锂离子电池电解液添加型阻燃剂的作用及原理

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、环保性好等优点，被认为是绿色环保电池的首选。锂离子电池的安全性问题一直是人们关注的焦点，相关研究表明，可燃电解液是构成电池着火和爆炸的重要因素之一，通过添加阻燃剂抑制电解液燃烧，是提高电池安全性的重要策略之一。

锂离子电池主要由正极、隔膜、电解液、负极组成，其中电解液在电池中扮演着必不可少的角色，它可以润湿电池的正负极及隔膜从而可以使锂离子在整个电池中传输来实现正常的充放电循环^[1]。常用的液体电解液一般是基于锂盐溶于环状或线性的碳酸酯中组成的，例如：碳酸乙烯酯（EC）+碳酸二甲酯（DMC），然而，这些酯类电解液具有高度挥发性、可燃性和接近室温的闪点。在电池的热失控状态下，会引发电解液的燃烧并使电池有爆炸的危险。

添加锂离子电池电解液阻燃剂能提高电解液的氧指数，降低电解液的可燃性，对电池放电比容量影响小，提高电池安全性能。

常用的阻燃添加剂包括磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、氟化亚磷酸盐/磷酸盐等，它们具有高阻燃、低污染、电化学稳定等特性。阻燃剂之所以能够有效抑制电解液的燃烧，其工作原理是自由基清除反应^[2]，当电池热失控时，含磷分子热分解产生含磷自由基（PO·等）， 它们可以清除由于副反应产生的氢和氢氧活性自由基从而降低起火和爆炸的危险性。值得注意的是，阻燃剂分解出含磷自由基的能力及在气相中具有阻燃作用自由基的含量直接影响阻燃效果。

相关链接：磷酸三甲酯、磷酸三苯酯

参考文献：

[1]LAGADEC M F, ZAHN R, WOOD V. Characterization and performance evaluation of lithium-ion battery separators[J]. Nature Energy, 2018, 4 (1): 16-25.

[2]LIU K, LIU W, QIU Y, et al. Electrospun core-shell microfiber separator with thermal-triggered flame-retardant properties for lithiumion batteries[J]. Science Advance, 2017, 3 (1): 1601978.

[3]陈晓霞，刘 凯，王保国,高安全性锂电池电解液研究与应用.[j]储 能 科 学 与 技 术,2020,2（9）：584-585