阻燃機(jī)理分析和鋰離子電池電解液阻燃添加劑的研究現(xiàn)狀介紹

　　鋰離子電池以其高比能量、高電壓、無(wú)記憶效應(yīng)、環(huán)保以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，作為可靠的能源已廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品如移動(dòng)電話、筆記本電腦及小型電源驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電源［1］。但近些年，各國(guó)都發(fā)生了多起電池安全事故，這主要是由于電池在濫用（熱沖擊、過充、短路等）狀態(tài)下引起熱失控而導(dǎo)致的安全性問題，特別是在電動(dòng)車等大容量電源應(yīng)用方面，安全問題尤其重要。目前，鋰離子電池的電解質(zhì)大多為有機(jī)液體電解質(zhì)，由有機(jī)溶劑和導(dǎo)電鋰鹽組成。常用的有機(jī)溶劑為烷基碳酸酯類化合物，如碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸甲乙酯（EMC）等。由于這些有機(jī)溶劑的閃點(diǎn)都很低，使鋰離子電池的電解質(zhì)溶液（電解液）極易燃燒。盡管電池配有保護(hù)電路、安全閥和正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）等，但也不能完全避免這些有機(jī)溶劑出現(xiàn)泄漏、燃燒甚至爆炸的情況。阻燃添加劑的加入可以使易燃有機(jī)電解液變成難燃或不可燃，降低電池放熱值和電池自熱率，同時(shí)也提高電解液自身的熱穩(wěn)定性，因而是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的技術(shù)方法。阻燃添加劑的研制已經(jīng)成為近年來鋰離子電池研究的重要方向［2］。本文簡(jiǎn)單分析了阻燃機(jī)理，重點(diǎn)綜述了鋰離子電池電解液阻燃添加劑的最新研究進(jìn)展，并對(duì)阻燃添加劑的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

　　阻燃機(jī)理分析

　　阻燃機(jī)理源于高分子聚合物的阻燃機(jī)理，其作用機(jī)理比較復(fù)雜，但其目的總是以物理和化學(xué)的途徑來切斷或抑制燃燒反應(yīng)。在不影響電池電化學(xué)性能的條件下，阻燃添加劑主要表現(xiàn)在如下幾方面：（1）添加劑受熱分解，釋放出捕獲燃燒反應(yīng)中的·OH（羥基）自由基，使按自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行的燃燒過程終止；（2） 加入無(wú)閃點(diǎn)或高閃點(diǎn)的阻燃添加劑來替代或部分替代易燃和熱穩(wěn)定性差的有機(jī)溶劑，使其本身的閃點(diǎn)提高，燃燒性降低；（3）添加劑吸熱分解，利用熱分解時(shí)生成的不燃性氣體的氣化熱來降低電解液的溫度，使其溫度減慢上升。總之，阻燃添加劑的作用能綜合地使燃燒反應(yīng)的速度變慢或者使反應(yīng)的引發(fā)（熱自燃）變得困難，從而達(dá)到抑制或減輕鋰離子電池?zé)崾Э氐哪康摹?/p>