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當(dāng)前位置：首頁 > 行業(yè)新聞 > 鋰離子電池電解液阻燃劑的進(jìn)展 磷酸三甲酯鋰離子電池電解液阻燃劑的進(jìn)展 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：2016-9-24 22:02:04 |
鋰離子電池由于具有能量密度高、輸出電壓高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點，在電子產(chǎn)品、電動汽車、航空航天等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用。然而，近年來關(guān)于鋰離子電池引發(fā)的火災(zāi)甚至爆炸的報道己屢見不鮮，鋰離子電池的安全問題引起人們普遍的關(guān)注；同時安全問題也是制約鋰離子電池向大型化、高能化方向發(fā)展的瓶頸。
鋰離子電池最重要的組成部分是電極材料和電解液。鋰離子電池使用易燃的有機(jī)溶劑作為電解液，它是鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故主要原因之一。在電池遭到破壞后，有機(jī)溶劑及其蒸汽容易著火引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。此外，鋰離子電池的安全性能還涵蓋電極材料與電解液之間的熱穩(wěn)定性，包括在正常的充放電過程中、甚至在非正常的濫用條件下電池本身不被破壞的熱穩(wěn)定性能。本文從鋰離子電池電解液阻燃劑的進(jìn)展和電解液的燃燒性能進(jìn)行綜述。
鋰離子電池電解液阻燃劑的進(jìn)展：關(guān)于電解液的燃燒性能研究主要集中在兩個方面：無閃點的氟代溶劑和阻燃電解液。無閃點的氟代溶劑的研究。目前鋰離子電池電解液使用碳酸酯作為溶劑，其中線型碳酸酯能夠提高電池的充放電容量和循環(huán)壽命，但是它們的閃點較低，在較低的溫度下即會閃燃，而氟代溶劑通常具有較高的閃點甚至無閃點，因此使用氟代溶劑有利于抑制電解液的燃燒。目前研究的氟代溶劑包括氟代酯和氟代醚。
Arai研究發(fā)現(xiàn)三氟代碳酸丙烯酯（TFPC）和氯代碳酸乙烯酯（ClEC）可以代替線型碳酸酯以獲得較好的放電容量和循環(huán)壽命。TFPC分別與ClEC、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）組成的二元混合溶劑具有較高閃點。但是以ClEC/TFPC，EC/TFPC為溶劑的兩種電解液的電導(dǎo)率較低，不過ClEC/TFPC基電解液體系表現(xiàn)出較好的循環(huán)壽命。
Yamaki研究二氟代乙酸甲酯（MFA）、二氟代乙酸乙酯（EFA）等氟代酯溶劑時發(fā)現(xiàn)，LiPF6/MFA電解液與金屬鋰負(fù)極或Li0.5CoO2正極共存時都具有較好的熱穩(wěn)定性。Ihara對1M LiPF6/MFA電解液體系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該電解液體系具有可與1 M LiPF6/EC+DMC電解液相媲美的循環(huán)性能，而與嵌鋰碳負(fù)極共存時的熱穩(wěn)定性更好。
磷酸三甲酯TMP-cas號:512-56-1
中文名稱：磷酸三甲酯
中文別名：磷酸甲酯; 三甲基磷酸酯; 磷酸甲酯; 磷酸三甲酯
分子式 C3H9O4P；(CH3O)3PO
分子量 140.08
通過對氟代醚溶劑的研究發(fā)現(xiàn)：甲基氟代丁基醚（CF3CF2CF2OCH3，MFE）和碳酸甲乙 酯（EMC）混合溶劑的閃點隨著MFE的含量增加而升高，而在乙基全氟代丁基醚（EFE）和EMC混合溶劑體系中，閃點卻隨著EFE含量增加而降低。在MFE＋EMC（4:1 vol）混合溶劑中加入1M LiN(SO2C2F5)2 (LiBETI)得到的無閃點的電解液，與1M LiPF6/EC+EMC電解液相比，該電解液對LiCoO2正極的充放電容量無不良影響，但會使石墨負(fù)極的充放電容量下降較多。在上述電解液中加入0.1M LiPF6和0.5M EC，室溫下石墨/LiCoO2全電池具有較好的循環(huán)性能，560次循環(huán)后，放電容量可保持在初始容量的80%以上。
鋰離子電池電解液阻燃劑的進(jìn)展：阻燃電解液是一種功能電解液，這類電解液的阻燃功能通常是通過在常規(guī)電解液中加入阻燃添加劑獲得的。Wang等以磷酸三甲酯（TMP）作為阻燃劑，研究了含TMP電解液的燃燒性能和電化 學(xué)穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)TMP本身有很好的阻燃效果和氧化穩(wěn)定性，但是在石墨負(fù)極的還原穩(wěn)定性較差。他們發(fā)現(xiàn)加入共溶劑可以抑制TMP的還原分解，例如，在EC+PC+TMP（TMP<10%）和EC + 碳酸二乙酯（DEC）+TMP（TMP<25%）三元體系中TMP都具有較好的還原穩(wěn)定性，但隨著共溶劑含量的增加，電解液的燃燒性會增加，以無定型炭代替石墨作為負(fù)極，可以提高TMP的還原穩(wěn)定性。
Ota在1M LiPF6/EC+DEC+TMP(6:2:2)體系中添加5%的乙烯基乙基磷酸酯(EEP)后，有效地抑制了TMP的分解，這是因為EEP有利于石墨負(fù)極表面固體電解質(zhì)界面（SEI）膜的形成。Yao研究了亞磷酸三甲基酯(TMPI)和磷酸三甲酯(TMP)對電解液的阻燃作用和電化學(xué)性能的影響，實驗發(fā)現(xiàn)對于等量的TMPI和TMP，前者在提高電解液的阻燃性同時，還能改善正極半電池的電化學(xué)性能，作者認(rèn)為這是由于TMPI對正極表面的穩(wěn)定效應(yīng)所致；而后者的阻燃效果雖然較好，但后者對電解液的阻燃作用是以損失一定的電化學(xué)性能為代價的，正極半電池的放電容量損失較嚴(yán)重。
文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司
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