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    核心產品

           鋰離子電池內部的電解液中通常都含有易揮發、低閃點的有機溶劑,因此,當 外部原因電路故障等引發短路時,有可能使電解液燃燒。為了解決這一安全問題, 湖北諾邦科技有限公司一直致力于幵發添加阻燃劑的電解液。最近,公司結合產學 研的合作研究,成功開發出了同時擁有阻燃功能和耐高電壓功能的雙功能電解液。

           我們對浸潤了這種含5%新型阻燃劑電解液和無添加電解液的玻璃纖維實施了加 熱實驗。在使用酒精燈向玻璃纖維噴火約10秒后,拿開火焰(圖1)。此時,無添 加的常規電解液器在火焰離開后,仍會繼續燃燒,而含有此次開發的含新型阻燃劑 的電解液在火焰離開的瞬間火苗就熄滅了,電解液本身沒有燃燒。證實了含有此次 開發的阻燃劑的電解液具備很好的阻燃效果。

           另外,我們還比較了無添加常規電解液和添加5%新型阻燃劑電解液的不同電壓 下的循環性能。采用鈷酸鋰為正極材料、金屬鋰作為負極材料制作成扣式電池進行 了測試(圖2)。測試結果表明,在3-4.3V電壓范圍內充放電循環時,這兩種電解 液都體現了相同的循環性能;但當將截至電壓提高到4.5V,5%新型阻燃劑的電 解液表現了大幅度的循環性能提升。由此可見,此次開發的含新型阻燃劑電解液與 含常規助燃劑電解液相比,不僅具有難燃性,而且具有更出色高電壓循環性能。

           通過采用這項新型電解液技術,常見的磷酸酯類阻燃劑會影響電解液的壽命和 倍率性能,原來因可燃性原因而難以運用的溶液也有可能用作電解液,由此,湖北 諾邦科技有限公司成功開發出了具有難燃性的的高壓電解液。今后,該公司將這種 電解液推廣于環境工況復雜的電動汽車用動力電池和高能里密度高電壓手機電池等 領域。


     




           能量密度和安全性是鋰離子電池行業研究的兩大主要方向。鋰離子電池的能雖 由鋰電池容里和充電截止電壓決定,因此為了提高鋰電池的能量密度,需要提高充 電截止電壓或者采用新型的高能里密度鋰電池材料體系。雖然大多數新型高能量密 度鋰電池材料的開發,已經在全世界范圍內成為研發的熱點,但仍然處于基礎研究 階段。目前,主流的正極材料仍然采用鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材 料。最近在對鋰電池能量密度要求極高的應用領域(例如Smartphone),對充電截止 電壓逐年提升。去年,改性鈷酸鋰的充電截止電壓已經達到4.35,相應的電解液技 術已經成熟。但是,隨著更高能里密度的需求,4.4V以上的高電壓電解液已經成為 未來的重要發展方向。

           湖北諾邦科技有限公司依托其在氟化工方面多年合成經驗,成果開發出了新型 氟代添加劑,并將其應用于鋰離子電池電解液。目前,所報道的大都數都是負極添 加劑,一般會在負極側抑制電解液的還原分解。然而,正極側抑制電解液氣化分解 的添加劑還很少。如果電解液溶劑在高電壓正極側發生電解液氧化分解,會形成高 阻抗的膜,從而導致電池的電化學性能低下。因此,如何去抑制電解液在正極側的 氧化分解是高電壓電解液應周的重點。針對這一難題,我們開發了新型氟代添加劑, 其可以在正極分解,形成安定的SEI膜,從而實現抑制電解液溶劑的分解(圖1 }。

           我們比較了不同電解液公司開發的高電壓電解液的的循環性能。采用鈷酸鋰為 正極材料、MCMB作為負極材料制作成18650電池,在3-4.4V條件下進行了循環性 測試(圖2)。測試結果表明,相對于其他廠家,我司開發的高電壓電解液具有更 出色高電壓循環性能。500次循環后,采用我司電解液的18650電池的容量保持率 仍然可以維持在85%以上。




           近年來,為了提高鋰離子蓄電池的安全性,開發難燃甚至不燃性的電池電解液已成為該領域研究的熱點。迄今,提高鋰離子蓄電池安全性最常用的方法是向電池電解液中添加阻燃劑,比如有機磷化合物、囪代醚、鹵代碳酸酯等。其中有機磷化合物作阻燃劑的阻燃效果好,毒性低,研究得也較多。這些阻燃劑雖然能夠降低電解液的可燃性,但是大多數會對電池的電性能產生負面的影響。原因是這些阻燃劑在電池內的電化學穩定性差 或其物理性質不好,如熔點太高、粘度過大等。因此.開發阻燃效果良好而對電池電 性能負面影響不大的電解液阻燃劑就成為了人們努力的方向。

           湖北諾邦科技有限公司依托其在氟化工方面多年合成經驗,成果開發出了新型 氟代磷腈化合物-N3P3F5OCH2CH3(PFPN),并將其應用于鋰離子電池電解液。測試結果表明。當PFPN的濃度僅達到5%時.電解液的SET接近Os/g.即電解 液幾乎不能被點燃,而一般目前已商業化應用的阻燃劑一般添加里需要20%-40%以 上。而且,這種阻燃添加劑在5%添加量時,電解液仍能維持較高的電導率(圖 1>,說明其對電池的倍率性能不會產生大的影響。這些測試結果充分表明PFPN的 各方面指標要明顯由于目前已商業化的阻燃添加劑。同時CV測試表明(圖2 ),該 添加劑會在4.1V發生氧化反應,而在負極表現非常穩定,說明其在正極具有良好的 成膜效果,有利于正極材料在高電壓下的循環穩定性。由圖3的測試結果表明 PFPN的添加對負極不會產生影響,但可以大幅度提高正極材料在高電壓下的循環 性能,這個結果歸因于PFPN在正極形成穩定的SEI膜。總上可見,PFPN不僅具有 非常高效的阻燃性能,而且可以在正極形成穩定的SEI膜,大幅度提高正極材料在 高電壓下的循環穩定性。


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