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研究鋰離子電池阻燃劑 磷酸三甲酯
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-9-11 15:58:12 |
安全問題是制約鋰離子電池向大型化、高能化方向發(fā)展的主要障礙。相對(duì)于現(xiàn)有電解質(zhì)體系，更安全的電解質(zhì)體系更為人們關(guān)注，并成為鋰離子電池電解質(zhì)研發(fā)的熱點(diǎn)。安全型電解質(zhì)可分為阻燃電解液、離子液體電解液和固體電解質(zhì)等。
阻燃電解液是一種功能電解液，阻燃功能通常是通過在常規(guī)電解液中加入阻燃添加劑獲得。阻燃電解液是目前解決鋰離子電池安全問題的一種經(jīng)濟(jì)、有效的措施。本文研究鋰離子電池阻燃劑，對(duì)阻燃型電解液的研究進(jìn)展，從高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)溶劑和阻燃添加劑兩方面進(jìn)行了綜述。
高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)有機(jī)溶劑。目前，鋰離子電池電解液中使用了大量低沸點(diǎn)、低閃點(diǎn)的碳酸酯類溶劑，在較低的溫度下即會(huì)閃燃，存在很大的安全隱患。
環(huán)狀的碳酸酯、羧酸酯和亞硫酸酯相對(duì)于線性的碳酸酯、羧酸酯和亞硫酸酯，具有沸點(diǎn)和閃點(diǎn)高的特點(diǎn);當(dāng)電解液中以環(huán)狀高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的溶劑為主體溶劑時(shí)，電解液的閃燃點(diǎn)會(huì)相應(yīng)的提高，因此，許多研究者嘗試采用沸點(diǎn)和閃點(diǎn)高的有機(jī)溶劑取代沸點(diǎn)、閃點(diǎn)低的線性碳酸酯與羧酸酯類溶劑，以提高電解液的安全性能。
A1Abouimrane等報(bào)道了以砜類溶劑為電解液制備的Li4Ti5O12/LiMn2O4電池，循環(huán)性能良好。研究鋰離子電池阻燃劑以高閃點(diǎn)、高沸點(diǎn)的砜類溶劑取代傳統(tǒng)線性碳酸酯的電解液體系，適合高電壓材料，且難點(diǎn)燃。J1B1Kejha等制備的鋰離子電池采用高性能和更安全的電解液:以LiBF4為鋰鹽，10%~30%高閃點(diǎn)、高沸點(diǎn)的CBL(或PC，或BC)+70%~90%的EC為溶劑。所得電解液難點(diǎn)燃，且電化學(xué)性能可與以線性碳酸酯類溶劑的常規(guī)電解液相媲美。山口太郎等制備的電解液包含高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的CBL，環(huán)狀碳酸酯和具有吸電子基團(tuán)的酯類化合物。此電解液體系的安全性能和儲(chǔ)存特性良好。西村直人等制備了一種大型化且安全性能良好的鋰離子 電池，電解液以CBL為有機(jī)溶劑，提升了安全性能。
磷酸三甲酯TMP運(yùn)輸注意事項(xiàng)
運(yùn)輸前應(yīng)先檢查包裝容器是否完整、密封，運(yùn)輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與氧化劑、堿類、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。運(yùn)輸車船必須徹底清洗、消毒，否則不得裝運(yùn)其它物品。船運(yùn)時(shí)，配裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離臥室、廚房，并與機(jī)艙、電源、火源等部位隔離。公路運(yùn)輸時(shí)要按規(guī)定路線行駛。
阻燃添加劑可使易燃的有機(jī)電解液變成難燃或不可燃的電解液，降低電池的放熱值和自發(fā)熱，增加電解液自身的熱穩(wěn)定性，避免電池在過熱條件下的燃燒或爆炸。研究鋰離子電池阻燃劑是近幾年來鋰離子電池添加劑研究的重要方向。
目前，鋰離子電池電解液阻燃添加劑大多為有機(jī)磷化物、有機(jī)鹵化物、磷-鹵、 磷-氮復(fù)合有機(jī)化合物及其他一些阻燃化合物，分別稱為磷系阻燃劑、鹵系阻燃劑、復(fù)合阻燃劑和其他阻燃劑。
磷系阻燃劑主要指烷基磷酸酯、氟化磷酸酯及磷腈類化合物，在常溫下是液體，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。較早出現(xiàn)的有磷酸酯類化合物，磷酸酯上的取代基越大，磷含量越低，阻燃效率相應(yīng)越低。磷酸二苯一辛酯(DPOF)作為阻燃劑，既能起到較好的阻燃作用，又能提高電池的電化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能，使電池具有高的首次放電容量和好的容量保持能力。
T1H1Nam等研究了三(2，2，2-三氟乙基)亞磷酸酯(TTFP)和DPOF作為電解液的阻燃添加劑對(duì)電池性能的影響，發(fā)現(xiàn)含有DPOF的電解液的放電容量和容量保持率均優(yōu)于含有TTFP的電解液。
E1G1Shi等研究了DPOF的濃度對(duì)電池性能的影響，發(fā)現(xiàn):在1115mol/LLiPF6/EC+EMC(體積比4B6)中加入10%的DPOF，電池的性能最好。H1F1Xiang等研究了甲基磷酸二甲酯(DMMP)對(duì)1mol/ LLiPF6/EC+DEC(質(zhì)量比1B1)電解液體系的阻燃效果，發(fā)現(xiàn):添加量為10%時(shí)阻燃效果好，對(duì)電池電化學(xué)性能的影響小;對(duì)電池進(jìn)行高溫化成，使石墨負(fù)極形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜，能抑制DMMP和TMP的還原分解，避免石墨結(jié)構(gòu)的層離，得到較高的容量和較好的倍率性能。
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