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锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-9-2 11:03:23
锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂:磷系阻燃剂主要包括一些烷基磷酸酯、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)、磷酸三苯酯 (TPP)、磷酸三丁酯(TBP),磷氰类化合物如六甲基磷腈(HMPN),氟化磷酸酯如三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯(TFP)、二-(2,2,2-三氟乙基)-甲基磷酸酯(BMP)、(2,2,2-三氟乙基)-二乙基磷酸酯(TDP) ,都是良好的阻燃添加 剂。K1Xu等对比了它们的主要性质。

许多烷基磷酸酯类阻燃添加剂粘度较大,加入后会在一定程度上降低电解液的电导率,且电化学稳定性差。如TMP容易在碳负极表面发生类似于PC的还原分解,导致电池容量衰减,但是在电解液体系中添加成膜性强的EC后,可形成优良的SEI膜,有效抑制TMP的还原分解,因此,碳负极在EC+PC+TMP(10%)或EC+DEC+TMP(25%)电解液体系中热稳定性 大大提高的同时,显示出了优良的循环性能。HMPN有较好的阳极和阴极稳定性,对电解液性能的影响不大,是比较理想的锂离子电池阻燃添加剂。

锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂:H1Ota等在1mol/LLiPF6/EC+ DEC+TMP(6∶2∶2)体系中添加5%的亚丙基磷酸乙酯(EEP)后,有效抑制了TMP的还原分解,提高了SEI膜的热稳定性和电池的充放电性能,同时对电池的安全性能也有贡献。Y1E1Hyung等在1mol/LLiPF6/EC+DEC(1∶1)体系中添加 5%的TPP后,可使体系差热曲线放热峰出现的温度值从160℃提高到210℃,且对电池循环性能无影响。

锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂:K1Xu等检验了TFP、BMP和TDP对锂离子电池电解液的阻燃作用和电化学性能的影响,发现三者均能保持电解液的电导率和优良的电化学性能,其中,氟化磷酸酯的阻燃效果明显优于相应的烷基磷酸酯,并以TFP的综合性能最佳。


TMP-cas号:512-56-1

中文名称:

中文别名:磷酸甲酯; 三甲基磷酸酯; 磷酸甲酯;

分子式 C3H9O4P;(CH3O)3PO

分子量 140.08


锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂:用作锂离子电池电解液添加剂或共溶剂的卤代有机阻燃化合物主要是有机氟化物,包括氟代环状碳酸酯、氟代链状碳 酸酯以及烷基2全氟代烷基醚。氟代环状碳酸酯,如CH2F2EC、CHF22EC和CF32EC,具有较好的稳定性,较高的闪点和介电常 数,能够很好的溶解锂盐电解质并与其他有机溶剂互溶。电解液中添加这类有机溶剂,不仅具有一定的阻燃效果,借助F元素的吸电子效应,还有利于提高溶剂分子在碳负极界面的还原电位,优化负极界面固体电解质相界面(SEI)膜的性质,改善电解液与碳负极材料间的相容性,电极材料在其中可表现出良好的电化学性能。

锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂:J1Arai等研究了CF32EC+Cl2EC、CF32EC+ EC二元溶剂体系在锂离子电池中的应用,发现碳负极在这两种 电解液体系中有着较高的充放电容量和较小的不可逆容量损失,电解液自身也具有良好的电导率,特别是在CF32EC+Cl2EC电解液体系中还表现出优良的循环寿命。R1McMillan等[10]添 加一氟代碳酸乙烯酯(Fluoro2EC)到1mol/LLiPF6/PC+EC电解液体系后,发现电池的循环寿命和安全性能都得到了提高。

锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂:氟代链状碳酸酯如二氟乙酸甲酯(MFA)、二氟乙酸乙酯(EFA)[11-12]、甲基-2,2,2三氟乙基碳酸酯(MTFEC)、乙基-2,2,2三氟乙基碳酸酯(ETFEC)、丙基-2,2,2三氟乙基碳酸 酯(PTFEC)、二-(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(DTFEC)等在锂离子电池中的应用,都在不同程度上引起了人们的注意。这些溶剂不仅具有很好的高温稳定性,而且粘度小,熔点低,低温性能好。

锂离子电池阻燃添加剂中的磷系阻燃剂和卤系阻燃剂:烷基2全氟代烷基醚(AFE)包括甲基2全氟代丁基醚 (MFE)、乙基2全氟代丁基醚(EFE)等。J1Arai[13]在1mol/LLi2BETI/EMC中添加微量的MFE,可消除电解液体系的闪点,在 针刺试验及过充中未出现热击穿,提高了电池的安全性能。

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