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當(dāng)前位置：首頁 > 行業(yè)新聞 > 鋰離子電池中應(yīng)用阻燃劑 磷酸三甲酯鋰離子電池中應(yīng)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(shí)間：2016-9-16 16:17:31 |
通過在有機(jī)電解液中使用一些特定的有機(jī)溶劑作為共溶劑或添加劑可降低有機(jī)電解液對(duì)電極的反應(yīng)活性以及有機(jī)電解液的可燃性，是目前解決鋰離子電池安全性問題的一個(gè)可行方法。 這些溶劑按其作用機(jī)制可分為兩類，一類我們稱之為不燃有機(jī)溶劑，這類有機(jī)溶劑本身不能燃燒，加入到常規(guī)的有機(jī)電解液中，可降低有機(jī)電解液的可燃性，它們基本上都是一些常規(guī)有機(jī)溶劑的氟代產(chǎn)物；另一類我們稱之為阻燃溶劑，這類有機(jī)溶劑不僅本身不會(huì)燃燒，而且能夠通過氣相阻燃機(jī)理，也有可能同時(shí)通過凝聚相阻燃機(jī)理來阻止其它常規(guī)有機(jī)溶劑的燃燒。
聚合物工業(yè)中大量使用的阻燃劑，具有能夠阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ淖饔谩?b>鋰離子電池中應(yīng)用阻燃劑，將阻燃劑加入到有機(jī)電解液中，同樣可以起到降低有機(jī)電解液的可燃性，阻止其燃燒的作用。有機(jī)磷系阻燃劑是一類最有可能在鋰離子電池中得到應(yīng)用的阻燃劑，這是因?yàn)槭紫绕浞肿又胁缓谢顫姎湓?，其次他們大都具有較好的氧化穩(wěn)定性，最后，在室溫狀態(tài)下，低分子量的有機(jī)磷系阻燃劑大都溶于醚、酯等溶劑中，甚至能與它們進(jìn)行混溶。有機(jī)磷系阻燃劑包括磷酸酯、膦酸酯及其含鹵衍生物、亞磷酸酯、有機(jī)磷鹽、氧化膦、含磷多元醇以及磷－氮化合物等，最有可能在鋰離子電池中得到應(yīng)用的是磷酸酯、膦酸酯和亞磷酸酯這三類物質(zhì)。
有機(jī)磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理主要包括凝聚相阻燃機(jī)理和氣相阻燃機(jī)理兩種，前者主要指磷化物受熱分解為磷的含氧酸，這些含氧酸能夠形成熔融的黏性表層來保護(hù)可燃物，使其不燃或不被氧化，此外，鋰離子電池中應(yīng)用阻燃劑，這些含氧酸還能通過催化含羥基化合物吸熱脫水成炭反應(yīng)阻止燃燒反應(yīng)的進(jìn)行；后者主要指通過磷化物受熱分解產(chǎn)生的自由基俘獲燃燒過程中鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的氫自由基，以阻止燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。
理想的鋰離子電池中應(yīng)用阻燃劑或不燃有機(jī)溶劑應(yīng)該具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：
（１）高效的阻燃性能；
（２）與正極和負(fù)極具有良好的相容性。雖然無論不燃還是阻燃有機(jī)溶劑，它們均具有較好的氧化穩(wěn)定性，但已有的研究結(jié)果顯示，它們的還原穩(wěn)定性一般說來都較差。
磷酸三甲酯(TMP)主要用作醫(yī)藥、農(nóng)藥的溶劑和萃取劑,用作測(cè)定鋯的試劑、溶劑、萃取劑及氣相色譜固定液, 磷酸三甲酯也用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的溶劑及萃取劑。在日本，用作紡織油劑和聚合物的防著色劑,鋰離子電池用阻燃添加劑。
總的來說，不燃和阻燃有機(jī)溶劑中主要存在以下三個(gè)問題：
（１）它們的阻燃效率一般都不是很高，為了形成不燃有機(jī)電解液，往往需要加入大量的不燃或阻燃有機(jī)溶劑。而且它們使有機(jī)電解液可燃性降低的程度，與其含量有關(guān)。這樣為了將有機(jī)電解液的可燃性降低到一定的水平，就需要維持較高的不燃或阻燃有機(jī)溶劑的濃度，而相應(yīng)的也就增加了對(duì)電池性能負(fù)面的影響；
（２）與常用有機(jī)溶劑如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等相比，它們的粘度高，而介電常數(shù)低。在有機(jī)電解液中隨著它們含量的增加，有機(jī)電解液的電導(dǎo)率呈線性下降；
（３）一些不燃和阻燃有機(jī)溶劑雖然具有較好的還原或氧化穩(wěn)定性，但它們的還原或氧化產(chǎn)物在增加了電極／電解液界面穩(wěn)定性的同時(shí)，也增加了電極的界面阻抗，導(dǎo)致電極界面阻抗過高。此外，氟代有機(jī)溶劑還有一個(gè)明顯不足之處是其價(jià)格較高。
最主要的不燃有機(jī)溶劑主要包括碳酸酯、醚以及羧酸酯的氟代產(chǎn)物等，由于碳酸酯、醚以及羧酸酯的全氟代產(chǎn)物介電常數(shù)太低，一般不能溶于常規(guī)有機(jī)電解液中，而其自身也不能溶解電解質(zhì)鋰鹽，因此被研究過的不燃有機(jī)溶劑都是碳酸酯、醚以及羧酸酯的部分氟代產(chǎn)物。
碳酸酯類有機(jī)溶劑如ＥＣ、ＰＣ、ＤＥＣ和ＤＭＣ等是目前商品化鋰離子電池中廣泛使用的有機(jī)溶劑，由它們與ＬｉＰＦ６組成的有機(jī)電解液基本上已成為商品化鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)電解液。因此在碳酸酯類溶劑分子中引入氟原子，降低有機(jī)電解液的可燃性，同時(shí)又能維持其原有優(yōu)點(diǎn)，顯然是解決鋰離子電池安全性問題的一個(gè)簡單辦法。其中環(huán)狀碳酸酯ＰＣ的氟代產(chǎn)物受到較多的重視，這可能是因?yàn)樵冢校梅肿又幸子谝M(jìn)三個(gè)氟原子。
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