提升锂离子电池安全性的有效策略——使用不易燃型电解液

着火、爆炸等安全性问题制约着锂离子电池的向大型化、高能化方向的发展。锂离子电池的安全问题主要是由电极和电解液之间的化学反应引起的，锂离子电池由电极、隔膜、电解液组成，电解液被称为电池的“血液”，对于电池的性能至关重要。

除了向电解液中添加阻燃剂外，直接使用不易燃电解液是提升锂离子电池安全性的有效方法。一些室温离子液体（熔融盐）不仅不容易在电极上形成 SEI，而且还具有高的热稳定性、 不可燃性、不挥发性及与活性电极材料的反应热低等特点。其不可燃性能有效阻止电池着火，不挥发性则可阻止电池的爆炸，因此离子液体电解质成为研究的热点，本文将介绍几种高安全不易燃的电解液。

 Zhang 等 制 备 了 一 种 新 型 的 离 子 液 体（PYR₁₍₂₀₂₎TFSI），将其与DMC和LiTFSI混合后作为电解液表现出了高的导离子率，且具有很好的阻燃特性^[1]。

高浓度电解液中游离的溶剂分子较少，有利于电极表面形成钝化层而阻碍电解液与电极之间的副反应发生。因此，结合阻燃剂和高浓度盐的多功能电解液具有很大的用应前景^[2]。

Shiga 课题组使用不同磷酸三氟乙酯（TEEP）和双（氟磺酰基）酰胺锂（LiFSA）比例制备了不同电解液，并证明TEEP/LiFSA 摩尔比为2时的超浓电解液，磷酸分子中烷基的氟化反应对提高正负极活性材料的热稳定性非常有效，并且抑制了伴随烷基磷酸酯与石墨负极反应的气体和热量的释放，极大地提高了电池的安全性^[3]。

Feng 课题组使用氟代碳酸乙烯酯和二（2,2，2-三氟乙基）碳酸酯（TEEC）为溶剂、3.5 mol/L 的LiFSI为溶质的电解液。其具有不可燃性，将其用在硅基电极中，该电池表现出了较好的电化学性能及安全性^[4]。

相关链接：氟代碳酸乙烯酯（FEC）、二（2,2,2-三氟乙基）碳酸酯 （TFEC）

参考文献：

[1].ZHANG S, LI J, JIANG N, et al. Rational design of an ionic liquidbased electrolyte with high ionic conductivity towards safe lithium/lithium-ion batteries[J]. Chem. Asian J., 2019, 14 (16): 2810-2814.

[2].WANG J, YAMADA Y, SODEYAMA K, et al. Superconcentrated electrolytes for a high-voltage lithium-ion battery[J]. Nature Communication, 2016, 7: 12032.

[3].SHIGA T, KATO Y, KONDO H, et al. Self-extinguishing electrolytes using fluorinated alkyl phosphates for lithium batteries[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2017, 5 (10): 5156-5162.

[4].ZENG G, AN Y, XIONG S, FENG J. Nonflammable fluorinated carbonate electrolyte with high salt-to-solvent ratios enables stable silicon-based anode for next-generation lithium-ion batteries[J]. ACS Applied Material Interfaces, 2019, 11 (26): 23229-23235.