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锂离子电池阻燃剂开发 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-9-18 17:30:51
锂离子电池阻燃剂开发与阻燃机理的研究对于锂离子电池向高容量、高比功率和高安全性的发展具有重要的现实意义,并已经成为锂离子电池相关材料研究中一个非常值得研究的课题。就目前的研究结果来看,锂离子电池阻燃剂开发具有电化学稳定性好、环保、成本低、阻燃效率高的化合物应是阻燃添加剂开发的发展趋势。其中有机磷系中的磷酸酯类化合物和复合多阻燃元素类化合物将是锂离子电池阻燃添加剂的发展方向。

C.W.Lee等人将此类环状磷腈阻燃添加剂添加到1mol/LLiPF6/EC+DMC(1︰1)的电解液中,使电解液的电化学稳定性范围达到5V,ARC测试结果表明添加HMPN显著降低了电池的放热速率,并且充放电性能也得到了提高。

电池的过充进行,聚环己基苯晶体穿透隔膜导致正负极短路,使电池自动放电至安全状态,防止了电池的爆炸,同时环己基苯聚合时产生大量气体,导致电池膨胀比较严重。

锂离子电池阻燃剂开发氧化还原电对添加剂。金属茂化合物易溶于有机电解液,它们适合于用作锂电池的电解液过充电保护添加剂。过充电时,金属茂在正极被氧化为带正电荷的金属茂阳离子,随后它扩散到负极被还原为金属茂。但金属茂化合物的氧化还原电势较低,会导致锂离子电池充电尚未完成电池充电过程就被截止。

噻蒽的循环伏安行为表明它的氧化还原电势范围在4.01~4.10V,具有比金属茂化合物更高的氧化还原电势,它的衍生物具有更高的氧化还原电势。2,7-二溴噻蒽把氧化还原电势提高到了4.37V,对锂离子电池有很好的过充电保护作用。


(TMP)用途

用途一:锂离子电池用阻燃添加剂

用途二:主要用作医药、农药的溶剂和萃取剂

用途三:用作测定锆的试剂、溶剂、萃取剂及气相色谱固定液。

用途四:锆的测定。气相色谱固定液(最高使用温度50,溶剂为乙醚)。溶剂。萃取剂。半导体扩散源。

用途五:主要用作医药和农药的溶剂及萃取剂。农药中间体。在日本,主要用作纺织油剂和聚合物的防着色剂。

用途六:医药、农药的溶剂和萃取剂,用作测定锆的试剂、溶剂、萃取剂及气相色谱固定液, 也用作医药和农药的溶剂及萃取剂。在日本,用作纺织油剂和聚合物的防着色剂,锂离子电池用阻燃添加剂。


二甲氧基苯衍生物具有合适的氧化还原电位,可以作为锂离子电池的过充保护添加剂。对2,5-二氟-1,4-二甲氧基苯在新型锂电池的过充保护表明,小电流过充下电池在4.5V可稳定循环50次以上,在更大的过充电流下,仅能保持16次循环,原因是电解质被吸附在正极表面,形成致密保护膜,阻止了Li + 插入正极。合成4-特丁基-1,2-二甲氧基苯实验结果证明其具有良好的过充保护效果。

目前,常规碳酸酯溶剂体系碳酸丙烯酯,碳酸乙烯酯,碳酸二乙酯,碳酸二甲酯和碳酸甲基乙基酯组成的电解液基本能够满足高电压材料的充放电测试需要。在 1 mol/L LiPF 6 -EC/EMC/DMC(1∶1∶1)电解液体系中测试了 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 以及 Ru 掺杂的 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的电化学性能,结果表明该电解液体系能够满足 LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 /Li 半电池在 3~5 V 充放电区间内的电性能测试需求,Ru 掺杂样品在上述电解液中 10 C 500次室温充放电循环后容量可以保持在 80%以上。

对 LiCoPO 4 /Li 1 mol/LLiPF 6 -EC/DMC(1∶1)扣式电池在 3.5~5.2 V 的电压区间内进行充放电,经过 10 次充放电循环后电池容量就下降到初始的50%。用 C /10 电流室温下对 LiCoPO 4 /Li 在 3.5~5.2V 的电压区间内进行 50 次充放电循环后,以 1 mol/LLiPF 6 -EC/DMC (1∶1) 为电解液的电池容量衰减至初始值的9.4%,而以 1 mol/L LiBF 4 -EC/DMC (1∶1)为电解液的电池容量衰减至初始值的 57.6%,可见以 LiBF 4 为锂盐的常规电解液的抗氧化稳定性要好于 LiPF 6 基电解液;最适合高电压材料的最优常规电解液体系是 1.5 mol/L LiPF 6 -EC/EMC,在该体系中,高电压材料 Li-Ni 0.5 Mn 1.5 O 4 在 60 ℃下循环性能较好,平均容量衰减率小于3‰,但是锂盐浓度的增加会降低电解液的热稳定性。

由于氟原子具有强电负性和弱极性,致使氟代溶剂具有较高的电化学稳定性。目前氟代溶剂大多作为共溶剂或添加剂用在锂离子电池液态电解液中。通过研究一系列部分被氟取代或完全被氟取代的有机碳酸酯溶剂,证实了普通有机溶剂在引入氟元素之后,其物理性质发生了很大的变化,如溶剂的凝固点降低、抗氧化的稳定性提高、有利于在碳负极表面形成固体电解质界面膜。

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