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鋰離子電池阻燃劑阻燃性能分析 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：2016-10-1 20:44:57 |
鋰離子電池阻燃劑阻燃性能分析：自熄時(shí)間SET的測(cè)試結(jié)果顯示未添加阻燃劑的電解液SET高達(dá)200。31s/g，但添加DMMP或TCEP后SET數(shù)值變小，電解液燃燒性降低。這可能與 DMMP和TCEP受熱分解釋放出具有阻燃性的磷自由基P#有關(guān)，P#可以捕獲氣相中的H#或O#自由基，生成PH或P2O5，從而阻止氫氧自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使電解液的燃燒性降低、阻燃性能提高。同時(shí)，當(dāng)DMMP含量超過(guò)30%時(shí)，電解液就很難燃燒了。
然而當(dāng)TCEP體積分?jǐn)?shù)小于30%時(shí)阻燃效果不是很明顯，隨著TCEP含量的增大，SET降低的幅度不大，只有當(dāng)其含量超過(guò)30%時(shí)才有一定的阻燃作用。雖然TCEP含有磷元素和氯元素，可以同時(shí)產(chǎn)生P#或Cl#，而且黏度較低，沸點(diǎn)和閃點(diǎn)較高，但DMMP的 阻燃效果卻比TCEP更為理想，這可能是因?yàn)镈MMP自身的含磷量就高達(dá)25%，沸點(diǎn)(180e)低于TCEP 的沸點(diǎn)(330e)，受熱時(shí)DMMP更易氣化，氣相中DMMP的含量也相應(yīng)更高，分解出的阻燃自由基數(shù)目更多，更有利于捕獲氣相中的H#或O#自由基。
同時(shí)，DMMP受熱會(huì)分解生成磷酸，磷酸高溫情況下脫水生成偏磷酸，再聚合成聚偏磷酸。在分解過(guò)程中產(chǎn)生磷酸層，形成難揮發(fā)性保護(hù)層覆蓋于燃燒面，隔絕了氧氣的供給，阻礙了燃燒的進(jìn)行，因而阻燃效果更加理想。
電池交流阻抗。含有不同體積分?jǐn)?shù)的阻燃劑DMMP或TCEP電解液常溫下的電池(CR2025型)交流阻抗測(cè)試結(jié)果譜圖中高頻部分的半圓區(qū)可以反映電解液的阻抗，由于DMMP和TCEP的介電常數(shù)相對(duì)高于電解液基體，往其中添加了阻燃劑DMMP或TCEP后，使電解液整體的介電常數(shù)增大，電阻值從原來(lái)的2.818成倍增加，加入TCEP30%后甚至高達(dá)3.6倍。添加DMMP10%、30%的電阻值分別為6.34、6.558，而TCEP10%、30%分別對(duì)應(yīng)5.26、10.298。這可能是由于兩種阻燃劑的介電常數(shù)不同，且對(duì)電解液基體的影響程度不同造成的。
此外，隨著添加的阻燃劑含量的增大，電解液的電阻值增加越多，然而DMMP對(duì)其的影響不如TCEP那么顯著。在后文提到的常溫下放電性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果中顯示，往電解液中加入TCEP后電池放電性能降低的程度大于加入DMMP的電池，其中一個(gè)原因就是由于TCEP的加入對(duì)電池電阻值影響更大。
磷酸三甲酯TMP操作注意事項(xiàng)
密閉操作，加強(qiáng)通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過(guò)濾式防毒面具（半面罩），戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠耐油手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、堿類(lèi)接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。
鋰離子電池阻燃劑阻燃性能分析：常溫放電性能。常溫(298K)下，測(cè)試電流密度為25mA/g時(shí)，含有不同含量阻燃劑DMMP或TCEP電解液的電池放電曲線。電解液中添加了阻燃劑DMMP或TCEP后電池放電比容量都有所下降，而且TCEP的影響較為顯著。未添加阻燃劑的電池放電比容量可以達(dá)到288mAh/g，引入TCEP10%、30%使比容量分別下降了9.17%、15.6%，電池的放電平臺(tái)下降的程 度也相對(duì)較大。對(duì)于添加了DMMP的電解液體系，電池的放電平臺(tái)與原來(lái)的很相近，電池比容量雖有下降，但影響不是很大，DMMP10%、30%的比容量分別為 276.6、268。4mAh/g，只是略微下降。
鋰離子電池阻燃劑阻燃性能分析：低溫放電性能。根據(jù)前面的研究結(jié)果，我們選擇添加比TCEP更為理想的添加劑DMMP作為L(zhǎng)i/MnO2電池的阻燃劑，在低溫下進(jìn)行放電性能測(cè)試。電解液體系中添加阻燃劑DMMP10%后以及未添加阻燃劑所制作的電池分別在253、243K溫度下測(cè)試的放電曲線。在253K下，未添加阻燃劑的Li/MnO2電池的放電比容量可以達(dá)到128。1mAh/g，引入DMMP10%后放電比容量下降為原來(lái)的93.0%，然而在243K溫度下比容量有更大程度的下降，從原來(lái)的85。2mAh/g降至70。8mAh/g。故在低溫條件下阻燃劑的添加會(huì)在一定程度上影響電池放電比容量。
電解液體系中添加阻燃劑TCEP可以在一定程度上降低電解液的可燃性，但所需的用量較大，且對(duì)電池的交流阻抗和放電比容量均產(chǎn)生較大的影響。而DMMP的引入可以有效地降低電解液可燃性，提高電池安全性能，同時(shí)DMMP對(duì)電池放電比容量的影響也不如TCEP那么顯著，故DMMP是比TCEP更為理想的Li/MnO2電池阻燃添加劑。添加10%DMMP作為電解液阻燃劑的Li/MnO2電池在298、253、243K時(shí)的放電比容量分別可達(dá)276.6、119.1、70.8mAh/g。
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