电池阻燃剂的作用原理

Li+在电池中经过电解液-隔膜-电解液在正负极间转移，电子经由外电路在正负极间移动，从而确保电荷平衡。当前锂离子电池中常用的碳酸酯类电解质在电池遭受冲击、过热或过充状态下，容易释放出氧气，产生氢氧自由基的链式反应，最终导致燃烧，其中，H2可能来自于电解液组分和微量杂质水的还原分解，如下式所示：

RH→R·+H·(1)

H·+O2→HO·+O (2)

HO·+H2→H·+H2O (3)

O·+H2→HO·+H·(4)

根据燃烧链式反应的机理，阻燃可通过降低电解液中的自由基从而抑制燃烧。一方面，降低电解液产生自由基的能力，如使用高闪点或不燃的新型溶剂；另一方面，提高清除自由基的能力，如添加阻燃剂等。根据阻燃阶段的不同，通常可以将阻燃添加剂分为凝聚相阻燃与气相阻燃。凝聚相阻燃指在凝聚相与气相之间产生隔绝层，阻断燃烧的进行；气相阻燃指阻燃剂通过捕获燃烧自由基抑制燃烧链式反应的进行。

以磷酸三甲酯(TMP)为例，TMP是一种常用的磷类阻燃添加剂，通过气相方式抑制燃烧的进程。当电池温度升高时，TMP蒸发并分解出含有磷的自由基，含磷自由基与氢自由基反应，从而消除链式反应的主要活性物质，因此，燃烧链反应被抑制。

此外，阻燃还可通过产生隔层减少热量和物质的传递，在初期抑制燃烧。WANG等人研究了磷酸甲酚二苯酯(CDP)的抑制机理，当没有燃烧反应时，CDP分解为磷酸，并促进溶剂EC和DEC碳化反应，形成半焦，从而隔绝热和氧气，限制产物离开反应区，从而抑制电解液的吸热反应。热稳定性测试证明通过加入CDP可以减少气体产生。

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