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当前位置：首页 > 行业新闻 > 锂离子电池磷系阻燃添加剂 磷酸三甲酯锂离子电池磷系阻燃添加剂 磷酸三甲酯
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2016-9-13 12:10:58 |
锂离子电池与其他可充电池相比具有能量密度大、工作电压高、循环寿命长、自放电率低等优点。目前，小容量锂离子电池已成功应用于手机、数码相机、笔记本电脑等。同时，大容量高功率锂离子动力电池也具有很好的应用前景，如将其作为电动车的动力电源，可以提供更大的动力与更长的行程。
因此，大容量锂离子电池的研究，引起了众多国内外科学工作者的研究兴趣。大容量锂离子动力电池商业化的主要障碍就是安全性问题，尤其是在滥用(如热冲击、过充、过放、短路等)状态下，电池往往存在着火、爆炸等安全隐患。所以需在电解液中加入阻燃添加剂以提高电池的安全性能，使电池在滥用状态下 不产生燃烧和爆炸。
目前对锂离子电池磷系阻燃添加剂(如磷酸三甲酯、磷酸亚三甲酯、磷酸三乙酯等已经有一定的研究，结 果表明上述阻燃剂对锂离子电池有一定的阻燃效果，但同时对电池的电化学性能也有较大的负面影响。
磷酸三(B-氯乙基)酯(TCEP)，含有两种阻燃元素，其分解产物氯乙烷不但具有阻燃性，而且具有强烈的制冷作用，把TCEP用作锂离子电池磷系阻燃添加剂，以1molPLLiPF6+EC+DMC(质量比1P1)为基准电解液，研究了添加3(wt)%和715(wt)%TCEP对电池安全性和电化学性能的影响。
将磷酸三(B-氯乙基)酯(TCEP)作为锂离子电池阻燃剂以提高电池的安全性。采用循环伏安、差热分析(DTA)和电子扫描电镜(SEM)研究了电解液1molPLLiPF6+EC+DMC(质量比1P1)中添加715(wt)%TCEP时TCEP的分解电位、分解温度和电池100次循环后的负极表面形貌，用高温测试和电化学测试手段考察了电解液中添加3(wt)%和715(wt)%TCEP对电池安全性和电化学性能的影响。
结果表明，当TCEP含量为715(wt)%时，电解液的分解电压为417V，电解液差热分析(DTA)曲线分别在250、280和320e出现TCEP的三个分解吸热峰，电池循环100次后表面形貌良好。在150e环境温度下对电池进行的耐高温测试表明，电池温度在147~155e上下波动，且TCEP对电池循环性能的影响极小，是一种较为理想的阻燃剂。
磷酸三甲酯TMP生产工艺为三氯氧磷与甲醇在碳酸钾存在下反应生成磷酸三甲酯。同时反应生成磷酸二甲酯钾盐，则用硫酸二甲酯反应生成磷酸三甲酯。磷酸三甲酯粗产品经水洗、脱色、脱水、减压蒸馏得成品。原料消耗定额：三氯氧磷1094kg/t、甲醇686kg/t。
将甲醇和碳酸钾加入反应锅，冷至5℃，开始滴加三氯氧磷，温度控制在30℃以下，2h滴加完后，再搅拌0.5h，pH值控制在7～8；然后加入硫酸二甲酯，回流3h后回收甲醇，再将锅内物料冷却到20℃以下，加入四氯化碳过滤，滤饼用少量四氯化碳洗涤，洗液与滤液合并，回收四氯化碳，减压蒸馏得粗品。将粗品加蒸馏水和活性炭，滤清后加无水碳酸钾脱水，最后减压蒸馏即得产品。
锂离子电池磷系阻燃添加剂实验设备和试剂。设备:BS-9300二次锂离子电池性能柜，耐高温测试室，电化学工作站，ZKX型手套箱，DiamondTGPDTA，三电极体系，X-650扫描电子显微镜。 试剂:商用电解液1molPLLiPF6+EC+DMC(质量比1P1)、锂铂、LiCoO2、复合石墨、聚丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)均为电池纯，磷酸三(B-氯乙基)酯(TCEP)为分析纯。
按083448型电池设置正极负极，设定容量为1200mAh，负极制备按w(羧甲基纤维素钠(CMC))Pw(聚丁苯橡胶(SBR))Pw(复合石墨)=3P6P91配比溶于水，经涂布、烘烤和碾压制成负极极片。正极制备按w(LiCoO2)Pw(导电石墨)Pw(PVDF)=90P5P5配比溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)，经涂布、烘烤和碾压制成正极极片。
将负极极片、隔膜和正极极片卷绕在一起制成电池芯，把电池芯填入083448型钢壳，激光焊封口。以1molPLLiPF6+EC+DMC为基准电解液，分别添加3(wt)%和715(wt)%TCEP作为研究电解液，将基准电解液和研究电解液分别注入083448型电池，电解液的配置和注液在充满氩气的手套箱内进行。
用BS-9300二次锂离子电池性能检测装置对组装的083448型石墨PLiCoO2电池进行循环性能测试，电池循环条件是在恒流下以015C从2175~412V进行充放电循环。对100次循环后的空白和电解液中添加715(wt)%TCEP的电池进行解剖，取负极并用DMC清洗，然后用扫描电子显微镜观察负极表面形貌。
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固化剂|扩链剂|交联剂
