隨著社會的發(fā)展和進步，人們?nèi)粘Ｉ顚Ω吣芰棵芏蠕囯x子電池的依賴程度越來越高。但近年來，涉及到鋰離子電池燃燒和爆炸的安全事件頻發(fā)，提高鋰離子電池安全性成為科研的重點和熱點。在鋰電池安全性上，具有可燃性的聚烯烴類隔膜（也易熱收縮造成電池短路）和液態(tài)有機電解質(zhì)是商品鋰離子電池中最大的安全隱患。因此，開發(fā)新型阻燃耐熱收縮隔膜和阻燃型液態(tài)有機電解質(zhì)是大幅提升鋰離子電池安全性的重要途徑。
近年來，依托青島能源所建設(shè)的青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院（簡稱“青島儲能院”）自主開發(fā)出阻燃型耐熱收縮的芳綸(Solid State Ionics, 2013, 245-246, 49-55)、生物質(zhì)纖維素基復(fù)合隔膜(Scientific reports, 2014, 4, 3935; Journal of The Electrochemical Society, 2015, 162, A834-A838)、聚芳砜酰胺(Journal of the Electrochemical Society, 2014, 161, A1032-A1038)、聚酰亞胺(Nano Energy, 2014, 10, 277-287)等系列隔膜材料，為高安全性鋰離子電池的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子電池單體容量也變的越來越大（通常大于10Ah），需要進一步采用阻燃型液態(tài)有機電解質(zhì)來保證電池在嚴苛使用條件下（過充、過熱或在極端外力情形（擠壓、針刺））不會起火燃燒和爆炸。但是在目前商品液態(tài)電解質(zhì)中常用的磷酸酯類阻燃添加劑用量大（通常大于20%，質(zhì)量分數(shù)）且會嚴重惡化鋰離子電池的性能?；诖朔N現(xiàn)狀，近日，青島儲能院開發(fā)出兩大類對鋰離子電池性能影響非常小的阻燃添加劑，即環(huán)三磷腈類(乙氧基五氟環(huán)三磷腈、苯氧基五氟環(huán)三磷腈、六烯丙胺基環(huán)三磷腈等)和磷基低聚物(Journal of The Electrochemical Society, 2017, 164, A1559-A1563)。受傳統(tǒng)中醫(yī)藥方和西醫(yī)“藥物協(xié)同聯(lián)用”思想的啟發(fā)，青島儲能院進一步發(fā)展了“功能添加劑協(xié)同聯(lián)用”策略(Energy Technology 2017, 5, 1979-1989)，成功地將乙氧基五氟環(huán)三磷腈應(yīng)用在下一代高能量密度高電壓LiNi0.5Mn1.5O4/石墨鋰離子電池體系中（見插圖1），相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際期刊Advanced Energy Materials (Adv. Energy Mater. 2017, DOI: 10.1002/aenm.201701398). 近期，青島儲能院還將環(huán)三磷腈類阻燃劑應(yīng)用于48 Ah的大容量三元材料動力鋰電池中，能夠大幅提高電池的安全性能（針刺，擠壓，熱沖擊和熱擴散測試），滿足動力鋰離子電池國家安全標準，同時對電池的電化學(xué)性能影響較小（見插圖2）。
以上工作得到中國科學(xué)院納米先導(dǎo)專項、青島市儲能行業(yè)科學(xué)研究智庫聯(lián)合基金和青島能源所“135”項目、國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金的大力支持。（文/圖 崔光磊 許高潔）
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