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具有阻燃性能的鋰離子電池添加劑 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：2016-9-26 16:59:22 |
B．B．Wu等合成了一種新型的磷腈化合物PNP，在MCMB/Li和LiFePO４/Li和LiMn２O４/Li半電池中，加入了１０％的PNP電解液的電池體系不僅降低了電解液的可燃性，與不添加PNP電解液電池的性能相當(dāng)，因此這是一種具有阻燃性能的鋰離子電池添加劑，兼具阻燃效果與良好電化學(xué)性能。
ShihＧToFei提出兩種氮Ｇ磷阻燃劑MEEP和 MEE，.iCF３SO３ /V(MEEP)∶V(PC)＝２５∶７５電解質(zhì)可減少９０％的可燃性， 同時電導(dǎo)率可以達到２．５×１０－３S/cm。Fig２(a)Dischargecapacityvscy clenumberofLiFeＧPO４electrodein０．９mol/LLiPF６ /V(EC)∶V(DMC)＝１∶１electrolytecontaining０， ５％and１０vol％DEMEMPAbetween２．０and４．０V atacurrentdensityof７５mA/g ;(b)the５thcharge/dischargeprofilesofLiFePO４e lectrodein０．９mol/LLiPF６/V(EC)∶V(DMC)＝１∶１electroly tewithvariouscontentsofDEMEMPA
具有阻燃性能的鋰離子電池添加劑與成膜添加劑連用以及雙功能添加劑一些高效的鋰離子阻燃添加劑，如DMMP等，與 LiCoO２正極具有較好的兼容性，但是還原電位較高，易在石墨電極表面發(fā)生分解反應(yīng)，導(dǎo)致石墨層間的剝落.通常改善阻燃電解液與石墨負極兼容性有兩種途徑:(１)添加成膜添加劑;(２)使用穩(wěn)定性更好的碳材料或其它負極材料.如表面改性石墨、MCMB或LiＧTi５O１２等。
H ongfaXiang等將２％VEC引入１mol/LLiPF６ /V(EC)∶V(DEC)∶V(DMMP)＝４５∶４５∶１０電解質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)VEC可以抑制阻燃添加劑DMMP的還原分解，在不增加電解液燃燒性的前提下，有效改善DMMP基電解液與碳素負極的相容性， 明顯地提高了LiCoO２ /石墨全電池的循環(huán)性能.這主要是由于VEC反應(yīng)形成穩(wěn)定的SEI膜能有效阻止DMMP的分解. Swap nilDalavi等[３４ ] 將５％負極成膜添加劑LiBOB加入１mol/LLiPF６ /V(EC)∶V(EMC)∶V(DMMP)＝３０∶５５∶１５電解液中，明顯提高了LiNi０．８Co０．２O２ /MCMB全電池的放電容量和循環(huán)性能。
Z．X．Jin等合成了一種兼具成膜性能和阻燃性能的新型添加劑BMEMAP。將其與１mol/LLiPF６ /V(EC＋DMC１０％)∶V(BMEMAP)＝１∶１， 可以有效地抑制電解液的燃燒，并提供一個寬的電化學(xué)窗口.在磷酸鐵鋰與石墨組成的電池體系里，在電化學(xué)性能方面，添加BMEMAP對 電池體系性能并無影響。
磷酸三甲酯TMP產(chǎn)品質(zhì)量描述：
性 狀：無色透明液體
含 量 (GC%)：≥99%
色度(APHA) ：≤20
酸值(mgKOH/g) ：≤0.20
折光率(nD20)：1.393-1.397
比重 (20/20℃)：1.213-1.217
水分：≤0.2%
高溫噴霧可燃性測試表明，電解質(zhì)中線性碳酸酯的含量越多燃燒時間越長，線性碳酸酯的含量降低到４０％~４５％時能降低電池的可燃性， 同時氟代醚TMMP和TPTP的加入可使體系不可燃，顯著地減少高溫下氣體的生成.TMMP基和TPTP基電解質(zhì)的電導(dǎo)率高于目前報告的不可燃電解質(zhì)體系，CARＧ HFEＧ２和CARＧHFEＧ４電解質(zhì)在全電池LiMn１/３Ni１/３ Co１/３O２ /石墨全電池中表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
回顧近些年具有阻燃性能的鋰離子電池添加劑的研究進展，由于隨著鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的迅速拓展，如能源汽車和儲能電站這種需要高能量電池的快速發(fā) 展，必將會對鋰離子電池安全性能提出越來越高的要求.伴隨著電池材料熱穩(wěn)定性的提高安全裝置與措施的不斷開發(fā)，安全性電解液的開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點。
根據(jù)阻燃元素的不同，將其主要分為有機磷系阻燃添加劑、含氮化合物阻燃添加劑、鹵代碳酸酯類阻燃添加劑、復(fù)合阻燃添加劑以及硅系阻燃添加劑５個主要種類。從近幾年阻燃劑的研究趨勢而言，有機磷系阻燃添加劑由于其優(yōu)良的阻燃效果繼續(xù)廣受關(guān)注，開發(fā)的新型添加劑也集中于磷酸酯類化合物。
復(fù)合阻燃添加劑能通過幾種阻燃元素的協(xié)同作用提高其綜合性能，一般能達到低熔點、高閃點、低粘度、穩(wěn)定的電化學(xué)性能和強的阻燃性，將是鋰離子電池阻燃添加劑的未來發(fā)展方向.同時電解液安全性能還可以通過提高成膜性來改善，近些年，阻燃添加劑與成膜添加劑的連用以及雙功能添加劑廣受關(guān)注，也是未來值得關(guān)注的領(lǐng)域。
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