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不同锂离子电池阻燃剂效率实验 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-9-17 18:05:06
不同锂离子电池阻燃剂效率实验中,石墨/Li-CoO2电池中的研究结果显示,与1mol/LLiPF6/(EC+EMC)电解液体系相比,在1mol/LLiBETI[LiN(SO2C2F5)2]-MFE∶EMC(80%∶20%)电解液中不仅电池的可逆容量小,而且额定速率较小(ratecapability),尤其是在大功率放电时(>0.9C)。

不同锂离子电池阻燃剂效率实验通过在上述电解液体系中加入LiPF6或/和EC,能够明显改善电池的额定速率与可逆容量,但与1mol/LLiPF6/(EC+EMC)电解液体系相比,仍存在一定的差距。在无定型碳(PIC)/Li1+xMn2O4电池体系和PIC/Li半电池中的研究结果也显示,在1mol/LLiBETI[LiN(SO2C2F5)2]-MFE∶EMC(80%∶20%)电解液中加入EC能够明显改善电池和半电池的充放电容量,XPS和A-TR-FTIR分析结果明确显示,PIC表面上的SEI膜中含有烷基碳酸酯的还原组分,进一步加入LiPF6虽能改善PIC/Li1+xMn2O4的循环寿命,但电池的额定速率却受到抑制。

氟代羧酸酯是另一类低粘度、低沸点的有机溶剂,g-BL是其代表性溶剂,曾在一次锂电池中获得过应用。已有的研究结果显示,氟代羧酸酯中MFA(CHF2COOCH3)具有最好的性能。DSC对电解液1mol/LLiPF6/(EC+DMC)和几种氟代羧酸酯的混合电解液体系研究表明,对锂电极而言,MFA-(CHF2CO2CH3)是最稳定的共溶剂,MFA的加入能明显改善锂电极的热稳定性。

不同锂离子电池阻燃剂效率实验研究结果表明,LiPF6/MFA对金属锂和Li0.5CoO2也表现出较好的热稳定性。 FTIR和XPS分析表明,在MFA基有机电解液中,锂电极表面的SEI膜主要由CHF2COOLi组成,可能正是由于这一组分的存在,改善了电解液/负极体系的稳定性。虽然MFA基有机电解液表现出足够好的氧化稳定性,但其还原稳定性相对较差,在首次充放电循环过程中,MFA大约1.0V左右发生还原分解,高于EC∶DMC还原分解电势,并导致电池库仑效率的降低。此外,在MFA基电解液中碳负极表面SEI膜显示出较高的界面阻抗。


TMP原材料是三氯氧磷与甲醇在碳酸钾存在下反应生成。同时反应生成磷酸二甲酯钾盐,则用硫酸二甲酯反应生成。粗产品经水洗、脱色、脱水、减压蒸馏得成品。原料消耗定额:三氯氧磷1094kg/t、甲醇686kg/t。


氟代有机溶剂中除MFA被较多地研究外,尚有文献报道,BTE[1,2-双-(三氟代乙酰氧基)-乙烷]不仅能够改善锂离子电池的安全性,而且具有优良的成膜性能,PC基电解液中含有10%(体积比)就能够充分抑制PC共嵌入对石墨电极造成的破坏。

Moshurchak等比较了2,52二特丁基21,42二甲氧基苯(DDB)、102甲基吩噻嗪(MPT)和TEMPO三类氧化还原梭在LiΠMCMB系统中过充至200%—300%正常容量或直到指定上限电压418V时的电化学特性。发现,这3种添加剂分子都对锂离子电池具有非常好的过充电保护功能。其中,DDB可以对电池提供几百次的过充保护能力,在低电位时是这3种分子中最稳定的。但是在4V以上时,DDB性质很不稳定。相反,在高电压时MPT和TEMPO比DDB更稳定,但在低电位区域时却变得不稳定,限制了它们在石墨类负极材料上的应用。

加拿大Dahn研究组研究了大量的二甲羟基苯衍生物。这些化合物的氧化还原电势都在315V以上,而且有很好的循环寿命。但是,这些衍生物在锂离子电池电解液中的溶解度很低。他们比较了2,52二特丁基21,42二甲氧基苯(DDB)在含不同浓度的LiPF6和LiBOB的不同有机溶剂中的溶解度。发现,锂盐浓度越高,DDB在电解质中的溶解度就越低,但锂盐种类对添加剂的溶解度影响较小。DDB在LiBOBΠPC+DEC(1∶2体积比)中溶解度最大。

武汉大学杨汉西等以1,22二甲羟基苯作为氧化还原化合物,并用特丁基取代苯环上的氢得到42特丁基21,22二甲羟基苯(TDB)。实验证明,TDB具有很好的可溶性和化学稳定性。以Pt微电极作为工作电极,对011molΠLTDB溶于1molΠLLiPF6ΠEC:DMC的电解液进行了循环伏安测试,初始氧化电势为4110V。电池经过了1000次循环,该添加剂表现出极好的电化学可逆性。

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