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阻燃添加劑對鋰離子電池的保護 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：2016-9-22 23:32:51 |
鋰離子電池電解液阻燃添加劑最早源于高分子聚合物阻燃劑的研究。電解液的高度易燃性是引起電池安全問題的重要原因，阻燃添加劑對鋰離子電池的保護體現(xiàn)在易燃性降低，熱穩(wěn)定性提升。
阻燃添加劑對鋰離子電池的保護是解決鋰離子電池易燃易爆問題的有效手段。由于被阻燃物質(zhì)的存在狀態(tài)不同，其阻燃機制與高分子材料的阻燃機制也有所不同。目前阻燃添加劑對鋰離子電池的保護作用機制是自由基捕獲機制。
1998年毛環(huán)宇等就指出聯(lián)苯可以作為鋰離子電池的過充保護添加劑。當電池過充到4170V時，聯(lián)苯發(fā)生電聚合反應，增大電池內(nèi)阻。同時，反應生成的氫氣激活防爆閥，使電池開路。Xiao等用SEM觀察聯(lián)苯聚合體在電極表面的形貌發(fā)現(xiàn)，如果過充時間很長，聚合單體在正極形成的聚合膜會變厚，穿透隔膜到達負極，在兩電極間形成短路，消耗多余電流，防止電池電壓繼續(xù)升高。
研究還表明，加入10wt%的聯(lián)苯后，電池的放電容量僅降低212%;電池在充放電100個循環(huán)后，電量損失僅10%。Abe等提高了聯(lián)苯的濃度，發(fā)現(xiàn)電解液聚 合反應速度加快，電池的最高溫度降低，但電池的循環(huán)性能降低，脹氣程度增大。為改善電池的循環(huán)性能，他們在加入聯(lián)苯的同時，又加入了叔戊基苯，電池循環(huán)性能略有提高，300次循環(huán)后電池容量仍能保持在82%以上。聯(lián)苯與叔戊基苯的共同使用對錳酸鋰、鎳酸鋰、鈷酸鋰為正極材料的18650電池都有明顯的過充保護作用。為了抑制電池脹氣，Roh等在電解液中加入6wt%聯(lián)苯的同時，又加入了2wt%的含氮化合物和少量的萘21，82磺酸內(nèi)酯，抑制了電池的體積膨脹，電池通過了1CΠ12V和2CΠ12V的過充試驗。
磷酸三甲酯TMP運輸注意事項
運輸前應先檢查包裝容器是否完整、密封，運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑、堿類、食用化學品等混裝混運。運輸車船必須徹底清洗、消毒，否則不得裝運其它物品。船運時，配裝位置應遠離臥室、廚房，并與機艙、電源、火源等部位隔離。公路運輸時要按規(guī)定路線行駛。
Shima等研究了聯(lián)苯(BP)、環(huán)己苯(CHB)和部分加氫的m2三聯(lián)苯(H2mTP)作為電聚合保護添加劑的作用機理。他們發(fā)現(xiàn)，電極上所形成的電子 導電膜主要是含6—12個苯環(huán)的低聚物，低聚合物 的形成與單體的結(jié)構(gòu)及溫度無關。陳玉紅等用環(huán)己苯(CHB)作為鋰離子電池過充保護添加劑。環(huán)己苯本身不影響電池的容量、內(nèi)阻和循環(huán)性。但當電壓升高時，環(huán)己苯發(fā)生電聚合，在正極(LiCoO2)片上和靠近正極的隔膜表面上生成黑色聚合物。該黑色產(chǎn)物使電池發(fā)生自放電到安全的狀態(tài)，阻止了溶劑分解，產(chǎn)生的氣體與熱量明顯減少，防止了電池的燃燒、爆炸。
Lee等將環(huán)己苯與聯(lián)苯配合作為過充添加劑顯示出單一添加劑不具備的協(xié)同作用，所得鋰離子電池能耐12VΠ2A的過充。He等把阻燃 劑三(β2氯甲基)磷酸酯(TCEP)與環(huán)己苯(CHB)一起加入到1molΠLLiPF6ΠEC+DMC+EMC中，發(fā)現(xiàn)二者具有很好的協(xié)同作用，電池的安全性能提高顯著。當在電解液中分別加入5wt%的TCEP和CHB時，電池可承受150℃高溫和1CΠ10V的過充電。
雜環(huán)有機化合物是另一類重要的電聚合過充保護添加劑。Watanabe等研究了芳基金剛烷:芳烴和烷基類化合物取代位置對氧化電位與充放電循環(huán)效率的影響。他們發(fā)現(xiàn)，芳基金剛烷如12(對2甲基苯)金剛烷，12(間2甲基苯)金剛烷，12(鄰2甲基苯)金剛烷)和12(42乙基苯)金剛烷在氧化電位(4163—4188V)和電池循環(huán)效率(大于90%)方面都優(yōu)于聯(lián) 苯。隨后，他們又考察了含有雜原子(N，O，F(xiàn)，Si，P，或S)的有機物作為電聚合保護添加劑的可行性。
發(fā)現(xiàn)在含有芳基硅烷的電解質(zhì)中，過充保護添加劑三甲基23，52二甲苯基硅烷具有合適的氧化電位(4175V)和與甲苯基金剛烷一樣高的充放電循環(huán)效率(90%)。從室溫變化到60℃時，三甲基23，52二甲苯基硅烷的氧化電位只降低了0107V，適于作為過充電保護添加劑。他們認為，其它有帶3，52二甲苯基基團的有機硅化物，如3，52二甲苯基三烴基硅烷和二(3，52甲苯基)二烴基硅烷，也可能具有與三甲基23，52二甲苯基硅烷相似的氧化電位與充放電循環(huán)效率。
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