阻燃机理分析和锂离子电池电解液阻燃添加剂的研究现状介绍

　　锂离子电池以其高比能量、高电压、无记忆效应、环保以及寿命长等优点，作为可靠的能源已广泛应用于便携式电子产品如移动电话、笔记本电脑及小型电源驱动设备的电源［1］。但近些年，各国都发生了多起电池安全事故，这主要是由于电池在滥用（热冲击、过充、短路等）状态下引起热失控而导致的安全性问题，特别是在电动车等大容量电源应用方面，安全问题尤其重要。目前，锂离子电池的电解质大多为有机液体电解质，由有机溶剂和导电锂盐组成。常用的有机溶剂为烷基碳酸酯类化合物，如碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸甲乙酯（EMC）等。由于这些有机溶剂的闪点都很低，使锂离子电池的电解质溶液（电解液）极易燃烧。尽管电池配有保护电路、安全阀和正温度系数热敏电阻（PTC）等，但也不能完全避免这些有机溶剂出现泄漏、燃烧甚至爆炸的情况。阻燃添加剂的加入可以使易燃有机电解液变成难燃或不可燃，降低电池放热值和电池自热率，同时也提高电解液自身的热稳定性，因而是一种简单实用的技术方法。阻燃添加剂的研制已经成为近年来锂离子电池研究的重要方向［2］。本文简单分析了阻燃机理，重点综述了锂离子电池电解液阻燃添加剂的最新研究进展，并对阻燃添加剂的发展方向进行了展望。

　　阻燃机理分析

　　阻燃机理源于高分子聚合物的阻燃机理，其作用机理比较复杂，但其目的总是以物理和化学的途径来切断或抑制燃烧反应。在不影响电池电化学性能的条件下，阻燃添加剂主要表现在如下几方面：（1）添加剂受热分解，释放出捕获燃烧反应中的·OH（羟基）自由基，使按自由基链式反应进行的燃烧过程终止；（2） 加入无闪点或高闪点的阻燃添加剂来替代或部分替代易燃和热稳定性差的有机溶剂，使其本身的闪点提高，燃烧性降低；（3）添加剂吸热分解，利用热分解时生成的不燃性气体的气化热来降低电解液的温度，使其温度减慢上升。总之，阻燃添加剂的作用能综合地使燃烧反应的速度变慢或者使反应的引发（热自燃）变得困难，从而达到抑制或减轻锂离子电池热失控的目的。