不燃電解質(zhì)中阻燃劑的高含量會導(dǎo)致鋰離子電池（LIBs）的電化學(xué)性能惡化。此外，大多數(shù)不燃電解質(zhì)的火災(zāi)風(fēng)險研究集中在在扣式電池中，這無法揭示其真實性能。鑒于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)胡源研究員、宋磊教授、闞永春副研究員通過在電解質(zhì)中原位聚合磷酸三（丙烯酰氧乙基）酯（TAEP）和三甘醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA），設(shè)計了一種具有穩(wěn)定界面、低阻燃劑含量（7.5 wt.%）和磷固定的不燃凝膠聚合物電解質(zhì)（GPE）。所得GPE具有優(yōu)異的不燃性，在被火加熱>10秒后，仍未被點燃。并且石墨//GPE//Li的平均容量衰減率（0.008%）遠遠低于液態(tài)電解液（0.039%）。此外，作者還制備了基于GPE的軟包電池，其具有良好的柔性和出色的防火安全性。在100%的SOC下，1Ah柔性軟包電池沒有發(fā)生火災(zāi)，沒有熱失控，也沒有電解質(zhì)泄漏。軟包電池的高安全性機制也被揭示：首先，GPE熱降解產(chǎn)生的可燃熱解產(chǎn)物的量可通過形成含有P和F的炭而減少，其次，GPE的燃燒可通過阻燃分子的OH自由基猝滅作用而熄滅?？傊@項工作為設(shè)計高安全的鋰離子電池提供了指導(dǎo)原則。1. 這項工作通過TAEP和TEGDMA在電解質(zhì)中的原位聚合，設(shè)計了一種具有超低容量衰減和不燃性優(yōu)勢的GPE。2. 由于阻燃分子與GPE聚合物基體化學(xué)鍵合，避免了阻燃分子與電極之間副反應(yīng)引起的LIB容量衰減。與液態(tài)電解液（LE）相比，石墨//GPE//Li的循環(huán)穩(wěn)定性顯著提高。GPE-3的平均容量衰減率（0.008%）從第50次循環(huán)到第500次循環(huán)遠低于LE（0.039%）。3. 作者研究了基于1 Ah GPE-3的柔性軟包電池的電化學(xué)性能。結(jié)果，柔性軟包電池（graphite//GPE-3//LiFePO4）表現(xiàn)出優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性（平均容量衰減率僅為0.057%）和良好的柔性，經(jīng)過彎曲、纏繞、折疊、沖孔和剪切后仍能正常工作。4. 基于GPE-3的柔性軟包電池還具有出色的防火安全性。1Ah 100%SOC軟包電池?zé)o起火、無熱失控、無電解液泄漏。5. 進一步研究了GPE-3的熱解過程和阻燃機理。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202203006
來源：高分子科學(xué)前沿
