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研究锂离子电池阻燃剂 磷酸三甲酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-9-11 15:58:12
安全问题是制约锂离子电池向大型化、高能化方向发展的主要障碍。相对于现有电解质体系,更安全的电解质体系更为人们关注,并成为锂离子电池电解质研发的热点。安全型电解质可分为阻燃电解液、离子液体电解液和固体电解质等。

阻燃电解液是一种功能电解液,阻燃功能通常是通过在常规电解液中加入阻燃添加剂获得。阻燃电解液是目前解决锂离子电池安全问题的一种经济、有效的措施。本文研究锂离子电池阻燃剂,对阻燃型电解液的研究进展,从高沸点、高闪点溶剂和阻燃添加剂两方面进行了综述。

高沸点、高闪点有机溶剂。目前,锂离子电池电解液中使用了大量低沸点、低闪点的碳酸酯类溶剂,在较低的温度下即会闪燃,存在很大的安全隐患。

环状的碳酸酯、羧酸酯和亚硫酸酯相对于线性的碳酸酯、羧酸酯和亚硫酸酯,具有沸点和闪点高的特点;当电解液中以环状高沸点、高闪点的溶剂为主体溶剂时,电解液的闪燃点会相应的提高,因此,许多研究者尝试采用沸点和闪点高的有机溶剂取代沸点、闪点低的线性碳酸酯与羧酸酯类溶剂,以提高电解液的安全性能。

A1Abouimrane等报道了以砜类溶剂为电解液制备的Li4Ti5O12/LiMn2O4电池,循环性能良好。研究锂离子电池阻燃剂以高闪点、高沸点的砜类溶剂取代传统线性碳酸酯的电解液体系,适合高电压材料,且难点燃。J1B1Kejha等制备的锂离子电池采用高性能和更安全的电解液:以LiBF4为锂盐,10%~30%高闪点、高沸点的CBL(或PC,或BC)+70%~90%的EC为溶剂。所得电解液难点燃,且电化学性能可与以线性碳酸酯类溶剂的常规电解液相媲美。山口太郎等制备的电解液包含高沸点、高闪点的CBL,环状碳酸酯和具有吸电子基团的酯类化合物。此电解液体系的安全性能和储存特性良好。西村直人等制备了一种大型化且安全性能良好的锂离子 电池,电解液以CBL为有机溶剂,提升了安全性能。


TMP运输注意事项

运输前应先检查包装容器是否完整、密封,运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、碱类、食用化学品等混装混运。运输车船必须彻底清洗、消毒,否则不得装运其它物品。船运时,配装位置应远离卧室、厨房,并与机舱、电源、火源等部位隔离。公路运输时要按规定路线行驶。


阻燃添加剂可使易燃的有机电解液变成难燃或不可燃的电解液,降低电池的放热值和自发热,增加电解液自身的热稳定性,避免电池在过热条件下的燃烧或爆炸。研究锂离子电池阻燃剂是近几年来锂离子电池添加剂研究的重要方向。

目前,锂离子电池电解液阻燃添加剂大多为有机磷化物、有机卤化物、磷-卤、 磷-氮复合有机化合物及其他一些阻燃化合物,分别称为磷系阻燃剂、卤系阻燃剂、复合阻燃剂和其他阻燃剂。

磷系阻燃剂主要指烷基磷酸酯、氟化磷酸酯及磷腈类化合物,在常温下是液体,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。较早出现的有磷酸酯类化合物,磷酸酯上的取代基越大,磷含量越低,阻燃效率相应越低。磷酸二苯一辛酯(DPOF)作为阻燃剂,既能起到较好的阻燃作用,又能提高电池的电化学性能和热稳定性能,使电池具有高的首次放电容量和好的容量保持能力。

T1H1Nam等研究了三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TTFP)和DPOF作为电解液的阻燃添加剂对电池性能的影响,发现含有DPOF的电解液的放电容量和容量保持率均优于含有TTFP的电解液。

E1G1Shi等研究了DPOF的浓度对电池性能的影响,发现:在1115mol/LLiPF6/EC+EMC(体积比4B6)中加入10%的DPOF,电池的性能最好。H1F1Xiang等研究了甲基磷酸二甲酯(DMMP)对1mol/ LLiPF6/EC+DEC(质量比1B1)电解液体系的阻燃效果,发现:添加量为10%时阻燃效果好,对电池电化学性能的影响小;对电池进行高温化成,使石墨负极形成稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,能抑制DMMP和TMP的还原分解,避免石墨结构的层离,得到较高的容量和较好的倍率性能。

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