解液的闪燃点会相应的提高,因此,许多研究者尝试采用沸点和闪点高的有机溶剂取代沸点、闪点低的线性碳酸酯与羧酸酯类溶剂,以提高电解液的安全性能。
阻燃添加剂可使易燃的有机电解液变成难燃或不可燃的电解液,降低电池的放热值和自发热,增加电解液自身的热稳定性,避免电池在过热条件下的燃烧或爆炸。研究锂离子电池阻燃剂是近几年来锂离子电池添加剂研究的重要方向。

目前研究的氟代溶剂包括氟代环状碳酸酯、氟代链状碳酸酯及烷基全氟代烷基醚。锂离子电池阻燃剂阻燃元素氟代环状碳酸酯具有较好的稳定性,高的闪点和高的介电常数,能很好地溶解锂盐并与其他溶剂互溶。向电解液中添加这类有机溶剂,不仅具有一定的阻燃效果,还有利于提高溶剂分子在炭负极界面的还原电位,优化负极界面SEI膜的性质,改善电解液与炭负极间的相容性。


(TMP)

Cas号:512-56-1

海关编码HS:29199000

产品最重要的指标:无色透明液体,含量≥99.5%,水分≤0.2,酸值≤0.02,色 度≤20

退税:目前(TMP)退税为9%

原材料:三氯氧磷与甲醇在碳酸钾存在下反应生成。

属于几类危险品:目前(TMP)属于普货出口,不是危险品。

如果需要(TMP)英文版COA和MSDS资料,请点击 Trimethyl Phosphate

包装方式:净重200KG/镀锌铁桶(一个小柜打托装16吨)、1000KG/IB桶(一个小柜装18吨)或23吨ISOTANK。


锂离子电池安全性问题的产生可分为两个情况,一是封闭的锂离子电池体系未被破坏;二是封闭的锂离子电池体系已经被破坏,即锂离子电池中的有机溶剂已经泄漏,并与空气相接触。在第一种情况中,由于无其它外界条件的参与,锂离子电池中热量的产生只可能与电极和有机电解液相互作用有关。在一些事故状态下,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。

锂离子电池阻燃剂安全性很重要,通过改变有机电解液的配方,在不影响电池其它性能的前提下,增进电极/有机电解液界面的稳定性,降低有机电解液对电极的反应活性,降低有机电解液的可燃性,显然是解决这一问题的较好方法。对第二种情况而言,通过有机电解液配方的改变,制造出在空气中完全不燃的有机电解液也是解决这一问题的简单易行的途径。

锂离子电池电解液阻燃添加剂最早源于高分子聚合物阻燃剂的研究。由于被阻燃物质的存在状态不同,其阻燃机制与高分子材料的阻燃机制也有所不同。目前为人们普遍接受的锂离子电池电解液阻 燃添加剂的作用机制是自由基捕获机制。

有机磷化物阻燃剂主要包括一些烷基磷酸酯、烷基亚磷酸酯、氟化磷酸酯以及磷腈类化合物。这些化合物常温下是液体,与非水介质有一定的互溶性,是锂离子电池电解液重要的阻燃添加剂。烷基 磷酸酯如(TMP)、磷酸三乙酯 (TEP)、磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三苯酯 (TPP)、二甲基甲基膦酸酯(DMMP)、亚丙基 磷酸乙酯(EEP),磷腈类化合物如六甲基磷腈 (HMPN),烷基亚磷酸酯如亚(TMPI)、三2(2,2,22三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP),氟化磷酸酯如三2(2,2,22三氟乙基)磷酸酯(TFP)、二2(2,2,22三氟乙基)2甲基磷酸酯(BMP)、(2,2,22三氟乙基)2二乙基磷酸酯(TDP)、苯辛基 磷酸盐(DPOF)[14] 等都是良好的阻燃添加剂。

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