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鋰金屬電池（LMBs）因高的能量密度（大于 350 Wh/kg）而備受關注。但其安全性仍是阻礙實際應用的關鍵問題。LMBs的安全隱患主要源于鋰枝晶的生長和液態有機電解質的易燃性，以及濫用條件極易導致的熱失控（TR）問題。因此，除了調控鋰枝晶的形成和降低電解液的易燃性之外，抑制鋰金屬電池熱失控的關鍵策略還取決于降低電解液與鋰金屬之間反應性。

在此，華中科技大學謝佳、曾子琪等人發現硅酸四乙酯（TEOS）在高溫下（≥80 ℃）能被金屬鋰觸發進行縮聚反應形成熱穩定聚硅氧烷網絡。作者結合乙氧基五氟環三磷腈（PFPN）的不燃特性設計了一種可鈍化活性鋰且不燃的電解液(TEOS/PFPN)。

結果顯示，使用該電解液的Li | NCM712軟包電池能夠輕松通過針刺測試。更重要的是TEOS/PFPN可以將熱失控觸發溫度（Ttr）從160.4提高到252.7 ℃，同時將熱失控最高溫度從1188.7降低到723.0 °C。

圖1. 使用TEOS/PFPN 的全電池性能

總之，該工作提出活性鋰鈍化型電解液在延遲鋰金屬電池熱失控方面的優異表現以及其與鋰金屬負極和三元正極保持良好兼容性。這兩者可為熱失控預警提供更充足的時間。此外，該電解液具有的不可燃性，可有效防止火災蔓延。因此，該項研究成果為鋰金屬電池安全電解液的設計開辟了新途徑，將對高安全鋰金屬電池領域的發展產生推動作用。

圖2. 采用不同電解液軟包電池的安全測試

Constructing thermo-responsive polysiloxane shields via lithium initiation to inhibit thermal runaway of lithium metal batteries, Energy Storage Materials 2024 DOI: 10.1016/j.ensm.2024.103499

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華科?EnSM：熱響應聚硅氧烷屏蔽層抑制鋰金屬電池熱失控

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