|
|
|
當(dāng)前位置：首頁 > 行業(yè)新聞 > 應(yīng)用鋰離子電池阻燃劑的必要性 磷酸三甲酯應(yīng)用鋰離子電池阻燃劑的必要性 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 16:01:31 |
本文分析了應(yīng)用鋰離子電池阻燃劑的必要性，鋰離子電池中安全性問題產(chǎn)生的原因，討論相應(yīng)的解決辦法。
應(yīng)用鋰離子電池阻燃劑的必要性詳解：自２０世紀(jì)９０年代初，鋰離子電池被推出以來，它在便攜式電子設(shè)備如移動(dòng)電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等中獲得了廣泛的應(yīng)用，然而其在電動(dòng)汽車（ＥＶ）與混合電動(dòng)汽車（ＨＥＶ）中的應(yīng)用卻由于安全問題至今未完全實(shí)現(xiàn)，其在軍事、航天等領(lǐng)域中的應(yīng)用也受到了極大的限制。與便攜式電子設(shè)備中的電池容量一般小于２Ａｈ不同，ＨＥＶ或ＥＶ電池的容量一般大于１０Ａｈ，這就增大了高能電極和可燃性有機(jī)溶劑結(jié)合的危險(xiǎn)性，在過充電或事故狀態(tài)下的電池內(nèi)部短路，均可能導(dǎo)致燃燒、甚至爆炸的危險(xiǎn)。
此外，應(yīng)用在ＥＶ、ＨＥＶ或軍事、航天等領(lǐng)域中的鋰離子電池還需能夠承受較為惡劣的工作環(huán)境，如－４０℃的低溫和１００℃的高溫，這些無疑都增加了對(duì)鋰離子電池安全性的要求。因此可以看出應(yīng)用鋰離子電池阻燃劑的必要性，解決好鋰離子電池的安全性問題是進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的前提和基礎(chǔ)，是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的研究工作，具有重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)意義。
鋰離子電池安全性問題分析及解決方法。鋰離子電池安全性問題的產(chǎn)生可分為兩個(gè)情況，一是封閉的鋰離子電池體系未被破壞；二是封閉的鋰離子電池體系已經(jīng)被破壞，即鋰離子電池中的有機(jī)溶劑已經(jīng)泄漏，并與空氣相接觸。在第一種情況中，由于無其它外界條件的參與，鋰離子電池中熱量的產(chǎn)生只可能與電極和有機(jī)電解液相互作用有關(guān)。在一些事故狀態(tài)下，如高溫、過充電、針刺穿透以及擠壓等情況下，導(dǎo)致電極和有機(jī)電解液的強(qiáng)烈相互作用，如有機(jī)電解液的劇烈氧化、還原或正極分解產(chǎn)生的氧氣進(jìn)一步與有機(jī)電解液反應(yīng)等，這些反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量如不能及時(shí)散失到周圍環(huán)境中，必將導(dǎo)致熱失控的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致電池的燃燒、爆炸。
因此電極／有機(jī)電解液相互作用的熱穩(wěn)定性是制約鋰離子電池安全性首要因素，就正極和負(fù)極與有機(jī)電解液相互作用的熱穩(wěn)定性對(duì)鋰離子電池的安全性的影響而言，正極／電解液反應(yīng)對(duì)鋰離子電池的安全性的影響最為重要，雖然，負(fù)極／電解液首先發(fā)生反應(yīng)，但負(fù)極的表面積較小，而且正極／電解液的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)非?？欤龢O／電解液反應(yīng)控制著整個(gè)電池耐熱實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。如果電池的環(huán)境溫度足以引發(fā)正極／電解液反應(yīng)，就會(huì)導(dǎo)致電池的熱失控狀態(tài)。在第二種情況下，由于鋰離子電池中使用的有機(jī)溶劑大都具有較高的蒸汽壓，而且極易燃燒，在適當(dāng)?shù)臏囟认拢鼈儠?huì)合空氣中的氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，極端的情況下，甚至可能發(fā)生爆炸。
磷酸三甲酯(TMP)用途
用途一:鋰離子電池用阻燃添加劑
用途二:主要用作醫(yī)藥、農(nóng)藥的溶劑和萃取劑
用途三:用作測(cè)定鋯的試劑、溶劑、萃取劑及氣相色譜固定液。
用途四:鋯的測(cè)定。氣相色譜固定液(最高使用溫度50,溶劑為乙醚)。溶劑。萃取劑。半導(dǎo)體擴(kuò)散源。
用途五:主要用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的溶劑及萃取劑。農(nóng)藥中間體。在日本,主要用作紡織油劑和聚合物的防著色劑。
用途六:醫(yī)藥、農(nóng)藥的溶劑和萃取劑,用作測(cè)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。
根據(jù)以上分析，我們可以看出解決鋰離子電池安全性的問題，除鋰離子電池本身設(shè)計(jì)時(shí)工藝上的考慮，如增大散熱面積、提高散熱速率及提高電池外殼的強(qiáng)度等外，對(duì)上述兩個(gè)問題的解決非常關(guān)鍵。
對(duì)于第一種情況而言，降低正極材料的氧化性或負(fù)極材料的還原性無疑是解決這一問題的簡(jiǎn)單辦法，但它會(huì)導(dǎo)致電池比能量的降低，以電池其它性能降低，來改善電池的安全性，這在工業(yè)上是無法接受的，它也使鋰離子電池喪失對(duì)其它種類電池的優(yōu)越性。因此通過改變有機(jī)電解液的配方，在不影響電池其它性能的前提下，增進(jìn)電極／有機(jī)電解液界面的穩(wěn)定性，降低有機(jī)電解液對(duì)電極的反應(yīng)活性，降低有機(jī)電解液的可燃性，顯然是解決這一問題的較好方法。對(duì)第二種情況而言，通過有機(jī)電解液配方的改變，制造出在空氣中完全不燃的有機(jī)電解液也是解決這一問題的簡(jiǎn)單易行的途徑。
S1Y1Chen等研究發(fā)現(xiàn):向1mol/LLiPF6/PC電解液中添加1%的烯丙基三(2，2，2-三氟乙基)碳酸酯(ATFEC)，可提高電解液的熱穩(wěn)定性，并抑制PC共插入對(duì)石墨負(fù)極的層離，電解液具有高的熱穩(wěn)定性和高的離子電導(dǎo)率，同時(shí)還具有好的成膜性能。
H1P1Zhang等發(fā)現(xiàn):添加5%(體積比)以上的乙烯基-三(甲氧基二乙氧基)硅烷(VTMS)到電解液中，能達(dá)到阻燃的效果，對(duì)電池的電化學(xué)性能影響不大。有機(jī)硅烷阻燃添加劑的使用，豐富了阻燃添加劑的內(nèi)容，為開發(fā)阻燃添加劑提供了一個(gè)方向。
文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司
磷酸三苯酯 http://www.mctechserv.com |
|
固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
