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当前位置：首页 > 行业新闻 > 锂离子电池电解液阻燃剂的研究 磷酸三甲酯锂离子电池电解液阻燃剂的研究 磷酸三甲酯
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2016-9-22 23:26:03 |
在电解液中加入阻燃剂，能有效抑制电解液的燃烧，是提高锂离子电池安全性直接有效的方法。关于锂离子电池电解液阻燃剂的研究，迫切需要解决的问题是寻找新的高效廉价的阻燃剂，使电解液具有阻燃性甚至完全不燃，同时还不损害甚至改善其电池性能，它的开发还具有相当大的潜力。此外，建立一套高可信度的电解液燃烧测试标准，对锂离子电池阻燃电解液的发展将会产生巨大的推动作用。
对锂离子电池热稳定性进行深入研究，弄清电池内部放热的原因，这对于从根本上解决其安全问题具有重要的意义。目前的研究主要是使用量热仪（如DSC、ARC、C80等）探测电池内部热量释放情况，但是通过光谱技术对电池内部发生的放热反应机理的探索还处于空白状态，利用新的测试手段更加深入地探索锂离子电池发生热失控的根本原因，这是解决锂离子电池安全性问题的关键。
为寻找高氧化电位和优良循环效率的有机物作为氧化还原梭，Tobishima等研究比较了10种芳香族有机化合物在1MLiClO4+PC中的循环性和金属锂电极上的充放电效率。锂离子电池电解液阻燃剂的研究发现，环己苯和氢化二苯并呋喃具有比联苯更高的氧化电位(联苯为4155V，环己苯为4173V，氢化二苯并呋喃为4172V) 和平均循环效率(联苯效率为01211，环己苯为 01681，氢化二苯并呋喃为01600)，可作为4V级电池的过充电保护添加剂。
目前，氧化还原添加剂使用中存在的主要问题是：氧化还原剂发生作用时在电池内部反应会产生大量的热，对电池安全构成威胁;其次，添加剂分解会产生气体，造成电池内部胀气;第三，目前正在研究中的大部分氧化还原剂存在溶解度低、扩散速度慢的缺点，不能适应大电流充放电的要求。因此，单独使用此法并不能完全确保电池的安全或满足电池的实际需求，需与其它方法配合使用才行。
过充电的一个显著特征就是电池电压失控。因此，在电解液中加入少量的可聚合单体，利用电聚合原理，当电池电压超过一定值时，使单体发生聚合。生成的聚合物附着在电极表面，或者穿透隔膜形成高导电性的通道将本该通过电极、电解质传导的离子替代为电子，将充电电流在电池的正负极之间发生旁路，使电池无法继续充电;或者生成高阻抗的膜，增大电池内阻，将充电过程强制结束。
磷酸三甲酯TMP产品质量描述：
性 状：无色透明液体
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%
Lee研究发现LiPF6的分解产物PF5是一种较强的Lewis酸，PF5是引起SEI膜不稳定性的主要原因。Gnanaraj比较研究了LiPF3(CF2CF3)3（LiFAP），LiPF6和LiN(SO2CF2CF3)2（LiBETI）电解液体系的热稳定性，发现稳定性的次序是：LiBETI>LiFAP>LiPF6。
Hong使用DSC研究了LiPF6和LiBF4混合锂盐的电解液体系的热稳定性。Li认为PF5是电解液热分解的根源，而通过加入少量（3~12%）的路易斯碱添加剂和PF5形成复合物能够显著增加电解液体系的热稳定性，锂离子电池电解液阻燃剂的研究发现吡啶、HMPN和HMPA三种路易斯碱对电解液体系的影响，发现电解液的稳定性显著提高，而电导率的损失较小（<5％）。
综合而言，在较低的温度（<150℃）下，电池的热稳定性主要是由锂盐的热稳定性和负极表面SEI膜的热稳定性决定的；而在较高的温度（>150℃）时，正极材料与电解液之间的复杂反应是导致电池热失控的主要原因。
LiPF3(CF2CF3)3 （LiFAP），LiPF6和LiN(SO2CF2CF3)2（LiBETI）电解液体系的热稳定性，发现稳定性的次序是：LiBETI>LiFAP>LiPF6。Hong使用DSC研究了LiPF6和LiBF4混合锂盐的电解液体系的热稳定性。Li认为PF5是电解液热分解的根源，而通过加入少量（3~12%）的路易斯碱添加剂和PF5形成复合物能够显著增加电解液体系的热稳定性，作者研究了吡啶、HMPN和HMPA三种路易斯碱对电解液体系的影响，发现电解液的稳定性显著提高，而电导率的损失较小（<5％）。
综合而言，在较低的温度（<150℃）下，电池的热稳定性主要是由锂盐的热稳定性和负极表面SEI膜的热稳定性决定的；而在较高的温度（>150℃）时，正极材料与电解液之间的复杂反应是导致电池热失控的主要原因。
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