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一种多功能锂电池电解液添加剂——乙氧基五氟环三磷腈

        高安全性、高环境适应性是锂离子动力电池对电解液的基本要求,随着电极材料的不断改善和更新,对与之匹配的电解液的要求也越来越高。由于开发新型电解液体系难度极大,碳酸酯类有机溶剂搭配六氟磷酸锂的常规电解液在未来相当长的一段时间内仍然是动力电池的主流选择。针对上述情况,为了适应电极材料发展和不同用途的动力电池,一般是通过在常规电解液中添加少量的添加剂来满足具体应用需求。如防过充添加剂、阻燃添加剂可以使电池在过充电、短路、高温、针刺和热冲击等滥用条件下的安全性能得以大幅度提升;加入正极成膜添加剂可以在一定程度上满足高电压材料的充放电需求。 

目前,有关环三磷腈类化合物研究及报道较多,其中尤以乙氧基五氟环三磷腈(PFN)受到较大关注,其具有优异的阻燃性能,且对一般条件下的电池使用性能几乎没有影响[1]

  

PFN作为锂电池电解液的阻燃添加剂已为大家所熟悉,但有关其它功能的研究报道较少,近日,Liu等人[1]报道了PFN有望可以作为高压锂电池电解液的添加剂。针对LiNi0.5Mn1.5O4电池体系,在0.2C,电压3.5-4.9V条件下的循环性能对比如下所示,添加PFN的电池体系的容量保持率明显优于未添加PFN的体系。

针对添加PFN和未添加PFN电解液的LiNi0.5Mn1.5O4体系,循环伏安法实验发现,添加5wt%PFN的体系,首次循环时在3.8V出现小的氧化电流峰,而在未添加PFN的体系中没有出现,表明PFN发生了氧化反应,且PFN的氧化势低于LiPF6基电解液的分解势(4.8 V Li+/Li)。上述结果表明,PFN分子在电解液分解前已在正极材料表面氧化生成保护层,抑制了电解液的氧化分解,以改善正极材料的高压性能。


 

综上所述,PFN除了可以作为阻燃添加剂外,其也有望作为高压锂电池电解液添加剂,在高压正极材料表面形成保护层,抑制电解液分解和电极腐蚀,改善电池的循环稳定性。

参考文献:

[1] J. Liu, X. Song, et al. Nano Energy, 2018, 46, 404-414

相关链接:乙氧基五氟环三磷腈

本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