|
|
|
当前位置：首页 > 行业新闻 > 磷酸三苯酯阻燃电解液的研究磷酸三苯酯阻燃电解液的研究
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2015-11-11 14:04:59 |
磷酸三苯酯阻燃电解液是一种功能电解液，这类电解液的阻燃功能通常是通过在常规电解液中加入阻燃添加剂获得的。
以磷酸三甲酯（TMP）作为阻燃剂，研究了含TMP电解液的燃烧性能和电化学稳定性，发现TMP本身有很好的阻 燃效果和氧化稳定性，但是在石墨负极的还原稳定性较差。他们发现加入共溶剂可以抑制TMP的还原分解，例如，在EC+PC+TMP（TMP<10%）和EC+ 碳酸二乙酯（DEC）+TMP（TMP<25%）三元体系中TMP都具有较好的还原稳定性，但随着共溶剂含量的增加，电解液的燃烧性会增加，以无定型炭代替石墨作为负极，可以提高TMP的还原稳定性。Ota[8] 在1M LiPF6/EC+DEC+TMP(6:2:2)体系中添加5%的乙烯基乙基磷酸酯(EEP)后，有效地抑制了TMP的分解，这是因为EEP有利于石墨负极表面固体电解质界面（SEI）膜的形成。亚磷酸三甲基酯(TMPI)和磷酸三甲酯(TMP)对电解液的阻燃作用和电化学性能的影响，实验发现对于等量的TMPI和TMP，前者在提高电解液的阻燃性同时，还能改善正极半电池的电化学性能，作者认为这是由于TMPI对正极表面的稳定效应所致；而后者的阻燃效果虽然较好，但磷酸三苯酯阻燃电解液的研究作用是以损失一定的电化学性能为代价的，正极半电池的放电容量损失较严重。
分别使用磷酸三苯酯（TPP）和磷酸三丁酯（TBP）作为阻燃剂时发现，即使加入1%（wt）的TPP也有明显的阻燃效果， 燃烧传播速率显著降低；添加5%TPP能明显提高电解液的热稳定性能，并显示出较好的电化学性能，而含TBP的电解液的循环性能较差。使用4- 异丙基苯基二苯基磷酸酯（IPPP）作为阻燃剂用于1M LiPF6/EC+DEC（1:1 wt）体系，发现其阻燃效果较好。对于IPPP的阻燃机理，磷酸三苯酯阻燃电解液是气相自由基机理和凝聚相成炭机理共同起作用。
磷酸三苯酯阻燃电解液是一种功能电解液，这类电解液的阻燃功能通常是通过在常规电解液中加入阻燃添加剂获得的。 下面的链接，是关于磷酸三苯酯的产品物理参数，请点击。
比较研究了三种阻燃剂TMP、磷酸三乙酯（TEP）和六甲氧基磷腈（HMPN）的效能，发现它们都能够减少电解液的自熄 时间（SET），然而在含量达到40%（wt）仍然不能使电解液达到不燃级别（SET<6s），同时发现这些阻燃剂对电解液燃烧性能改善的同时，严重损害了其电池性能，TMP和TEP在负极的还原稳定性较差，而与TMP和TEP相比，HMPN的阻燃效率较低，但对电极的稳定性较好。随后作者 [13,14] 对三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯（TFP）、二-(2,2,2-三氟代乙基)-甲基磷酸酯（BMP）、(2 ,2 ,2- 三氟代乙基)二乙基磷酸酯（TDP）这三种自己合成的阻燃剂进行了研究发现，含TFP的电解液具有较高的阻燃效率、良好的离子电导率。Ding [15] 研究发现TFP可以降低电解液的可燃性和蒸气压，但也降低了离子电导率，而且温度越低，锂盐浓度越高， 电导率降低越严重。以三-（2,2,2-三氟乙基）亚磷酸酯（TTFP）作为阻燃剂进行了研究，发现TTFP的加入明显地降低 电解液的SET，当TTFP含量达到15%时，电解液接近不燃。但是由于TTFP的介电常数较小，损害了离子电导率，且其下降幅度与电解液中TTFP的浓度呈线性关系。
将六甲基磷酸亚铵（HMPA）加入到1.0M LiPF6/EC+EMC(1:3 wt)电解液中，发现当HMPA的含量为20～ 25%时得到阻燃电解液，而含量为25～30%时电解液不燃，其阻燃效果比TMP和TEP好，与TFP相当，但是电解液中加入HMPA使离子电导率、电化学稳定性和循环性能变差。将二乙基(氰基甲基)膦酸酯（DECP）加到含1 wt%碳酸亚乙烯酯（VC）的 1M LiPF6/EC+DMC+EMC(1:1:1 wt)中，能提高电解液的阻燃性，LiCoO2正极半电池和石墨负极半电池在前十次循环内容量保持较好。
从以上关于磷酸三苯酯阻燃电解液燃烧性能的研究可以发现，使用含氟的溶剂或者阻燃剂是解决目前锂离子电池电解液易燃问题最有希望的途径之一，它们对电池性能损害较小，抑制电解液燃烧的效果明显，但是氟化物的使用将会大大增加锂离子电池的生产成本，难以被产业界接纳；相对廉价的烷基磷酸酯虽具有一定的阻燃效果，但是严重恶化电池性能；而含氮化合物对电池性能影响不大，但是它们的阻燃效率不高，而且毒性较大；此外，关于磷酸三苯酯阻燃电解液燃烧性能的评价缺乏统一的标准，各种测试方法之间的一致性和重复性较差。 |
|
固化剂|扩链剂|交联剂
