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由于NMC811|Gr-SiO電池在當前商用鋰離子電池中能量密度最高，因而引起了學術界和工業研究的極大興趣。然而，具有較高能量密度的電極材料通常具有較低的熱穩定性，導致以熱失控（TR）為特征的嚴重安全隱患。

?歐陽明高/馮旭寧/馬壯Adv. Sci.: 局部高濃電解液提高實用軟包電池安全性！

在此，清華大學歐陽明高院士、馮旭寧及北京理工大學馬壯教授等人研究了采用不易燃局部高濃度電解液（LHCE，1.0 M LiFSI/FEC:TEP:BTFE=10:20:70）的實用軟包高能NMC811|Gr-SiO電池的安全特性，該電池可有效穩定高工作電壓下的NMC811正極和SiO負極界面。需要注意的是，即使使用不可燃的電解液，電池仍然會觸發TR和燃燒，但可有效提高本征安全性。

具體而言，作者使用加速量熱法（ARC）評估了實用軟包NMC811|Gr-SiO電池的安全特性。結果表明，具有參比電解液的電池呈現出123.1 °C的自生熱溫度T₁，然后在221.6 °C時觸發TR（T₂），Δt_TR時間僅為3.51×10⁴ s。而具有不可燃LHCE的實用軟包電池可將T₁有效提高4.4 °C，T₂提高47.3 °C，最高TR溫度T₃降低71.8 °C，并延長Δt_TR時間約8小時。

圖1. 實用軟包高能NMC811|Gr-SiO電池的安全特性

令人驚訝的是，具有LHCE的實用軟包電池在140 °C左右會出現微弱的自放電，這可有效降低電池在TR之前的能量。由于這種獨特的特性，以T₂、T₃和Δt_TR為代表的本質安全參數可大大改善。此外，橫向加熱實驗表明，不易燃的LHCE 可將TR觸發溫度提高115.7 ℃，并將TR的最高溫度降低108.8 ℃。

同時，具有不可燃LHCE的電池表現出優異的高電壓循環穩定性，這歸因于形成了堅固的富含無機物的電極-電解質界面（EEI，包括負極-電解質界面和正極-電解質界面）。控制電解液的鹽/溶劑化學可使NMC811正極和Gr-SiO負極上的無機EEI更加穩定，因此有助于進一步抑制正極相變和電極/電解液寄生反應。據作者所知，這是迄今為止第一份關于LHCE用于實用軟包電池的安全特性的報道。總之，這項研究代表了朝著實用的高能量和高安全電池向前邁出的關鍵一步。

圖2. 實用軟包高能NMC811|Gr-SiO電池的點火特性

Thermal Runaway of Nonflammable Localized High-Concentration Electrolytes for Practical LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂|Graphite-SiO Pouch Cells, Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202204059

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