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鋰離子電池阻燃劑分類 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：2016-9-21 18:13:12 |
鋰離子電池阻燃劑分類可分為兩種：提高電解液電導率添加劑和改善電解液安全性添加劑。
鋰離子電池阻燃劑分類1. 提高電解液電導率添加劑主要是一些低分子量胺類化合物、冠醚類和穴狀化合物，這些物質(zhì)能和鋰離子發(fā)生較強的配位作用和鰲合作用，促進鋰鹽的溶解和電離，從而增強電解液電導率。
鋰離子電池阻燃劑分類2. 改善電解液安全性添加劑包括防過充添加劑、阻燃劑、抑制氣體生成添加劑、改善電極SEI膜添加劑。
過充產(chǎn)生的安全問題：鋰離子電池過充時，電池電壓迅速上升，引發(fā)正極活性物質(zhì)結(jié)構的不可逆變化以及電解液的氧化分解，產(chǎn)生大量的氣體 并放出大量的熱，使電池內(nèi)壓和溫度急劇上升，進而導致燃燒、爆炸等。
電池在不當使用時的放熱反應跟電池使用的材料電池的充放電制度有關，因此設法提高電池材料(電解液、正負極及隔膜)的性能及限制充放電的電流是解決電池安全性能的根本思路。
對電池的安全保護常采用以下4種方法1. 在電池的充電器或電池的組件中添加一個電路以防止電池的過充。2. 電池上連接一熱敏電阻，在電池的溫度升高時會增加電池的內(nèi)阻從而切斷電流。3.利用隔膜：電池在過充或短路時，溫度的升高使隔膜熔化，關閉其中大量的小孔從而切斷電流。4.利用化學法。即通過調(diào)整電解液的組成來達到改善電池安全性的目的。
電解液中微量的HF和水對SEI膜的形成具有重要的影響作用。碳化二亞胺類化合物能吸收水分，阻止LiPF6水解成酸，這是因為碳化二亞胺類化合物中的C=N雙鍵能與水形成氫鍵，而PF6-又可與氫鍵相連形成一種絡合物，從而阻止了HF的產(chǎn)生。
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鋰離子電池所用正極材料一般都是高電勢的嵌鋰化合物，因此要求電解液具有足夠 的耐氧化穩(wěn)定性。溶劑的組成影響著電解液的氧化穩(wěn)定性。在電解液中使用熔點低、沸點高、分解電壓高的有機溶劑，是提高鋰離子電池安全性能的有效途徑之一。
防過充電添加劑的種類：烷基苯及其衍生物、聯(lián)苯及其衍生物、烷基聯(lián)苯和環(huán)己基苯、一種特殊結(jié)構的化合物。鋰離子電池電解液在受熱的情況下，容易發(fā)生氫氧自由基的鏈式反應，因此選擇阻燃添加劑的出發(fā)點是如何干擾氫氧自由基的鏈式反應。自由基捕獲機制是目前認可的鋰離子電池電解液阻燃添加劑的作用機制。這種作用機制的中心思想是：阻燃添加劑受熱時釋放出具有阻燃性能的自由基，其可以捕獲氣相中的氫自由基或氫氧自由基，從而阻止氫氧自由基的鏈式反應，使有機電解液的燃燒難以進行。
常用的阻燃劑 :有機磷化合物、鹵代醚、鹵代碳酸酯等 。其中有機磷化合物作阻燃劑的阻燃效果好，毒性低。
抑制氣體生成添加劑：1.鋰離子電池在充電過程中，由于溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、雜質(zhì)的還原分解會產(chǎn)生氣體，電池在過充時也會產(chǎn)生氣體，這樣電池內(nèi)壓會上升，存在安全問題。 2.鋰離子電池在充放電循環(huán)過程中生成的氣體有CO2、CO、O2、CH4、C2H4、C3H6和C3H8。最主要的產(chǎn)物是CO2，是由于正極活性物質(zhì)分解和痕量雜質(zhì)的反應生成的。3.在電解液中加入一些添加劑如炔衍生物、硅樹脂、Li2CO3、磺酸基化合物、氟化芳香化合物等可抑制氣體的生成。
改善電極SEI膜性能添加劑：1. 在液態(tài)鋰離子電池首次充電過程中，負極材料石墨與電解液作用形成SEI膜。良好的SEI膜能降低鋰離子電池的不可逆容量，改善循環(huán)性能，增加嵌鋰穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在一定程度上有利于減少鋰離子電池的安全隱患。2. 用于改善SEI膜性能的無機添加劑主要有CO2、SO2等。研究較為成功的有機添加劑主要有氯化碳酸乙烯酯(Cl-EC)、1，2-亞乙烯基碳酸酯(VC)等。3. 添加劑的作用主要是抑制電解液的分解，使石墨負極形成良好的SEI膜，提高電極可逆容量和穩(wěn)定性。
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