锂电池电解液中的环三磷腈有何用途

    电解液是锂离子电池的“血液”,是离子传输的载体,也是影响电池循环稳定性和安全性的重要原因之一。多数商用电解液由锂盐溶解于**碳酸酯类或醚类混合溶剂组成,这些**溶剂存在沸点低、使用温度低、易爆易燃等缺陷,给电池尤其是大容量电池的使用带来了重大安全隐患。引入电解液添加剂和其它共溶剂是改善电解液热稳定性差、易燃等问题的有效手段。小分子环三磷腈化合物由于其高效阻燃、化学与电化学性能稳定等特点在安全电解液中具有重要的应用价值。
    
    1 电解液添加剂
    
    一定添加量的磷腈类添加剂,可以改善锂离子电池的热稳定性和电化学稳定性,不影响电池的充放电容量。LEE 等合成了一种阻燃化合物六甲氧基环三磷腈{[NP(OCH 3 ) 2 ] 3 },并将其作为阻燃添加剂用于碳酸酯类电解液(1 mol/L LiPF 6 ,EC∶DMC体积比 1∶1)的研究。结果显示,当阻燃剂添加量在 1.5%(质量分数)时,即可提高电池钝化层(SEI膜)分解温度,显著降低了电池自放热速率(图 1),改善了电池热稳定性和易燃性;与原始电解液相比,电池充放电比容量明显提高。AHN 等分别以六甲氧基环三磷腈(HMTP)和六乙氧基环三磷腈(HETP)为电解液(1.1 mol/LLiPF 6 ,EC∶EMC 体积比 4∶6)阻燃添加剂,可显著提高正极材料的析氧温度,改善电池热稳定性。与 HMTP 相比,HETP 改善效果更显著,添加量为1%(质量分数)时,正极材料的析氧温度提高了55 ℃(表 1)。且由于阻燃添加剂可以掺杂到电解液分解后在正极材料表面形成的保护层,降低了保护层的界面阻抗,提高了电池倍率性能和循环寿命。
    
    
    
    图1 阻燃剂添加前后电池热分析
    
    **磷化合物在电解液中添加量低时,往往只起到有限的阻燃作用。XIA 等研究了一种高效的电解液(1 mol/L LiPF 6 ,EC∶DMC 体积比 3∶7)阻燃添加剂,五氟乙氧基环三磷腈(PFPN)。当 PFPN添加含量为 5%(质量分数)时,由于高效阻燃的**氟与电化学稳定的环三磷腈结构协同作用,可以使电解液完全不燃且不影响电化学性能(图2)。结果表明,PFPN 添加剂与石墨负极和 LiCoO 2 正极具有较好的相容性;同时,磷腈添加剂还可改善LiCoO 2 正极材料的高压(4.5 V)循环性能,在高电压锂离子电池电解液中具有潜在的应用前景。
    
    
    
    图2 阻燃剂 PFPN 添加前后电解液燃烧测试(a)及电池循环(b, c)曲线图
    
    2电解液共溶剂
    
    以磷腈化合物为共溶剂,可提高电解液的闪点,降低电解液饱和蒸汽压。SAZHIN 等分别以甲氧基乙醇/乙醇和异丙醇/乙醇为六氯环三磷腈的改性剂,制备了两种新型磷腈阻燃化合物(SM4 和SM5),并将其用于电解液(1.2 mol/L LiPF 6 ,EC∶MEC 体积比 2∶8)共溶剂的研究,结果显示,磷腈化合物的增加导致电解液黏度增加而降低了电导率,但可以提高电解液的闪点和电化学窗口(图 3);其中,SM5 与目前电解液溶剂体系更匹配,在质量含量为30%时,对电池的电化学性能几乎没有影响。HARRUP 等研究了含不饱和键磷腈类端基电解液(1.0 与 1.2 mol/L LiPF 6 ,EC∶EMC 体积比 1∶2)共溶剂。结果显示,磷腈化合物中不饱和键取代数对电解液物理性能影响不大,对电池的电化学性能影响在低取代度时较小,但在高取代度时往往呈现出较差的电化学性能。在添加剂含量较低(质量分数为 5%~10%)时,可改善电池放电性能,含量较高时,电池性能降低;研究还发现,电解液基体的选择是磷腈添加剂对电池性能影响的决定因素,但不饱和磷腈添加剂可降低电解液阻抗,提高电池性能。
    
    
    
    图3 磷腈共溶剂含量与电解液闪点(a)、黏度及电导率(b)的关系图
    
    3 其它应用
    
    以上论述了小分子环三磷腈在锂离子电池安全性电解液中的应用研究。以环三磷腈化合物为单体,可制备出多种交联网状聚合物,应用于电池正负极材料,以改善电池安全性。
    
    (1)正极材料 XU 等将六氯环三磷腈与二硫化钠反应制备了网状聚硫化环三磷腈,其*特的元素组成和分子结构,使得该聚合物具有不燃以及优越的导电性。作为正极材料,其**放电比容量为 459.1 mA·h/g,30 次循环后放电比容量稳定在400.1 mA·h/g。S 和 P 元素的连接有效避免了活性物质的溶解,可克服进一步的自放电问题。
    
