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当前位置：首页 > 行业新闻 > 锂离子电池中应用阻燃剂 磷酸三甲酯锂离子电池中应用阻燃剂 磷酸三甲酯
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2016-9-16 16:17:31 |
通过在有机电解液中使用一些特定的有机溶剂作为共溶剂或添加剂可降低有机电解液对电极的反应活性以及有机电解液的可燃性，是目前解决锂离子电池安全性问题的一个可行方法。 这些溶剂按其作用机制可分为两类，一类我们称之为不燃有机溶剂，这类有机溶剂本身不能燃烧，加入到常规的有机电解液中，可降低有机电解液的可燃性，它们基本上都是一些常规有机溶剂的氟代产物；另一类我们称之为阻燃溶剂，这类有机溶剂不仅本身不会燃烧，而且能够通过气相阻燃机理，也有可能同时通过凝聚相阻燃机理来阻止其它常规有机溶剂的燃烧。
聚合物工业中大量使用的阻燃剂，具有能够阻止材料被引燃及抑制火焰传播的作用。锂离子电池中应用阻燃剂，将阻燃剂加入到有机电解液中，同样可以起到降低有机电解液的可燃性，阻止其燃烧的作用。有机磷系阻燃剂是一类最有可能在锂离子电池中得到应用的阻燃剂，这是因为首先其分子中不含有活泼氢原子，其次他们大都具有较好的氧化稳定性，最后，在室温状态下，低分子量的有机磷系阻燃剂大都溶于醚、酯等溶剂中，甚至能与它们进行混溶。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、膦酸酯及其含卤衍生物、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化膦、含磷多元醇以及磷－氮化合物等，最有可能在锂离子电池中得到应用的是磷酸酯、膦酸酯和亚磷酸酯这三类物质。
有机磷系阻燃剂的阻燃机理主要包括凝聚相阻燃机理和气相阻燃机理两种，前者主要指磷化物受热分解为磷的含氧酸，这些含氧酸能够形成熔融的黏性表层来保护可燃物，使其不燃或不被氧化，此外，锂离子电池中应用阻燃剂，这些含氧酸还能通过催化含羟基化合物吸热脱水成炭反应阻止燃烧反应的进行；后者主要指通过磷化物受热分解产生的自由基俘获燃烧过程中链式反应产生的氢自由基，以阻止燃烧反应的进行。
理想的锂离子电池中应用阻燃剂或不燃有机溶剂应该具有以下两个特点：
（１）高效的阻燃性能；
（２）与正极和负极具有良好的相容性。虽然无论不燃还是阻燃有机溶剂，它们均具有较好的氧化稳定性，但已有的研究结果显示，它们的还原稳定性一般说来都较差。
磷酸三甲酯(TMP)主要用作医药、农药的溶剂和萃取剂,用作测定锆的试剂、溶剂、萃取剂及气相色谱固定液, 磷酸三甲酯也用作医药和农药的溶剂及萃取剂。在日本，用作纺织油剂和聚合物的防着色剂,锂离子电池用阻燃添加剂。
总的来说，不燃和阻燃有机溶剂中主要存在以下三个问题：
（１）它们的阻燃效率一般都不是很高，为了形成不燃有机电解液，往往需要加入大量的不燃或阻燃有机溶剂。而且它们使有机电解液可燃性降低的程度，与其含量有关。这样为了将有机电解液的可燃性降低到一定的水平，就需要维持较高的不燃或阻燃有机溶剂的浓度，而相应的也就增加了对电池性能负面的影响；
（２）与常用有机溶剂如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等相比，它们的粘度高，而介电常数低。在有机电解液中随着它们含量的增加，有机电解液的电导率呈线性下降；
（３）一些不燃和阻燃有机溶剂虽然具有较好的还原或氧化稳定性，但它们的还原或氧化产物在增加了电极／电解液界面稳定性的同时，也增加了电极的界面阻抗，导致电极界面阻抗过高。此外，氟代有机溶剂还有一个明显不足之处是其价格较高。
最主要的不燃有机溶剂主要包括碳酸酯、醚以及羧酸酯的氟代产物等，由于碳酸酯、醚以及羧酸酯的全氟代产物介电常数太低，一般不能溶于常规有机电解液中，而其自身也不能溶解电解质锂盐，因此被研究过的不燃有机溶剂都是碳酸酯、醚以及羧酸酯的部分氟代产物。
碳酸酯类有机溶剂如ＥＣ、ＰＣ、ＤＥＣ和ＤＭＣ等是目前商品化锂离子电池中广泛使用的有机溶剂，由它们与ＬｉＰＦ６组成的有机电解液基本上已成为商品化锂离子电池的标准有机电解液。因此在碳酸酯类溶剂分子中引入氟原子，降低有机电解液的可燃性，同时又能维持其原有优点，显然是解决锂离子电池安全性问题的一个简单办法。其中环状碳酸酯ＰＣ的氟代产物受到较多的重视，这可能是因为在ＰＣ分子中易于引进三个氟原子。
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