安全问题成为目前锂离子电池主要关注问题,尤其是在日益增长的高能量密度储能器件的需求的情况下。尽管在电解质中添加阻燃剂(FRs)可以减少火灾危险,但这需要大量的阻燃剂,因而会严重降低电池的性能。
有鉴于此,斯坦福大学崔屹教授报道了通过在商用电池隔膜上涂覆一种不溶于电解质的FR来平衡阻燃和电化学性能,开发出一种具有相当高的FR,电化学稳定性的新型复合隔膜。
文章要点
1)研究人员选择了两种材料进行双管齐下,通过卤素自由基清除机制来阻止电池着火,并与浓SbBr3烟气结合以通过排除氧气来熄灭火焰。所需的阻燃剂量可以限制在对电化学性能影响很小的超薄涂层(4 μm)内。
2)在软包电池测试中,所开发的复合隔膜具有比传统聚烯烃隔膜高四倍的阻燃性。此外,这种复合隔膜可以容易地大规模制造以用于工业应用。
3)研究人员组装了高能量密度电池(2Ah),以演示复合隔膜的结垢情况,并通过钉穿试验确认了其优异的安全性能。
参考文献
Lien-Yang Chou, et al, Electrolyte-Resistant Dual Materials for the Synergistic Safety Enhancement of Lithium-Ion Batteries, Nano Lett., 2021
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c04568
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04568