三元材料电池安全性能的分析

锂离子电池电解液基本上是有机碳酸酯类物质，是一类易燃物。常用电解质盐六氟磷酸锂存在热分解放热反应。因此提高电解液的安全性对动力锂离子电池的安全性控制至关重要。

Gnanara等采用NMR、FT-IR等手段研究表明，电解液分解固相产物包括HO-CH2—CH2-OH、FCH2CH2-OH、F-CH2CH2__F和聚合物，气相产物包括PFs、C02、CH3F、CH3CH2F和H，O。Ravdel等人‘171采用NMR、GC-MS等研究发现，电解液的分解产物包括C02、R20、RF、OPF，和OPF：OR，认为这是LiPF6分解产生的PF．与烷基碳酸酯反应而生成的。

Campion等认为痕量的质子性杂质会导致OPF：OR酌生成，这催化了PF，与烷基碳酸酯的反应，因此通过降低电解液中H，O和HF的含量可以提高电解液的热稳定性。当然降低材料中的水也是很重要的。

从上面的文献可以看出来，LiPF。的热稳定性是影响电解液热稳定的主要因素。因此，目前主要改善方法是采用热稳定性更好的锂盐。但由于电解液本身分解的反应热十分小，对电池安全性能影响十分有限。对电池安全性影响更大的是其易燃性。降低电解液可燃性的途径主要是采用阻燃添加剂。

目前，引超人们重视的锂盐有LiFSI[双（氟磺酸）亚胺锂]和硼基锂盐。其中，双草酸硼酸锂(LiBOB)的热稳定性较高，分解温度为3020C，可在负极形成稳定的SEI膜。多篇文献报道了LiBOB作为锂盐和添加剂可以改进电池的热稳定性。另外，二氟草酸硼酸锂(LiODFB)结合了LiBOB和四氟硼酸锂(LiBF。)的优势，也有希望用于锂电池的电解液中。

除了电解质盐的改进，还应采用阻燃添加剂改进电池的安全性能。电解液中的溶剂之所以会发生燃烧，是因其本身发生了链式反应，如能在电解液中添加高沸点、高闪点的阻燃剂，可改善锂离子电池的安全性旧1。已报道的阻燃添加剂主要包括三类：有机磷系、氟代碳酸酯和复合阻燃添加剂。尽管有机磷系阻燃添加剂，具有较好的阻燃特性和良好的氧化稳定性，但其还原电位较高，与石墨负极不兼容，黏度也较高，导致电解液电导率降低和低温性能变差。加入EC等共溶剂或成膜添加剂可以有效提高其与石墨的兼容性，但降低了电解液的阻燃特性。复合阻燃添加剂通过卤化或引入多官能团能提高其综合性能。另外氟代碳酸酯由于其闪点高或无闪点、有利于在负极表面成膜、熔点低等特点，也具有较好的应用前景。

Lin等采用一种纳米级树枝状结构的高分子化合物(STOBA)对NCM(424)进行涂层，当锂电池发生异常，产生高温时，会形成一道薄膑阻隔锂离子间的流动，稳定锂电池，借以提高电池安全度。由此可见，针刺实验时，正极材料未涂STOBA涂层的电池内部温度在几秒钟内升至700℃，而用STOBA涂层正极材料的电池温度最高只有150℃。