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鋰離子電池為什么要用阻燃劑 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：2016-10-1 20:46:36 |
鋰離子電池為什么要用阻燃劑？一是電池系統(tǒng)的安全問題。鋰離子電池作為一個系統(tǒng)，其安全問題主要源于濫用情況下熱失控的發(fā)生。電池系統(tǒng)的熱失控即為系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量大于釋放的熱量而導致熱量積累，溫度迅速升高的過程。鋰離子電池發(fā)生熱失控，主要是由電極和電解液間的化學反應引起的。
鋰離子電池為什么要用阻燃劑?二是易燃的電解質(zhì)。鋰離子電池具有較高的能量密度，在于其較高的輸出電壓。在通常的正負極材料的工作電位下，水溶液難以穩(wěn)定使用，所以鋰離子電池電解液使用有機溶劑。而有機溶劑通常極易燃燒，特別是電解液中的線型碳酸酯具有較高的蒸氣壓和較低的閃點，使鋰離子電池在安全性上背上了沉重的負擔。
鋰離子電池為什么要用阻燃劑？三是電池材料的熱穩(wěn)定性。鋰離子電池安全性能的另一個更重要的方面即是其熱穩(wěn)定性。在一些濫用狀態(tài)下，如高溫、過充電、針刺穿透以及擠壓等情況下，導致電極和有機電解液的強烈相互作用，如有機電解液的劇烈氧化、還原或正極分解產(chǎn)生的氧氣進一步與有機電解液反應等，這些反應產(chǎn)生的大量熱量如不能及時散失到周圍環(huán)境中，必將導致熱失控的產(chǎn)生，最終導致電池的燃燒、爆炸。
電池安全性能的改善主要途徑有：1、使電池系統(tǒng)更穩(wěn)定，以避免熱失控的發(fā)生；2、使用更安全的電解液體系，即使熱失控發(fā)生，也不會因為易燃電解質(zhì)存在而導致電池燃燒或者爆炸。
液態(tài)鋰離子電池電解質(zhì)。電解液作為鋰離子電池的血液，是電池的主要組成成分之一，電解液的性質(zhì)直接決定了電池的性能，在電池中起傳遞鋰離子的作用。對電池的容量、工作溫度范圍、循環(huán)性能及安全性能都有重要的作用。
磷酸三甲酯TMP運輸注意事項
運輸前應先檢查包裝容器是否完整、密封，運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑、堿類、食用化學品等混裝混運。運輸車船必須徹底清洗、消毒，否則不得裝運其它物品。船運時，配裝位置應遠離臥室、廚房，并與機艙、電源、火源等部位隔離。公路運輸時要按規(guī)定路線行駛。
電解液對鋰離子電池的安全問題的影響分為多種方面，主要包括以下3個方面：
1、電解液通常使用的溶劑為有機碳酸酯類化合物，它們具有高活性，極易燃燒。處于充電態(tài)的電池正極材料為強氧化性化合物，同時處于充電態(tài)的負極材料為強還原性化合物。在濫用情況下，如過充、過熱和短路等，強氧化性正極材料穩(wěn)定性通常較差，易釋放出氧氣，而碳酸酯極易與氧氣反應，放出大量的熱和氣體；產(chǎn)生的熱量會進一步加速正極的分解，產(chǎn)生更多的氧氣，促進更多放熱反應的進行；同時強還原性負極的活潑性接近金屬鋰，與氧接觸會立即燃燒并引燃電解液、隔膜等，從而引起了電池的熱失控，使電池產(chǎn)生燃燒和爆炸。
2、電極/有機電解液相互作用的熱穩(wěn)定性是制約鋰離子電池安全性的首要因素。就正極和負極與有機電解液相互作用的熱穩(wěn)定性對鋰離子電池的安全性的影響而言，正極/電解液反應對鋰離子電池的安全性的影響最為重要。雖然，負極/電解液首先發(fā)生反應，但正極/電解液的反應動力學非?？?，正極/電解液反應控制著整個電池耐熱實驗的結(jié)果。通常正極材料在充電狀態(tài)下很不穩(wěn)定，容易分解并放出氧氣，放出的氧氣與電解液發(fā)生反應并產(chǎn)生熱量，從而導致電池的溫度升高，引起更多的反應發(fā)生導致熱失控。如果電池的環(huán)境溫度足以引發(fā)正極/電解液反應，就會導致電池的熱失控狀態(tài)，而高活性的不穩(wěn)定的電解液就像是在電池熱失控這把火上澆了一桶油。
3、在鋰離子電池電解液的安全問題上，電解液本身相當于可燃物，而且在一些濫用條件下，電池內(nèi)部產(chǎn)生足夠的熱量常使正極釋放出氧氣，為電解液的燃燒提供了助燃物，但是由于生成的氧氣量有限，通常導致電解液的不完全燃燒。但是這樣的燃燒仍然產(chǎn)生大量的熱和氣體，導致電池系統(tǒng)的破壞，打開一個缺口，然后從電池內(nèi)部噴出的氣體或氣溶膠，和空氣充分反應，導致劇烈地燃燒，甚至爆炸。
而常見的阻燃添加劑為：含磷的化合物，較早出現(xiàn)的有磷酸酯類化合物，如磷酸三甲酯（TMP）、磷酸三乙酯（TEP）、磷酸三丁酯(TBP)和磷酸三苯酯(TPP)等，隨著磷酸酯上取代基越大，磷含量越低，相應地阻燃效率越低。
鋰離子電池安全性能的影響因素。包括：電池系統(tǒng)的設計問題、電解質(zhì)的影響以及電極材料的問題。在這些因素中，每種因素都起到至關重要的作用，相互牽連。
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