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當(dāng)前位置：首頁 > 行業(yè)新聞 > 鋰離子電池阻燃劑研究發(fā)現(xiàn) 磷酸三甲酯鋰離子電池阻燃劑研究發(fā)現(xiàn) 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：2016-9-30 11:20:21 |
安全性問題是困擾大容量鋰離子動力電池進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙，如電池在過充、過放、短路、熱沖擊等濫用狀態(tài)下，容易著火甚至爆炸；鋰離子電池阻燃劑研究發(fā)現(xiàn)旨在盡可能不影響電池電化學(xué)性能的基礎(chǔ)上提高動力電池的安全性能。
可行性阻燃劑磷酸三(β-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯(TDCPP)、磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三甲苯酯(TCP)都能顯著降低電解液1mol/L LiPF6/EC+DMC(1:1質(zhì)量比)的可燃性，鋰離子電池阻燃劑研究發(fā)現(xiàn)其中TMP最顯著；通過實(shí)驗(yàn)分析5wt％上述阻燃劑對18650型石墨/LiCoO2電池影響，鋰離子電池阻燃劑研究發(fā)現(xiàn)TCEP對電池電化學(xué)性能影響最小。
中航鋰電自行開發(fā)的隔膜涂層技術(shù)，并在動力電池上開始應(yīng)用，其中特別突出的是安全性顯著提升。分析表明，基于涂層技術(shù)可以在較薄的隔膜上實(shí)施，由此對采用更薄的基體膜，留出更大的電極空間變成可能，因此該技術(shù)將繼續(xù)得到發(fā)展與擴(kuò)展應(yīng)用。只是電池可以選擇的涂層材料具有多樣性（無機(jī)物或有機(jī)聚合物）以及制造涂層的可選擇性（可以采購，也可以在公司內(nèi)制造）。
同時(shí)，還可以在電極上實(shí)施涂層取代隔膜上的涂層，或二者兼而有之。隔膜涂層材料的選擇—以PE或PP微孔膜為基體材料，我國大型電池公司大多也開始在產(chǎn)品中采用涂層隔膜，典型的例子是氧化鋁涂覆（3微米）隔膜已經(jīng)用于蘋果的iPad Mini鋁塑封鋰離子電池。
兩種不同基材或涂層材料的陶瓷隔膜介紹。德國Litarion公司一直采用PET無紡布基體制造填充有陶瓷Al2O3的隔膜。這種隔膜早期在中國推廣過，但是沒有取得實(shí)際應(yīng)用進(jìn)展。目前這種隔膜及其電極被用于他們與一家電動汽車公司（Electrovaya）合資的電池公司所制造的動力電池，再由Electrovaya制造成動力電池包，供電動車輛采用。其40 Ah電池以1C充放電，100% DOD下可達(dá)到9000次，容量保持在30Ah；單體電池能通過180℃烘箱以及針刺實(shí)驗(yàn)，沒有安全問題發(fā)生。
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。
復(fù)合了AlOOH的隔膜，與Al2O3相比，AlOOH具有密度低等優(yōu)勢。報(bào)告并進(jìn)一步展望了其技術(shù)持續(xù)發(fā)展的前景。即由左向右發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全陶瓷隔膜，再實(shí)現(xiàn)隔膜與電極一體化。采用該類型隔膜制造的5Ah鋁塑封電池循環(huán)1000次（1C充放電）尚無明顯容量損失，放電倍率特性有改善，安全性能顯著提升等。
我國自主開發(fā)的高速涂膜設(shè)備已經(jīng)用于國內(nèi)廠家的隔膜涂覆層制備過程。有機(jī)液體（liquid）、無機(jī)鹽（glass）和聚合物（polymer）電解質(zhì)的室溫（25℃）電導(dǎo)率分別約為5x10-4 Scm-1、3x10-4 Scm-1和4x10-6 Scm-1，但是若到100℃下，三者的數(shù)值差別顯著縮小，其中聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率顯著升高至5x10-4Scm-1。因此，在制備聚合物電池時(shí)必須考慮選擇較高的工作溫度，以提升其導(dǎo)電率。
聚合物電解質(zhì)的鋰離子遷移率（tLi+）僅為0.3，雖然與同圖的液體有機(jī)電解質(zhì)類同，但是在固態(tài)下，這一數(shù)值對鋰離子的傳遞影響極大。因此除了繼續(xù)尋找更高電導(dǎo)率的聚合物電解質(zhì)外，還期待tLi+=1的電解質(zhì)構(gòu)型。
不斷的研究表明，在PEO基體上接上其它構(gòu)型有機(jī)物后，可以得到tLi+=1的電解質(zhì)。兩個(gè)tLi+=1的聚合物電解質(zhì)構(gòu)型，其中一個(gè)構(gòu)型稱之為Gyroidal bi-continuous phase的Block polymer；另一個(gè)是2015年剛發(fā)表文獻(xiàn)公布的，簡稱NP。采用15微米的這種固體電解質(zhì)膜，制成的Li/Al2O3 NP/LiFePO4 的電池，在70℃下，可以 C/5穩(wěn)定充放電。
無機(jī)鹽固體電解質(zhì)基本上分為氧化物類（包括NASICON和石榴石構(gòu)型兩個(gè)體系）與硫化物類，無機(jī)鹽電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率明顯高于聚合物電解質(zhì)，25℃下的電導(dǎo)率最高值可超過10-3Scm-1。從電導(dǎo)率數(shù)值來看，更有利于研制室溫工作的全固態(tài)電池。
文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司
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