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锂离子电池阻燃剂阻燃性能 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-9-6 11:15:13
锂离子电池阻燃剂阻燃性能:阻燃添加剂的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,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。

锂离子电池阻燃剂阻燃性能:为确定锂离子电池正、负极材料对TCPP是否稳定,将电极材料LiCoO2和MCMB分别在含5%TCPP的1mol/LLiPF6/EC+DMC电解液中进行循环伏安扫描,TCPP对MCMB和LiCoO2有较好的电化学稳定性,不影响材料的电化学性能,可作为电池的阻燃剂。

锂离子电池阻燃剂阻燃性能:电解液为含20%TCPP的1mol/LLiPF6/EC+DMC。对LiCoO2而言,即使当电解液中添加20%的TCPP后,容量仍没有受到较大的影响,充放电容量仍然有120mAh/g,循环性能也较好。实际上,即使TCPP的含量增加到35%时,对正极的影响也不明显。对MCMB而言,情况有较大的变化。尽管电池仍然有较好的循环性能,但MCMB的容量已下降到125mAh/g左右,相对MCMB在实验室中的实际容量(300mAh/g)已下降很多。当把TCPP的含量提高到30%时,发现MCMB/Li模拟电池在上述电解液中不能进行循环,这表明TCPP对锂离子电池负极材料有较大的影响。

锂离子电池阻燃剂阻燃性能:实验发现,随着TCPP含量的增加,MCMB模拟电池的首次放电容量增加,增加的容量主要出现在1V的平台处。由于1V处的平台主要为电解液的还原和SEI膜的形成,可以推测出:一方面可能由于TCPP与Li+有较强的相互作用,现有的SEI膜不能满足要求;另一方面可能是随着TCPP含量的增加,降低了电解液形成SEI膜的能力,在这两种情况下发生了溶剂的共嵌入反应。提高负极材料表面SEI膜的质量,可能改善这种情况。


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锂离子电池阻燃剂阻燃性能:通过在锂离子电池电解液中添加磷酸三氯丙酯(TCPP),可以有效地降低1mol/LLiPF6/EC+DMC电解液的燃烧性能,但对1mol/LLiClO4/EC+DMC的阻燃效果较差。TCPP的电化学窗口可达417V,可以满足锂离子电池的需要;LiCoO2的容量在含20%(体积比)TCPP的1mol/LLiPF6/EC+DMC电解液中仍然有120mAh/g,但是在此电解液中,MCMB的容量下降至125mAh/g左右。当TCPP含量超过20%时,对以MCMB为负极材料组成的电池有不利的影响。

锂离子电池阻燃剂阻燃性能:在1mol/LLiPF6+EC/DMC/EMC(质量比为1?1?1)溶液中,分别添加不同的阻燃添加剂制备出阻燃电解质。研究了不同添加剂下的电解质的阻燃性能和阻燃机理。结果表明,当添加相同浓度的阻燃剂时,DMMP与TMP、TEP、TBP、TPP、TCEP相比,具有更好的阻燃性能。磷酸酯在电解液中的浓度越大,PO在气相中的含量也越高,阻燃效果就越好。
随着锂离子电池市场化的不断深入,人们对锂离子电池的期望越来越高。目前商品化的锂离子电池已经很难满足实际应用的需要,如电动汽车、航天技术、军事领域等。而限制锂离子电池应用到这些领域的一个主要问题是锂离子电池的安全性受到了限制,因此提高锂离子电池的安全性已成为锂离子电池研究者关注的一个重点。

锂离子电池阻燃剂阻燃性能:锂离子蓄电池电解液中的有机溶剂通常易挥发、低闪点,电池在滥用或受热情况下电解液易燃烧、爆炸,这是影响锂离子蓄电池在动力电池领域大规模使用的主要问题之一。

锂离子电池阻燃剂阻燃性能:近年来,为了提高锂离子蓄电池的安全性,开发难燃甚至不燃的电解液已成为该领域的研究热点。目前研究较多的阻燃剂主要是有机磷化物,卤代碳酸酯,磷腈类化合物,其中磷酸酯研究较多,涉及的磷酸酯主要有(TMP),磷酸三乙酯(TEP),磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三丁酯(TBP)和磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)等。其中TMP有较好的阻燃作用,但易嵌入负极,在碳负极表面发生类似与PC的还原分解导致电池容量衰减。

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