许武AEM：新发现！不燃安全电解液可能并不安全！

人们普遍认为，液态电解液的可燃性是决定锂离子电池（LIB）安全性最重要的因素之一。

太平洋西北国家实验室许武等设计了一种由LiFSI、TMP_a、TTFEP_i组成的完全不燃局域高浓度电解液（DFR），并将其用于石墨||LiFePO₄（Gr||LFP）电池，以评估其安全性。

图1 不同电解液的电化学性能

正如预期的，对于DFR电解液实现了局域高浓度电解液的独特溶剂化结构，并且在石墨电极上形成了有效的SEI。因此，采用DFR电解液的Gr||LFP电池在循环性能方面实现了与常规电解液相当的循环寿命。然而，与传统的理解相反，这种完全不燃的电解液在电池级别的安全性能评估中并不优于基准电解液。采用DFR-E的18650型Gr||LFP电池在针刺和过热试验中发生电池破裂，工作温度记录表明，DFR-E在恶劣条件下与带电电极材料会发生反应。因此，对比DSC测试进一步表明，LiFSI是采用DFR-E的电池安全性能较差的主要原因。

图2 电解液的可燃性分析

这项工作传递了一个清醒的信息，即电解液的不可燃性不一定是与电池安全性能提高有关的最有影响的参数。在影响锂离子电池安全性能的因素中，电解液和带电电极之间的反应性超过了本体电解液的可燃性。对于未来的安全电解液开发，应记住，在电解液上实现不可燃性只是提高LIB安全性能的起点，而不是终点。必须对电池级进行安全评估，例如过热、过充、针刺等。

图3 电池级安全性测试

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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