重磅ACS AMI：100℃下高温高安全液态锂电池
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2025-02-19
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重磅 ACS AMI：100℃下高温高安全液态锂电池
第一作者：Xinsheng Wu
通讯作者：Jay. F. Whitacre
通讯单位：卡内基梅隆大学
【研究背景】
由于锂离子电池成本的大幅下降，电动汽车的数量近年来有了显著的增长。同时 ，
消费者要求电池组具有更高的能量密度和安全性。目前，大多数商用锂电池使用
低沸点和低闪点的有机电解液，使得电池不仅在高温下性能
更差，而且在滥用条件下存在热失控的高风险。高能可充电电池在许多需要在极
端环境下连续运行的工业应用中也有很高的需求，比如采矿业。为了解决这些问
题，人们一直在努力寻找新的电解液系统，例如高安全性的非可燃电解液可以支
持电池在极端条件下工作。然而，对于电池在 以上极端温度下的性能，人
们仍然缺乏了解。目前，许多研究都集中在使用高浓度或高氟化电解液，这两种
电解质的商业化成本很高，也很难大规模制造。此外，具有不可燃性质的固态电
解质被认为是锂离子电池行业的终极目标，但在它们的成本、离子电导率和电极
兼容性方面仍然存在很大的挑战。因此，需要低成本、高稳定性、高性能的先进
电解液来满足高温电池的需求。
在高温下工作的电池通常比在低温下工作的电池经历更快的容量衰减，主要原因
包括电解液挥发，固体电解质界面和正极电解质界面层分解和正极失
效。此外，正极活性材料在高温下容量迅速衰减。随着温度的升高，自放电严重 ，
过渡金属离子的溶解问题。过渡金属溶解溶出加剧，催化电解液分解，最终导致
电池在更高温度下完全失效。为了提高电池的高温性能，必须有一个更好的电解
质体系，具有更高的沸点和更高的稳定性，这可以帮助我们了解电池在更高温度
下的失效机制，并使电池更安全的应用。
【成果简介】
在本研究中，卡内基梅隆大学的 Jay. F. Whitacre 教 授 使用三乙酸甘油
作为一种新型阻燃高温电解液溶剂。 具有高沸点和高闪点
，以及与锂金属优异的兼容性，使其有望成为高安全性的电解液溶剂。
作者以 、 和 为共溶剂， 和 为锂盐，配制了高温电
解液。据报道， 和 在氧化还原过程中能够在正负极界面形成稳定的
钝化层，因此使用 和 可以建立坚固的 层，防止负极侧的
枝晶形成和正极侧在高温下的结构的失效。作者为突出所设计电解液的优势，使
用 ! 、 "
!和商用电解质 #$ !三
种电解液作同步对比测试。搭配%、# 和氟化碳x三种正极材料，
在 下验证了电池的性能。结果显示，在极端温度下，电池性能
得到改善，安全性增强。相关研究成果以“&'()*+&*,()-,-),.)/&,0)
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,--)*'9为题发表在国际顶级 ACS Appl. Mater. Interfaces上。
【核心内容】
图1.:、 和 三种不同电解液的物理化学性质。
为了评估电解质在高温下的稳定性，对纯、 和 电解质进行了 。
图, 表明，在 ;之前， 和 电解质没有出现任何放热或吸热反应峰。
然而， 电解质在 时表现出很强的吸热峰，这可以归因于电解质的蒸发。
图< 显示了 电解质、纯 和纯 的1 光谱，加入 锂盐后，
1 光谱峰无明显变化，这表明电解质成分不会发生自发反应，保持稳定。通过
摘要：
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重磅ACSAMI：100℃下高温高安全液态锂电池第一作者：XinshengWu通讯作者：Jay.F.Whitacre通讯单位：卡内基梅隆大学【研究背景】由于锂离子电池成本的大幅下降，电动汽车的数量近年来有了显著的增长。同时，消费者要求电池组具有更高的能量密度和安全性。目前，大多数商用锂电池使用低沸点(
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