|
|
|
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究 磷酸三甲酯
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-9-8 11:57:03 |
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：電池溫度隨著環(huán)境溫度逐漸升高，當(dāng)升到一定值后電池溫度急速增加，說(shuō)明電池內(nèi)部發(fā)生了劇烈的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)電解液中不含TCEP時(shí)，加熱電池53min，溫度上升到158e時(shí)升溫速度開(kāi)始急速增加。當(dāng)在電解液中添加3(wt)%TCEP后，電池升溫53min，在164e時(shí)升溫速度開(kāi)始急速增加。電解液加入3(wt)%TCEP不能顯著提高電池的安全性，只能使電池的失控溫度有所提高。
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：但當(dāng)在電解液中加入715(wt)%TCEP時(shí)電池并沒(méi)有失控，而升高到15415e時(shí)電池溫度開(kāi)始下降，隨后在147~155e上下波動(dòng)，表明電解液中含715(wt)%TCEP能很好地起到阻燃效果。由于電池的環(huán)境溫度是150e，所以電池內(nèi)部的熱量與環(huán)境熱量存在交換，當(dāng)電池溫度低于150e，主要有兩條途徑給電池提供能量:其一環(huán)境給電池提供能量;其二由于負(fù)極表面的SEI膜在120e時(shí)就逐漸分解，造成電解液和嵌鋰碳負(fù)極直接接觸發(fā)生放熱反應(yīng)，放出大量的熱，并且隨著電池內(nèi)部溫度的升高這種放熱反應(yīng)劇烈，如果電解液中不含TCEP或含量較少時(shí)，電池內(nèi)部的溫度會(huì)逐漸升高，最后失控。
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：TCEP的分解電位為417V，TCEP在250、280和320e發(fā)生連續(xù)吸熱分解反應(yīng)。當(dāng)電池為滿電時(shí)，在正極表面的TCEP具有較高的電壓(412V)，比較接近TCEP的分解電壓(417V)，所以當(dāng)電池溫度為150e時(shí)電池內(nèi)部的TCEP就可能發(fā)生吸熱分解反應(yīng)，這種吸熱反應(yīng)一方面吸收環(huán)境提供的熱量和電解液與嵌鋰石墨負(fù)極反應(yīng)放出的熱量，因?yàn)門(mén)CEP的沸點(diǎn)為194e，當(dāng)電池體系為150e左右時(shí)，TCEP并沒(méi)有氣化，而其分解產(chǎn)物氯乙烷的形成過(guò)程必然是由液相轉(zhuǎn)化為氣相，在這一過(guò)程中氯乙烷能起到強(qiáng)烈的制冷作用;另一方面吸熱反應(yīng)吸收了氫自由基，消除了氫自由基發(fā)生高溫鏈?zhǔn)椒艧岱磻?yīng)的可能性。
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：電池內(nèi)部溫度越接近155e吸熱反應(yīng)越劇烈，TCEP分解和氯乙烷氣化吸收的熱量就大于環(huán)境提供的熱量和電解液與嵌鋰碳負(fù)極發(fā)生發(fā)熱反應(yīng)放出的熱量之和，所以電池溫度逐漸降低;而電池內(nèi)部溫度靠近147e，吸熱反應(yīng)程度逐漸降低，低于147e時(shí)吸熱反應(yīng)不再發(fā)生，所以使得吸熱反應(yīng)和氯乙烷氣化吸收的熱量小于電池環(huán)境提供的熱量和電解液與嵌鋰碳負(fù)極反應(yīng)放出的熱量之和，又使電池溫度升高，重復(fù)上述過(guò)程使得電池溫度在147~155e之間波動(dòng)。而當(dāng)電解液中TCEP含量較少時(shí)起不到上述作用?？傮w而言，電解液1molPLLiPF6+EC+DMC中添加715(wt)%TCEP就可以起到較好的阻燃作用，有效地的提高了電池的安全性。
磷酸三甲酯(TMP)基本資料
中文名:磷酸三甲酯,三甲基磷酸酯
外文名:Trimethyl phosphate
外觀:無(wú)色透明液體
色度<20
密度:1.197
閃點(diǎn):107℃
熔點(diǎn):-46℃
沸點(diǎn):197℃
含量(GC%)≥99%
折射率:1.395-1.397
水分含量1.130?1.150
酸值(mgKOH/ G)≤0.20
水溶性:500克/升(25℃)
比重(20/20℃)1.213-1.217
折射指數(shù)(ND20)1.393-1.397
原材料:三氯氧磷與甲醇在碳酸鉀存在下反應(yīng)生成磷酸三甲酯。
包裝方式:凈重200KG/鍍鋅鐵桶(一個(gè)小柜打托裝16噸)、1000KG/IB桶(一個(gè)小柜裝18噸)或23噸ISOTANK。
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：當(dāng)電解液中不含TCEP時(shí)，100次循環(huán)后電池的剩余容量為初始容量的9215%，當(dāng)電解液中含3(wt)%和715(wt)%TCEP時(shí)100次循環(huán)后容量保持率分別為9310%和8814%，說(shuō)明電解液中TCEP的含量較高時(shí)電池循環(huán)衰減相對(duì)加劇，但總體而言TCEP對(duì)電池循環(huán)性能的影響較小。
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：電解液中添加715(wt)%TCEP并沒(méi)有對(duì)負(fù)極表面形貌造成太大的影響，電池循環(huán)100次后負(fù)極表面的SEI膜還比較結(jié)實(shí)，說(shuō)明TCEP在石墨負(fù)極表面具有較好的穩(wěn)定性，不會(huì)在石墨負(fù)極表面發(fā)生還原分解，進(jìn)而造成石墨脫落影響電池的循環(huán)性能。
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：所有圖譜均由從高頻到中頻區(qū)兩個(gè)半圓和低頻區(qū)一條直線組成，據(jù)研究高頻半圓代表SEI膜阻抗，而從高頻到中頻區(qū)為電解液和電極之間的電化學(xué)反應(yīng)阻抗，直線部分為鋰離子擴(kuò)散阻抗。
鋰離子電池阻燃劑安全性及循環(huán)性能的研究：隨著電解液中TCEP含量的增加，電解液電阻增加，這是因?yàn)門(mén)CEP相對(duì)粘度較大。當(dāng)在電解液中添加3(wt)%TCEP時(shí)，負(fù)極SEI膜阻抗和電化學(xué)反應(yīng)阻抗較空白電池負(fù)極都減小，而電解液內(nèi)阻增加不明顯，所以使得其電池循環(huán)性能較空白電池略好。
文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司
磷酸三苯酯 http://www.mctechserv.com |
|
固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
