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?ACS Energy Letters：基于不燃凝膠聚合物電解質(zhì)的高性能鋰離子電池

隨著電動(dòng)汽車(chē)（EV）市場(chǎng)的迅速擴(kuò)大和對(duì)更高能量密度的需求，鋰離子電池（LIB）的安全問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急。為減少潛在的安全隱患，有必要為鋰離子電池配備不可燃材料，以消除和抑制可燃性。

圖1. 電解質(zhì)設(shè)計(jì)

蔚山科學(xué)技術(shù)院Hyun-Kon Song、韓國(guó)能源研究所Tae-Hee Kim等提出了一種凝膠聚合物電解質(zhì)（GPE），通過(guò)阻斷引發(fā)熱失控并最終引發(fā)火災(zāi)的自由基引發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子電池（LIBs）的不燃性。構(gòu)成這種不燃GPE的聚合物具有以下特點(diǎn)：（1）可溶于碳酸酯電解液；（2）在常用的鋰鹽如LiPF₆的存在下可交聯(lián)；（3）在電解液中只需2 wt %即可凝膠化；（4）通過(guò)其功能側(cè)鏈清除自由基。

圖2. 電解質(zhì)的燃燒性研究

實(shí)驗(yàn)顯示，采用傳統(tǒng)方法組裝電池后，含有該聚合物的電解質(zhì)在電池內(nèi)熱凝膠化。結(jié)果，含有GPE的鋰離子電池可抵御外部熱沖擊和機(jī)械沖擊，同時(shí)不影響電池性能。固含量?jī)H為2%的GPE具有較高的鋰離子傳輸數(shù)和等同于液態(tài)電解液的離子電導(dǎo)率，并形成了穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面層，從而提高了電池在正常工作條件下的性能。

圖3. NCM811||石墨電池的性能

Fire-Inhibiting Nonflammable Gel Polymer Electrolyte for Lithium-Ion Batteries. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01128

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