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锂离子电池阻燃剂对电池循环性能的影响 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-9-13 12:15:12
电解液1molPLLiPF6+EC+DMC中分别添加3(wt)%和715(wt)%TCEP对石墨PLiCoO2 电池循环性能的影响。当电解液中不含TCEP时,100次循环后电池的剩余容量为初始容量的9215%,当电解液中含3(wt)%和715(wt)%TCEP时100次循环后容量保持率分别为9310%和8814%,说明电解液中TCEP的含量较高时电池循环衰减相对加剧,但总体而言TCEP对电池循环性能的影响较小。

锂离子电池阻燃剂对电池循环性能的影响可知,电解液中添加715(wt)%TCEP并没有对负极表面形貌造成太大的影响,电池循环100次后负极表面的SEI膜还比较结实,说明TCEP在石墨负极表面具有较好的稳定性,不会在石墨负极表面发生还原分解,进而造成石墨脱落影响电池的循环性能。

电解液中添加不同含量TCEP电池循环100次后负极交流阻抗所有图谱均由从高频到中频区两个半圆和低频区一条直线组成,据研究高频半圆代表SEI膜阻抗,而从高频到中频区为电解液和电极之间的电化学反应阻抗,直线部分为锂离子扩散阻抗。随着电解液中TCEP含量的增加,电解液电阻增加,这是因为TCEP相对粘度较大。当在电解液中添加3(wt)%TCEP时,负极SEI膜阻抗和电化学反应阻抗较空白电池负极都减小,而电解液内阻增加不明显,所以使得其电池循环性能较空白电池略好。

锂离子电池阻燃剂对电池循环性能的影响表明,当电解液中含715(wt)%TCEP时,电解液内阻增加较为明显,而负极SEI膜阻抗较空白电池略微增加,其负极电化学反应阻抗与添加3(wt)%TCEP电池负极几乎一样,但明显小于空白电池。造成电池循环性能相对较差的主导因素是电解液内阻的增加。

当电解液1molPLLiPF6+EC+DMC中含715(wt)%TCEP时,TCEP的分解电压为417V,在250、280和320e出现连续吸热分解反应,电池循环100次后负极表面状况良好,TCEP在高温分解不但能吸收能够引起自由基链式放热反应的氢自由基,吸收电池外部环境提供的热量和嵌锂石墨负极与电解液反应放出的热量,而且分解产物氯乙烷具有强烈的制冷作用,能使电池不失控,能够显著提高电池的安全性,锂离子电池阻燃剂对电池循环性能的影响表明,TCEP对电池循环性能的影响较小,是一种较为理想的阻燃添加剂。


TMP操作注意事项

密闭操作,加强通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩),戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶耐油手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、碱类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。


电池内部温度越接近155e吸热反应越剧烈,TCEP分解和氯乙烷气化吸收的热量就大于环境提供的热量和电解液与嵌锂碳负极发生发热反应放出的热量之和,所以电池温度逐渐降低;而电池内部温度靠近147e,吸热反应程度逐渐降低,低于147e时吸热反应不再发生,所以使得吸热反应和氯乙烷气化吸收的热量小于电池环境提供的热量和电解液与嵌锂碳负极反应放出的热量之和,又使电池温度升高,重复上述过程使得电池温度在147~155e之间波动。而当电解液中TCEP含量较少时起不到上述作用。总体而言,电解液1molPLLiPF6+EC+DMC中添加715(wt)%TCEP就可以起到较好的阻燃作用,有效地的提高了电池的安全性。

郑洪河等发现:采用高闪点、高沸点的PC和安全性能好的离子液体共混,得到的电解液几乎没有闪燃点,实现了PC基电解液在天然石墨负极的有效成膜,并从根本上消除了电池的安全隐患。
研发不可燃电解液体系,是解决锂离子电池安全问题的有效途径,并成为锂离子电池相关研究中的重点。使用含氟的溶剂或阻燃添加剂,是目前开发阻燃型电解液的主要方向,也是目前解决锂离子电池电解液易燃问题最有希望的途径之一。

开发高效、低毒并有利于环保的阻燃添加剂,开发集P、N、F及C1于一体的高性能复合阻燃添加剂,开发高沸点、高闪点的有机溶剂,进而制备高安全性能的电解液,可促进锂离子电池在电动车、储能、航天及更广泛领域的应用。

以高沸点、高闪点的有机溶剂取代低沸点、低闪点的有机溶剂,可在保持电化学性能的同时提高电解液的安全性;某些阻燃添加剂的加入基本不会影响电池的性能。

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