開發不易燃有機電解質被認為是解決可充電鋰電池安全問題最有價值的策略之一。然而，由于測量條件不一致和缺乏基本參考體系，對電解質安全性進行定量和精確的評估仍然具有挑戰性。

在此，中國科學院化學研究所郭玉國教授，武漢理工大學Li Kaiyuan教授、尤雅教授等人通過錐形量熱法表征各種類型的單溶劑電解質的熱化學，對有機電解質的安全性進行了基準研究，并從總熱釋放（THR）、最大放熱速率（MHRR）、點火時間（TTI）和自熄時間（SET）等多個方面對其安全性進行了評價。

結果表明本質安全型有機電解質應同時具有低THR、低MHRR、長TTI和短SET等特點。從熱化學的角度來看，多氟化物和磷酸鹽（TMP, DMMP）是不可燃溶劑和阻燃添加劑的最佳選擇。

電解質中引入磷酸鹽對低沸點溶劑電解質的TTI沒有明顯改善，但對高沸點電解質可同時降低THR、MHRR和SET，進一步明顯提高TTI，從而提高整體安全性。

圖1. 燃燒過程中THR和MHRR隨時間變化以及TTI和SET參數的示意圖以及各種溶劑和電解質的MHRR與THR。

因此，將不易燃溶劑與高沸點溶劑（如EC、PC、SUL、ADN和DMSO）相結合的“雞尾酒”療法將是理想的選擇。此外，雖然磷酸鹽對低沸點溶劑電解質的TTI影響不大，但其他三個參數均有明顯改善，說明從綜合角度評價電解質的安全性具有重要意義。

此外，硅負極可以阻斷鏈式反應，在燃燒過程中，VTMS和VTES的沸點較低，容易著火。而其他沸點較低的溶劑，如酰胺類（DMF、DMAc）、醚類（Trig、DIG、THF、2Me-THF）、AN、BN等溶劑不適合作為主溶劑或大比例共溶劑。

總的來說，該工作為評估電解質的安全性提供了新的見解，揭示了磷酸鹽對電解質產生的具體影響，并為先進鋰電池的高安全有機電解質提供了全面的設計原則。

圖2. 磷酸鹽對酯類和醚類溶劑可燃性的影響

Benchmarking the Safety Performance of Organic Electrolytes for Rechargeable Lithium Batteries: A Thermochemical Perspective，ACS Energy Letters 2023 DOI：10.1021/acsenergylett.2c02683