    (2)负极材料 DUFEK 等分别以六甲基对苯二酚环三磷腈和六叔丁基对苯二酚环三磷腈为单体,次六甲基四胺为催化剂,与不同配比的石墨混合制备了杂化环三磷腈聚合物/石墨锂离子电池负极材料。当混合负极中石墨含量为 10%时,负极比容量可高达 183 mA·h/g,经 50 次循环后库仑效率仍保持在 98%。
    
    (3)凝胶电解质交联剂 CHOIA 等设计了一种磷腈交联剂(PA6),采用原位化学交联制备了离子液体基交联聚合物凝胶电解质。随着交联剂含量增加,电池充放电容量和高倍率容量均有一定下降,然而,聚合物凝胶电解质改善了电池容量保持率,明显改善了正极材料脱锂后的热稳定性。
    
    想了解更多有关锂电池电解液中的环三磷腈信息,请关注苏州亚科官网。

    苏州亚科科技股份有限公司专注于电子化学品,生物医药等

  • 词条

    词条说明

  • 定性检测体外诊断试剂及其干扰物质

    体外诊断试剂被称为“医生的眼睛”,主要用于疾病的预防、诊断、**监测、预后观察、健康状态评价以及遗传性疾病的等过程。根据检测结果,体外诊断试剂可定性、定量和半定量三种主要形式。其中定性检测体外诊断试剂是指只给出阴性或阳性(有反应或者无反应、是或非、有或无、正常或异常)两种可能的结果。定性检测的体外诊断试剂在临床实验室中应用广泛,用途主要分为筛查和诊断功能两种,检测项目多为病原微生物抗原或抗体,如H

  • 新型智能电解液提升锂离子电池安全性能

    众所周知,电解液是锂离子电池中必不可少的成分,它是确保锂离子穿梭于正负极之间的重要介质,可实现电池正常的充放电循环。常见的电解液类型有阻燃电解液、自身不易燃电解液、水系电解液以及智能电解液等。本文将举例介绍几种新型智能电解液的开发和应用。近年来,关于新型智能电解液的研究备受关注,开发新型智能电解液对于解决电池因短路、过充引起的热失控、着火甚至爆炸等问题至关重要,根据已公开的文献,设计具有自我保护能

  • CAS654-70-6(4-氨基-2-三氟甲基苯甲腈)一种新的制备方法

    技术背景:比卡鲁胺是一种抗雄激素的非皮质类固醇,广泛应用于**腺癌、胰腺癌、乳腺癌等顽症的**与预防。比卡鲁胺具有很好的耐受性,服用后无任何甾体活性的效应,没有明显血管和代谢方面的副作用,很少有病人(包括高龄者)因服药有不良反应而停药。该药是Casodex(英国Zeneca)研制生产的,于1994年在英国上市,而后陆续在美国、中国等几十个国家和地区获准上市。从国家医药监督管理局查证,比卡鲁胺(进口

  • FeCl3对PEDOT液相沉积聚合的影响

    聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)是具有共轭π键的本征导电高分子,具有电导率高、稳定性和透明性好、电化学性能优异等优点。预期PEDOT膜在柔性显示、**级电容器、光伏电池、电磁屏蔽膜、电致变色器件等领域有广泛应用。但PEDOT本体不溶不熔,很难加工成膜。如何制备高品质PEDOT导电膜是亟待解决的问题。德国拜耳公司开发的PEDOT/PSS水性分散液能够直接涂布成膜,在一定程度上解决了PEDOT的成膜

联系方式 联系我时,请告知来自八方资源网!

公司名: 苏州亚科科技股份有限公司

联系人: 亚科

电 话: 0512-87182056

手 机: 13451648594

微 信: 13451648594

地 址: 江苏苏州工业园区方洲路128号

邮 编:

网 址: yacoo.cn.b2b168.com

八方资源网提醒您:
1、本信息由八方资源网用户发布,八方资源网不介入任何交易过程,请自行甄别其真实性及合法性;
2、跟进信息之前,请仔细核验对方资质,所有预付定金或付款至个人账户的行为,均存在诈骗风险,请提高警惕!
    联系方式

公司名: 苏州亚科科技股份有限公司

联系人: 亚科

手 机: 13451648594

电 话: 0512-87182056

地 址: 江苏苏州工业园区方洲路128号

邮 编:

网 址: yacoo.cn.b2b168.com

    相关企业
    商家产品系列
  • 产品推荐
  • 资讯推荐
关于八方 | 八方币 | 招商合作 | 网站地图 | 免费注册 | 一元广告 | 友情链接 | 联系我们 | 八方业务| 汇款方式 | 商务洽谈室 | 投诉举报
粤ICP备10089450号-8 - 经营许可证编号:粤B2-20130562 软件企业认定:深R-2013-2017 软件产品登记:深DGY-2013-3594
著作权登记:2013SR134025
Copyright © 2004 - 2025 b2b168.com All Rights Reserved