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人們普遍認(rèn)為，液態(tài)電解液的可燃性是決定鋰離子電池（LIB）安全性最重要的因素之一。

太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室許武等設(shè)計(jì)了一種由LiFSI、TMP_a、TTFEP_i組成的完全不燃局域高濃度電解液（DFR），并將其用于石墨||LiFePO₄（Gr||LFP）電池，以評(píng)估其安全性。

圖1 不同電解液的電化學(xué)性能

正如預(yù)期的，對(duì)于DFR電解液實(shí)現(xiàn)了局域高濃度電解液的獨(dú)特溶劑化結(jié)構(gòu)，并且在石墨電極上形成了有效的SEI。因此，采用DFR電解液的Gr||LFP電池在循環(huán)性能方面實(shí)現(xiàn)了與常規(guī)電解液相當(dāng)?shù)难h(huán)壽命。然而，與傳統(tǒng)的理解相反，這種完全不燃的電解液在電池級(jí)別的安全性能評(píng)估中并不優(yōu)于基準(zhǔn)電解液。采用DFR-E的18650型Gr||LFP電池在針刺和過熱試驗(yàn)中發(fā)生電池破裂，工作溫度記錄表明，DFR-E在惡劣條件下與帶電電極材料會(huì)發(fā)生反應(yīng)。因此，對(duì)比DSC測(cè)試進(jìn)一步表明，LiFSI是采用DFR-E的電池安全性能較差的主要原因。

圖2 電解液的可燃性分析

這項(xiàng)工作傳遞了一個(gè)清醒的信息，即電解液的不可燃性不一定是與電池安全性能提高有關(guān)的最有影響的參數(shù)。在影響鋰離子電池安全性能的因素中，電解液和帶電電極之間的反應(yīng)性超過了本體電解液的可燃性。對(duì)于未來的安全電解液開發(fā)，應(yīng)記住，在電解液上實(shí)現(xiàn)不可燃性只是提高LIB安全性能的起點(diǎn)，而不是終點(diǎn)。必須對(duì)電池級(jí)進(jìn)行安全評(píng)估，例如過熱、過充、針刺等。

圖3 電池級(jí)安全性測(cè)試

Is Nonflammability of Electrolyte Overrated in the Overall Safety Performance of Lithium Ion Batteries? A Sobering Revelation from a Completely Nonflammable Electrolyte. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202203144

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