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鋰離子電池安全新突破:新TFEP電解液大幅降低起火風險

鉅大LARGE  |  點擊量:1436次  |  2020年04月04日  

鋰離子電池被廣泛應用于電動汽車、智能手機等方方面面,在追求更高性能的同時廠商也非常重視電池安全。近日,日本科學家提出了全新電解液成分,能夠在更高電壓下提高電池的安全性。


這項研究是由東京大學(UT)的科學團隊展開的,他們的研究重點是電池的電解質部分。該解決方法可以在充電和放電時在電池的電極之間來回攜帶鋰離子,并且通過替換主流電池中所使用的溶劑,實現(xiàn)安全、高度穩(wěn)定的操作和高壓,性能優(yōu)于大多數(shù)現(xiàn)有鋰離子電池。


東京大學研究人員山田敦雄教授表示:“電池的電壓重要受到電解質材料的限制。當前鋰離子電池中的電解質溶劑依然使用1990年代初剛剛商業(yè)化所使用的溶劑。因此我們找到了改進的方法。我們的新型氟化環(huán)狀磷酸鹽溶劑(TFEP)電解質大大改進了現(xiàn)有的碳酸亞乙酯(EC)?!?/p>

據(jù)了解,該團隊通過融合常規(guī)電解質溶劑EC和阻燃劑的化學結構來設計其環(huán)狀磷酸鹽基電解質。這供應了兩個分子的磷酸鹽特性,包括溶劑的耐高壓性和阻燃劑的不易燃性,從而最大程度地降低了鋰離子電池起火的風險。


在合成電解質時,研究人員發(fā)現(xiàn)最有效的配方在TFEP / 2,2,2-三氟乙基甲基碳酸酯中含有0.95 M LiN(SO2F)2。這種特定的成分能夠合成具有非燃性和自熄滅時間為零的電解液,并能使石墨負極和高壓LiNi0.5Mn1.5O4正極穩(wěn)定運行。


山田教授說:“出乎意料的是,新的電解質溶劑可以將電池電壓從當前的3.8 V新增到4.6 V,還可以延長電池壽命。”


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