隨著鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域從移動(dòng)通訊、數(shù)碼相機(jī)等小型電池向儲(chǔ)能電源和動(dòng)力電池方面的迅速擴(kuò)展和大規(guī)模應(yīng)用,電池的安全問(wèn)題變得日益突出。原則上講,可以從內(nèi)外兩個(gè)方面提高鋰離子電池的安全性。為防止電池由于內(nèi)壓過(guò)大而爆炸,可以在單個(gè)電池上加裝安全閥,例如在電池頂部安裝限壓開(kāi)關(guān),當(dāng)電池內(nèi)壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)充電電路。
也可以使用正溫系數(shù)(PTC)電阻元件,當(dāng)電池因過(guò)充而升溫時(shí),電池內(nèi)阻迅速提高,從而限制過(guò)充電電流。還可以在單個(gè)鋰離子電池中預(yù)埋專(zhuān)門(mén)的電子線(xiàn)路以控制電池的充放電電流和電壓,或采用更復(fù)雜的外部電路對(duì)電池組的充放電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,以提供更全面的過(guò)充保護(hù)。這些外部控制方法都有一定效果,但這些附加裝置增加了電池的復(fù)雜性和生產(chǎn)成本,也不能徹底解決電池安全性問(wèn)題。因此,有必要建立一種內(nèi)在的安全保護(hù)機(jī)制，鋰離子電池阻燃劑提高鋰離子電池的安全性。
由于目前的鋰離子電池多使用極易燃燒的碳酸酯類(lèi)有機(jī)電解液,電池過(guò)充過(guò)放和過(guò)熱都有可能引起電池燃燒甚至爆炸。因此,在電池的主體材料(包括電極材料、電解質(zhì)材料和隔膜材料)在短時(shí)間內(nèi)不可能發(fā)生根本改變的情況下,改善電解液的穩(wěn)定性是提高鋰離子電池安全性的一條重要途徑。
功能添加劑具有針對(duì)性強(qiáng)、用量少的特點(diǎn),在不增加或基本不增加電池成本、不改變生產(chǎn)工藝的情況下,顯著改善電池的某些宏觀性能。因此,功能添加劑成為當(dāng)今鋰離子電池有機(jī)液體電解質(zhì)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
造成鋰離子電池燃燒爆炸的直接原因是由于內(nèi)外短路或充放電電流過(guò)大引起的電池溫度迅速升高以及由于電池過(guò)充過(guò)放引起的電解質(zhì)分解產(chǎn)生的大量氣體與熱量引起電池溫度升高與內(nèi)部壓力過(guò)大。同時(shí),過(guò)高的內(nèi)部溫度也是造成電解質(zhì)分解和電極材料的化學(xué)反應(yīng)活性過(guò)高的重要誘因。電池安全性添加劑的基本作用就是阻止電池溫度過(guò)度升高和將電池電壓限定在可控范圍內(nèi)。
因此,鋰離子電池阻燃劑提高鋰離子電池的安全性，添加劑的設(shè)計(jì)也是從溫度和充電電位誘發(fā)添加劑發(fā)揮作用的角度進(jìn)行考慮的。本文從阻燃和過(guò)充電保護(hù)兩個(gè)方面介紹近年來(lái)加強(qiáng)電池安全性的添加劑研究進(jìn)展。
目前磷酸三甲酯TMP退稅為9%
我公司生產(chǎn)磷酸三甲酯TMP以出口為主，主要出口市場(chǎng)：美國(guó)、亞洲、歐洲等國(guó)家，我公司是生產(chǎn)磷酸三甲酯TMP生產(chǎn)廠(chǎng)家之一，月產(chǎn)80噸/月，銷(xiāo)售比例：60% 國(guó)外、40%國(guó)內(nèi)。
本產(chǎn)品產(chǎn)量：80噸/月
發(fā)貨港口：上海港
價(jià)格報(bào)價(jià)有效期：15天
出口權(quán)限：本公司自營(yíng)進(jìn)出口權(quán)。
鋰離子電池阻燃劑提高鋰離子電池的安全性最早源于高分子聚合物阻燃劑的研究。由于被阻燃物質(zhì)的存在狀態(tài)不同,其阻燃機(jī)制與高分子材料的阻燃機(jī)制也有所不同。目前為人們普遍接受的鋰離子電池電解液阻燃添加劑的作用機(jī)制是自由基捕獲機(jī)制。
如三甲基磷酸酯(TMP),在受熱時(shí)氣化分解,釋放出具有 捕獲電解液體系中氫自由基(H? )的阻燃自由基(如P?自由基),阻止碳?xì)浠衔锶紵虮ǖ逆準(zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生。顯然,阻燃劑的蒸氣壓和阻燃自由基的含量是決定阻燃劑阻燃性能的重要指標(biāo)。就電解液體系而言,溶劑的閃點(diǎn)和含氫量在很大程度上決定其 易燃程度。溶劑的沸點(diǎn)越低,含氫量越高,在受熱條件下就越容易發(fā)生燃燒或爆炸,在對(duì)這樣的溶劑進(jìn)行阻燃時(shí)所需阻燃劑的用量也就越大。目前,用于鋰離子電池電解液阻燃添加劑的化合物主要是有機(jī)磷化物、有機(jī)鹵化物和磷2鹵、磷2氮復(fù)合有機(jī)化合物。
有機(jī)磷化物阻燃劑主要包括一些烷基磷酸酯、烷基亞磷酸酯、氟化磷酸酯以及磷腈類(lèi)化合物。這些化合物常溫下是液體,與非水介質(zhì)有一定的互溶性,是鋰離子電池電解液重要的阻燃添加劑。烷基 磷酸酯如磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯 (TEP)、磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三苯酯 (TPP)、二甲基甲基膦酸酯(DMMP)、亞丙基 磷酸乙酯(EEP),磷腈類(lèi)化合物如六甲基磷腈 (HMPN),烷基亞磷酸酯如亞磷酸三甲酯(TMPI)、三2(2,2,22三氟乙基)亞磷酸酯(TTFP),氟化磷酸酯如三2(2,2,22三氟乙基)磷酸酯(TFP)、二2(2,2,22三氟乙基)2甲基磷酸酯(BMP)、(2,2,22三氟乙基)2二乙基磷酸酯(TDP)、苯辛基 磷酸鹽(DPOF)[14] 等都是良好的阻燃添加劑。
許康等比較發(fā)現(xiàn)TEP和TMP在石墨電極上不穩(wěn)定,而HMPN的熔點(diǎn)和黏度較高。為了改善這些缺點(diǎn),在磷酸鹽中引入了氟元素,合成了TFP、BMP和TDP,并考察了它們對(duì)鋰離子電池電解液的阻燃作用和電化學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)3種添加劑都能保持電解液的電導(dǎo)率和優(yōu)良的電化學(xué)性能。其中,氟化磷酸酯的阻燃效果明顯優(yōu)于相應(yīng)的烷基磷酸酯,并以TFP 的綜合性能最佳。
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