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鋰離子電池電解液添加阻燃劑 磷酸三甲酯
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-9-20 16:52:39 |
有機電解液中添加少量的某些物質(zhì)，能顯著改善電池的某些性能，這些少量物質(zhì)稱為功能添加劑。鋰離子電池電解液添加阻燃劑已成為當今鋰離子電池研究的一個焦點。目前，鋰離子電池電解液功能添加劑的研究主要集中在以下六個方面：改善電極SEI膜性能、提高電解液低溫性能、提高電解液電導率、改善電解質(zhì)熱穩(wěn)定性、改善電池安全性能和電解液的循環(huán)穩(wěn)定性。鋰離子電池電解液添加阻燃劑能夠有效阻燃，保護人身安全。
改善電極SEI膜性能的添加劑?，F(xiàn)在人們普遍認為在鋰離子電池首次充放電過程中，作為鋰離子電池的極性非質(zhì)子溶劑都要在電極與電解液界面上發(fā)生反應，形成覆蓋在電極表面上的鈍化薄膜，這種薄膜稱為電子絕緣膜或固體電解質(zhì)相界面膜即SEI膜。
SEI膜基本組成包括無機鋰鹽（Li2O、Li2CO3等）和有機鋰鹽（ROCO2Li等）。向電解液中加入成膜原料有助于改善電池性能。Shin.J.S等[8] 通過加入少量Li2CO3，不僅能有效抑制電解液的分解，并能快速形成穩(wěn)定牢固的SEI膜，防止石墨電極的剝落，并提高電導率。同為改善電極SEI膜性能，Y.Ein-Eli等曾報道，在電解液中加一些如SO2、CO2、CO等小分子，降低了電解液的粘性，提高了電解液的導電性，可促使Li2S、Li2CO3、Li2SO3、Li2SO4、Li2O等鈍化膜的形成，改善鋰離子電池的循環(huán)性能。
提高電解液低溫性能的添加劑。隨著鋰離子電池應用的迅速發(fā)展，鋰離子電池技術進一步深入到軍用、航空等技術領域，這些領域要求鋰離子電池的低溫使用范圍在-40 ℃以下。目前商業(yè)化鋰離子電池電解液的凝固點在-30 ℃以上，如常用的電解液體系1.0 mol/L LiPF6-EC/DMC（體積比1∶1），其凝固點為-30 ℃，性能難于滿足低溫領域的實際應用要求。目前，低溫性能的研究已成為鋰離子研究的重點之一了。
提高電解液電導率的添加劑。冠醚和穴狀化合物能與鋰離子形成包覆式螯合物，能夠提高鋰鹽在有機溶劑中的溶解度，實現(xiàn)陰陽離子對的有效分離和鋰離子與溶劑分子的分離，提高電解液的電導率。這些冠醚和穴狀化合物不僅能提高電解液的電導率，而且還能降低充電過程中溶液的共嵌和分解。
磷酸三甲酯TMP操作注意事項
密閉操作，加強通風。操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具（半面罩），戴化學安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統(tǒng)和設備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、堿類接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
NH3和一些相對分子質(zhì)量小的胺類化合物能夠與Li+ 發(fā)生強烈的配位作用， 從而能夠提高電解液的電導率，但這類添加劑在電極充電過程中，往往伴隨著配體的共嵌，對電極的破壞很大[13] 。據(jù)日本專利介紹， 向電解液添加1%~5%的乙酰胺或其衍生物乙酰甲胺、乙酰乙胺，將能顯著改善電池的循環(huán)性能。
改善電解液熱穩(wěn)定性的添加劑。改善有機電解液熱穩(wěn)定性的一個重要方法就是在有機電解液中加入一些高沸點、高閃點和不易燃的溶劑或阻燃劑。鋰離子電池電解液添加阻燃劑能改善熱穩(wěn)定性。氟代有機溶劑具有較高的閃點，不易燃，添加到有機電解液中，將有助于改善電池在受熱、過充電等狀態(tài)下的安全性能。
一些氟代鏈狀醚如C4F9OCH3曾被推薦用于二次鋰電池中，能夠改善有機電解液的熱穩(wěn)定性。鋰離子電池廣泛應用的EC、PC等有機溶劑具有很高的介電常數(shù)，而氟代鏈狀醚因為具有較低的介電常數(shù)，因此很難與介電常數(shù)高的有機溶劑混合，并且電解質(zhì)鋰鹽在其中的溶解性也很差。
改善電池安全性能的添加劑。鋰離子電池的安全性能是制約鋰離子電池發(fā)展的一個重要因素。鋰離子電池自身也存在著許多安全隱患，在電解液中加入添加劑是提高鋰離子電池安全性的簡單并且有效的方法。在降低溶劑可燃性方面，在電池中添加一些高沸點、高閃點和不易燃的溶劑可達到阻燃的效果。
J.K.Feng等合成的添加劑三-（4-甲氧基苯基）磷酸酯（TMPP），同時具有阻燃和電壓鉗制兩種功能，表現(xiàn)出良好的過充安全保護效果。在過充電添加劑方面，目前，解決過充電問題的添加劑主要有兩種類型：①氧化/還原對添加劑；②聚合單體添加劑。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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固化劑|擴鏈劑|交聯(lián)劑
