Li+在電池中經過電解液-隔膜-電解液在正負極間轉移,電子經由外電路在正負極間移動,從而確保電荷平衡。當前鋰離子電池中常用的碳酸酯類電解質在電池遭受沖擊、過熱或過充狀態下,容易釋放出氧氣,產生氫氧自由基的鏈式反應,最終導致燃燒,其中,H2可能來自于電解液組分和微量雜質水的還原分解,如下式所示:
RH→R·+H·(1)
H·+O2→HO·+O (2)
HO·+H2→H·+H2O (3)
O·+H2→HO·+H·(4)
根據燃燒鏈式反應的機理,阻燃可通過降低電解液中的自由基從而抑制燃燒。一方面,降低電解液產生自由基的能力,如使用高閃點或不燃的新型溶劑;另一方面,提高清除自由基的能力,如添加阻燃劑等。根據阻燃階段的不同,通常可以將阻燃添加劑分為凝聚相阻燃與氣相阻燃。凝聚相阻燃指在凝聚相與氣相之間產生隔絕層,阻斷燃燒的進行;氣相阻燃指阻燃劑通過捕獲燃燒自由基抑制燃燒鏈式反應的進行。
以磷酸三甲酯(TMP)為例,TMP是一種常用的磷類阻燃添加劑,通過氣相方式抑制燃燒的進程。當電池溫度升高時,TMP蒸發并分解出含有磷的自由基,含磷自由基與氫自由基反應,從而消除鏈式反應的主要活性物質,因此,燃燒鏈反應被抑制。
此外,阻燃還可通過產生隔層減少熱量和物質的傳遞,在初期抑制燃燒。WANG等人研究了磷酸甲酚二苯酯(CDP)的抑制機理,當沒有燃燒反應時,CDP分解為磷酸,并促進溶劑EC和DEC碳化反應,形成半焦,從而隔絕熱和氧氣,限制產物離開反應區,從而抑制電解液的吸熱反應。熱穩定性測試證明通過加入CDP可以減少氣體產生。
Monionic?載流子液 1-乙基-3-甲基咪唑雙氟磺酰亞胺鹽, FIM1002 99.9%,電池級
FIM1002用作鋰電池“安全”電解液的重要組成,充當特效助劑與溶劑作用,兼容多種鋰(Li)鹽,高效阻燃、低熔點、低 粘度、不揮發、高導電、寬電化學窗口。