中國儲能網(wǎng)訊：隨著電動汽車與儲能電站的發(fā)展，鋰金屬電池雖有望突破500Wh/kg的能量密度極限，卻面臨嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。高鎳正極在200℃時即分解釋放氧氣，金屬鋰負(fù)極與電解液反應(yīng)生成氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w，正負(fù)極氣體在密閉空間相遇易觸發(fā)劇烈反應(yīng)，導(dǎo)致電池?zé)崾Э厣踔帘āＲ虼?，開發(fā)兼顧高能量與高安全的電池技術(shù)成為行業(yè)的迫切需求。
近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員白春禮、郭玉國與副研究員張瑩，基于前期電池?zé)岚踩珯C(jī)制和聚合物電解質(zhì)設(shè)計的研究成果，提出“阻燃界面用于智能氣體管理”設(shè)計策略。該團(tuán)隊在正極內(nèi)部構(gòu)建阻燃界面(FRI)，通過溫度響應(yīng)機(jī)制實現(xiàn)雙重防護(hù)：當(dāng)電芯溫度升至100℃時，F(xiàn)RIs釋放含磷自由基并遷移至負(fù)極表面，猝滅電解液熱解產(chǎn)生的H·、CH·等活性基團(tuán)，使可燃?xì)怏w生成量下降63%，同時抑制正極49%的氧氣釋放，從源頭切斷爆炸反應(yīng)鏈。
進(jìn)一步，在熱濫用測試中，研究實現(xiàn)0.6Ah鋰金屬軟包電芯零爆炸。在0.6Ah鋰金屬軟包電芯的熱安全測試中，該策略展現(xiàn)出優(yōu)異的防護(hù)效果：熱失控峰值溫度從1038℃降至220℃，實現(xiàn)電芯零熱失控。氣相色譜-質(zhì)譜分析證實，電芯內(nèi)部整體產(chǎn)氣量減少63%，其中可燃?xì)怏w占比由62%降至19%，緩解了電池內(nèi)部壓力積聚，并降低了電池爆炸風(fēng)險。
上述研究為開發(fā)高比能、高安全的電池技術(shù)提供了新思路。
