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鋰離子電池阻燃劑實驗 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：2016-9-8 11:54:36 |
鋰離子電池阻燃劑實驗：實驗設備和試劑。設備:BS-9300二次鋰離子電池性能柜，耐高溫測試室，電化學工作站(Gamryinstruments)，ZKX型手套箱，DiamondTGPDTA(Perkin-Elmer)，三電極體系(自制)，X-650掃描電子顯微鏡。
鋰離子電池阻燃劑實驗：試劑:商用電解液1molPLLiPF6+EC+DMC(質量比1P1)、鋰鉑、LiCoO2、復合石墨、聚丁苯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)均為電池純，磷酸三(B-氯乙基)酯(TCEP)為分析純。
鋰離子電池阻燃劑實驗：實驗過程。按083448型電池設置正極負極，設定容量為1200mAh，負極制備按w(羧甲基纖維素鈉(CMC))Pw(聚丁苯橡膠(SBR))Pw(復合石墨)=3P6P91配比溶于水，經(jīng)涂布、烘烤和碾壓制成負極極片。正極制備按w(LiCoO2)Pw(導電石墨)Pw(PVDF)=90P5P5配比溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)，經(jīng)涂布、烘烤和碾壓制成正極極片。
鋰離子電池阻燃劑實驗：將負極極片、隔膜和正極極片卷繞在一起制成電池芯，把電池芯填入083448型鋼殼，激光焊封口。以1molPLLiPF6+EC+DMC為基準電解液，分別添加3(wt)%和715(wt)%TCEP作為研究電解液，將基準電解液和研究電解液分別注入083448型電池，電解液的配置和注液在充滿氬氣的手套箱內(nèi)進行。
用BS-9300二次鋰離子電池性能檢測裝置對組裝的083448型石墨PLiCoO2電池進行循環(huán)性能測試，電池循環(huán)條件是在恒流下以015C從2175~412V進行充放電循環(huán)。對100次循環(huán)后的空白和電解液中添加715(wt)%TCEP的電池進行解剖，取負極并用DMC清洗，然后用掃描電子顯微鏡觀察負極表面形貌。
安全測試在高溫爆炸室內(nèi)進行，測試條件為電池三次充放電后再充滿電到412V，烤箱溫度由室溫逐漸升高到150e，再恒溫，外接熱電偶測定電池溫度和隨時間的變化曲線。
用電化學工作站測定溶劑(EC+DMC)和添加劑(TCEP)的氧化分解電位。測定系統(tǒng)為三電極體系，以鉑絲電極為研究電極，鋰電極為對電極和參比電極，對基準電解液1molPLLiPF6+EC+DMC以及含有715(wt)%TCEP的研究電解液進行循環(huán)伏安測試，掃描范圍310~515V，掃速015mVPs。
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。
鋰離子電池阻燃劑實驗：對100次循環(huán)后的石墨負極進行交流阻抗譜測試，頻譜范圍105 ~0101Hz。在氮氣保護下對1molPLLiPF6+EC+DMC和添加715(wt)%TCEP后的電解液進行差熱分析(DTA)，用以確定TCEP的分解溫度和吸放熱狀況。
鋰離子電池阻燃劑實驗：TCEP分解電位和分解溫度分析。當在空白電解液中添加715(wt)%TCEP時，如曲線b所示，電壓為417V時氧化電流急速增加，隨后在510V出現(xiàn)了較為明顯的氧化峰，對比鉑電極在空白電解液的循環(huán)伏安行為(曲線a)，說明TCEP的氧化分解電壓為417V;因為鋰離子電池的充放電電壓范圍為2175~412V，在這一電壓范圍內(nèi)，TCEP不會發(fā)生氧化分解，因此TCEP可以作為鋰離子電池阻燃添加劑使用。
鋰離子電池阻燃劑實驗：空白電解液200~350e的DTA曲線沒有出現(xiàn)明顯的吸熱和放熱峰，但當空白電解液中含715(wt)%TCEP時，DTA曲線在250、280和320e出現(xiàn)了三 個明顯的吸熱峰(圖2b)，這可能是由于TCEP在上述三個溫度下發(fā)生了連續(xù)吸熱分解反應;可能第一步反應較易進行，所以反應溫度相對較低，并且吸熱峰不是很明顯，但溫度為280和320e所對應的反應吸熱峰較為明顯。
鋰離子電池阻燃劑實驗：由于分解產(chǎn)物氯乙烷和磷酸酯分別含有阻燃元素Cl和P，所以具有較好的阻燃性，并且TCEP在發(fā)生吸熱反應的同時吸收了氫自由基，使電解液體系發(fā)生高溫自由基放熱鏈式反應的可能性顯著降低，另外TCEP分解生成的氯乙烷是一種很好的制冷劑，可以在電池高溫下發(fā)揮作用，避免電池失控。
鋰離子電池阻燃劑實驗：當電解液中含715(wt)%TCEP時，電解液內(nèi)阻增加較為明顯，而負極SEI膜阻抗較空白電池略微增加，其負極電化學反應阻抗與添加3(wt)%TCEP電池負極幾乎一樣，但明顯小于空白電池。造成電池循環(huán)性能相對較差的主導因素是電解液內(nèi)阻的增加。
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固化劑|擴鏈劑|交聯(lián)劑
