ACS Energy Letters：基于不燃凝胶聚合物电解质的高性能锂离子电池

随着电动汽车（EV）市场的迅速扩大和对更高能量密度的需求，锂离子电池（LIB）的安全问题已成为当务之急。为减少潜在的安全隐患，有必要为锂离子电池配备不可燃材料，以消除和抑制可燃性。

图1. 电解质设计

蔚山科学技术院Hyun-Kon Song、韩国能源研究所Tae-Hee Kim等提出了一种凝胶聚合物电解质（GPE），通过阻断引发热失控并最终引发火灾的自由基引发的链式反应来实现锂离子电池（LIBs）的不燃性。构成这种不燃GPE的聚合物具有以下特点：（1）可溶于碳酸酯电解液；（2）在常用的锂盐如LiPF₆的存在下可交联；（3）在电解液中只需2 wt %即可凝胶化；（4）通过其功能侧链清除自由基。

图2. 电解质的燃烧性研究

实验显示，采用传统方法组装电池后，含有该聚合物的电解质在电池内热凝胶化。结果，含有GPE的锂离子电池可抵御外部热冲击和机械冲击，同时不影响电池性能。固含量仅为2%的GPE具有较高的锂离子传输数和等同于液态电解液的离子电导率，并形成了稳定的固体电解质界面层，从而提高了电池在正常工作条件下的性能。

图3. NCM811||石墨电池的性能

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

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