欧阳明高/冯旭宁/马壮Adv. Sci.: 局部高浓电解液提高实用软包电池安全性！

由于NMC811|Gr-SiO电池在当前商用锂离子电池中能量密度最高，因而引起了学术界和工业研究的极大兴趣。然而，具有较高能量密度的电极材料通常具有较低的热稳定性，导致以热失控（TR）为特征的严重安全隐患。

在此，清华大学欧阳明高院士、冯旭宁及北京理工大学马壮教授等人研究了采用不易燃局部高浓度电解液（LHCE，1.0 M LiFSI/FEC:TEP:BTFE=10:20:70）的实用软包高能NMC811|Gr-SiO电池的安全特性，该电池可有效稳定高工作电压下的NMC811正极和SiO负极界面。需要注意的是，即使使用不可燃的电解液，电池仍然会触发TR和燃烧，但可有效提高本征安全性。

具体而言，作者使用加速量热法（ARC）评估了实用软包NMC811|Gr-SiO电池的安全特性。结果表明，具有参比电解液的电池呈现出123.1 °C的自生热温度T₁，然后在221.6 °C时触发TR（T₂），Δt_TR时间仅为3.51×10⁴ s。而具有不可燃LHCE的实用软包电池可将T₁有效提高4.4 °C，T₂提高47.3 °C，最高TR温度T₃降低71.8 °C，并延长Δt_TR时间约8小时。

图1. 实用软包高能NMC811|Gr-SiO电池的安全特性

令人惊讶的是，具有LHCE的实用软包电池在140 °C左右会出现微弱的自放电，这可有效降低电池在TR之前的能量。由于这种独特的特性，以T₂、T₃和Δt_TR为代表的本质安全参数可大大改善。此外，横向加热实验表明，不易燃的LHCE 可将TR触发温度提高115.7 ℃，并将TR的最高温度降低108.8 ℃。

同时，具有不可燃LHCE的电池表现出优异的高电压循环稳定性，这归因于形成了坚固的富含无机物的电极-电解质界面（EEI，包括负极-电解质界面和正极-电解质界面）。控制电解液的盐/溶剂化学可使NMC811正极和Gr-SiO负极上的无机EEI更加稳定，因此有助于进一步抑制正极相变和电极/电解液寄生反应。据作者所知，这是迄今为止第一份关于LHCE用于实用软包电池的安全特性的报道。总之，这项研究代表了朝着实用的高能量和高安全电池向前迈出的关键一步。

图2. 实用软包高能NMC811|Gr-SiO电池的点火特性

Thermal Runaway of Nonflammable Localized High-Concentration Electrolytes for Practical LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂|Graphite-SiO Pouch Cells, Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202204059

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