乙氧基(五氟)环三磷腈，简称PFPN，是一种在锂电池领域具有广泛应用前景的电解液添加剂。

PFPN的化学结构中含有磷腈环和乙氧基团，这种特殊结构使其具有优异的阻燃性能和电化学稳定性。PFPN是一种无色液体添加剂，在锂电池中，PFPN能够稳定存在，不易分解或变质。

图1.PFPN结构

PFPN作用不仅限于作为阻燃剂提高阻燃性能，其还能保护电极，减少电极与电解液的副反应。以下是作用机理说明：

PFPN阻燃剂的作用机理

1. 凝聚相阻燃（成炭作用）

磷元素的作用：在高温下分解生成磷酸、聚磷酸等酸性物质，催化聚合物脱水成炭，形成致密的炭层。该炭层隔绝氧气和热量，抑制可燃气体释放。

磷氮基团（Phosphazene）的作用：磷氮结构在高温下生成交联的含氮炭层（如N-P-O结构），增强炭层的热稳定性和机械强度。

2. 气相阻燃（自由基捕获）：

PFPN在高温下能产生氟和磷自由基，中断燃烧链反应氟，化合物分解时释放氟自由基（F·），捕捉燃烧链式反应中的活性自由基（如H·、HO·），中断燃烧反应；以及分解产生NH₃、N₂等不燃气体，稀释可燃气体浓度，降低燃烧强度。

3. 协同效应：

磷、氟、氮三种元素协同作用，形成“凝聚相成炭+气相抑燃”的双重屏障，显著提升阻燃效率。

PFPN保护电极作用机理：

1.PFPN的分子结构中含磷、氟、氮等元素，其高HOMO能级（-7.44 eV）使其在电解液中优先于常规溶剂（如EC、DMC）发生氧化分解，从而在电极表面形成保护层。

2.PFPN 可以与电解液中的锂盐（如 LiPF6）发生相互作用。这种相互作用可能会改变锂盐的分解途径和分解产物，使其更容易参与到电极表面的成膜反应中。如其生成含氟的化合物在电极表面的沉积有助于形成更稳定的膜。

三、实际应用与效果

1.提升电池性能：

添加PFPN的锂电池在循环性能、倍率性能、低温性能等方面均表现出显著提升。例如，添加一定比例的PFPN可以使电池在高倍率充放电下稳定循环，且电池的循环寿命和容量保持率均得到提高。

2.增强安全性：

PFPN的阻燃性能有效消除了锂电池的易燃性隐患，提高了电池的整体安全性。同时，PFPN还能提高电池的热稳定性，使电池在高温或短路等极端情况下也能保持稳定的性能。

综上所述，乙氧基(五氟)环三磷腈PFPN作为一种多功能的锂电池添加剂，在提高电池性能和安全性方面发挥着重要作用。随着锂电池技术的不断发展，PFPN有望在更多领域得到广泛应用。

文章来源：与锂时光

注：本站转载的文章大部分收集于互联网，文章版权归原作者及原出处所有。文中观点仅供分享交流，不代表本站立场以及对其内容负责，如涉及版权等问题，请您告知，我将及时处理。