斯坦福大学开发不易燃锂离子电池电解质

电动悟空摘录 锂离子电池广泛应用于电动汽车等领域。然而，当温度过高时，这些电池可能会停止工作并着火。这是因为电池内的电解质在一定程度上是易燃的。据外媒报道，斯坦福大学（Stanford University）与SLAC国家加速器实验室（SLAC National Accelerator Laboratory）研究人员共同开发了一种不易燃的锂离子电池电解质。使用这种电解质的电池可以在高温下继续工作而不着火。

(图片来源:SLAC实验室）

传统的锂离子电池电解质是由溶解在液体有机溶剂(如乙醚或碳酸盐)中的锂盐制成的。这种溶剂可以促进锂离子的传输，但也有一定的火灾风险。在过去的30年里，研究人员开发了各种不易燃电解质，如聚合物电解质，使用聚合物基质而不是经典的盐溶剂溶液来传输离子。虽然这些替代品具有很高的安全性，但它们不能像液体溶剂那样有效地传输离子，也不能达到传统电解质的性能水平。

该团队希望生产基于聚合物的电解质，同时提供安全性和性能。因此，斯坦福大学的研究生Rachel Z Huang决定尽可能多地添加聚合物基电解质LiFSI锂盐。这种聚合物基电解质是斯坦福大学的博士后学者Jian-Cheng Lai设计与合成。

研究人员测试添加量的极限。通常，基于聚合物的电解质中盐的重量不超过50%。Huang将这一数字提高到63%，创造了据说是有史以来含盐量最高的聚合物电解质之一。

与其他聚合物基电解质不同，该电解质还含有易燃溶剂分子。然而，在锂离子电池的测试过程中，这被称为溶剂锚定不易燃电解质（SAFE）高温下整体电解质不易燃。

SAFE由于溶剂和盐的协同作用，它起作用。在使用中SAFE在电池中，溶剂分子有助于传导离子，其性能可与使用传统电解质的电池相媲美。但这种电池可以是77–在212华氏度的温度范围内继续运行，而不像大多数锂离子电池那样在高温下容易退化。由于添加了大量的盐作为溶剂分子的锚，它可以防止蒸发和着火。

研究人员表示，这一新发现为聚合物基电解质设计提出了一种新的思维方式。对于未来高能密度和安全性电池的开发具有重要意义。

粘性电解质

聚合物基电解质可以是固体或液体。值得一提的是，SAFE溶剂和盐可以塑化聚合物基体，成为像传统电解质一样粘稠的液体。

这种粘性电解质与现有市场上销售的锂离子电池部件不同。例如，固态陶瓷电解质必须使用特殊设计的电极，因此生产成本较高。Huang说：是的SAFE，无需更改任何制造设置。当然，如果使用了以前的生产过程SAFE，为了适应生产线，需要优化电解质，但工作量远低于其他任何系统。

SAFE可应用于电动汽车等领域。在电动汽车中，如果多个锂离子电池太近，可能会相互加热，最终导致过热和火灾。但是，如果在电动汽车的电池中使用，就像SAFE这样，以在高温下保持稳定的电解质，电池可以紧密包装在一起，不用担心过热。除了降低火灾风险外，还可以减少冷却系统占用的空间，使电池有更多的空间。增加电池数量可以提高整体能量密度，使车辆单次充电行驶时间更长。