鋰離子電池阻燃電解液添加劑研究進展

劉煥蓉,鄒稼軒,呂源,李玉倩,孟紹良,陳曦,王文舉

(南京理工大學能源與動力工程學院,南京 210094)

進入工業社會以來,煤炭、石油等不可再生能源消耗規模不斷增長,能源枯竭和環境保護問題逐漸嚴峻,使用新型清潔能源及高效儲能體系得到國際社會的普遍認可,開發具有高能量密度且環保無污染的新能源成為各國重要的戰略目標之一[1]。鋰離子電池自商業化以來,就以其高能量密度、高工作電壓平臺、無記憶效應、低自放電率等優勢迅速占領了手機、筆記本電腦、攝像機等便攜式電子設備領域[2]。此外,鋰離子電池在電動汽車、無人機等的應用也越發廣泛,這對于改善能源短缺問題、降低環境污染具有重要意義。鋰離子電池是一種將電能與化學能相互轉換的電化學儲能器件,通過鋰離子與電子在電極材料中的嵌入與脫出實現能量的傳遞與轉換[3]。如今對高能量密度的儲能體系的要求愈加強烈,對鋰離子電池的發展帶來了前所未有的挑戰與機遇,開發具有更高能量密度的鋰離子電池是未來的研究趨勢。

然而,隨著鋰離子電池應用規模的不斷拓展,以及對于能量密度要求的不斷提高,鋰離子電池的安全性能得到越來越多的關注,不合理使用所導致的電池燃燒、爆炸給鋰離子電池的進一步推廣造成了阻礙。電池熱失控與電解液聯系緊密,由于鋰離子電解液主要由具有低閃點、易燃的有機溶劑(如碳酸乙酯(EC)、碳酸丙烯(PC)、碳酸乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)等)和熱不穩定的鋰鹽(如LiPF6)組成[4-5],因此,當電池內部溫度由于濫用或沖擊等原因升高時,容易造成有機溶劑分解,進而加劇溫度升高,最終導致熱失控。……