鋰離子電池——新電解液可使鋰離子電池高溫下繼續工作而不會起火

美國

SLAC

國家加速器實驗室和斯坦福大學的研究人員為鋰離子電池開發了一種不易燃的電解質，這種電解質可以使裝置在高溫下繼續工作而不會起火。

到目前為止，鋰離子電池中使用的易燃電解液已經導致一些電池在溫度升高過高

時停止工作

並起火。

在過去的

30

年中，研究人員開發了不可燃電解質，如聚合物電解質，這種電解質使用聚合物基質代替傳統的鹽溶劑溶液來移動離子。然而，這些更安全的替代品不像液體溶劑那樣有效地移動離子，因此它們的效能還沒有達到傳統電解質的水平。

為了設計研發

一種既能提供安全性又能提供效能的聚合物電解質

，

研究

小組決定儘可能多地將一種

叫作

LiFSI

的鋰鹽新增到

他們

設計和合成的聚合物基電解質中。

研究人員說：

“

我只是想看看我能增加多少，測試一下極限。

”

通常，聚合物基電解質重量的

50%

以下是鹽。研究人員將這個數字提高到

63%

，創造了有史以來最鹹的聚合物電解質之一。

與其他聚合物基電解質不同，這種電解質還含有易燃的溶劑分子。然而，在鋰離子電池的測試中，被稱為溶劑

錨定

不

可

燃電解質（

SAFE

）的整體電解質在高溫下被證明是不易燃的。

SAFE

之所以有效，是因為溶劑和鹽協同作用。溶劑分子有助於傳導離子，其效能與含有常規電解質的電池相當。但是，含有

SAFE

的電池不會像大多數鋰離子電池那樣在高溫下失效，而是在

25

-

100

℃

的溫度下繼續工作。

同時，大量新增的鹽充當溶劑分子的錨，防止它們蒸發和著火。

聚合物基電解質可以是固體或液體。重要的是，

SAFE

中的溶劑和鹽會使其聚合物基質增塑，使其成為粘稠液體，就像傳統電解質一樣。

根據研究人員的說法，與已經出現的其他不易燃電解質不同，粘性電解質可以適用於現有的商用鋰離子電池部件。

研究人員

認為，

SAFE

的一個應用可能是在電動汽車上。

研究人員

解釋說，如果電動汽車中的多個鋰離子電池靠得太近，它們會相互加熱，最終可能導致過熱和火災。但是，如果一輛電動汽車的電池充滿了

SAFE

這樣的電解質，在高溫下穩定，那麼它的電池就可以緊密地裝在一起，而不用擔心過熱。

除了降低火災風險外，這意味著冷卻系統佔用的空間更小，電池空間更大。更多的電池會增加整體能量密度，這意味著汽車在充電

間隔

時間

可以

更長。

研究人員說：

“

所以這不僅僅是一種安全效益，這種電解質還可以讓你裝更多的電池。

”

關於鋰電池，分享三本專著：

《

鋰離子電池製造工藝原理與應用

》，化學工業出版社，

2020

年出版。

鋰離子電池製造工藝原理與應用

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116

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《鋰電池基礎科學》，化學工業出版社，

2021

年出版。

正版 鋰電池基礎科學 化學工業出版社 正版

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198

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《鋰離子電池技術——研究進展與應用》，化學工業出版社，

2017

年出版。

鋰離子電池技術——研究進展與應用

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