在我们依赖技术的社会中，我们的设备(包括手机和笔记本电脑)的移动性、可靠性和安全性至关重要。同样重要的是我们能够轻松地为这些设备充电和充电，以便在我们需要时可以使用它们。为此，我们使用可充电电池，特别是锂离子电池 (LIB)。它们为我们提供了所需的行动自由和连通性。随着社会需求的发展，我们的技术也在不断发展，支持我们使用这项技术的电池也必须不断发展。关于锂离子电池最紧迫的问题之一是其安全性。尽管很少见，但电化学系统不稳定会导致爆炸和火灾问题。“因此，迫切需要开发能够提供更高能量密度、更长循环寿命和更高安全性的锂离子电池，”该论文的通讯作者、中国北京理工大学教授白英说。
北京科学家一直在研究在锂离子电池的砜基电解液中使用添加剂来提高其性能。他们发现，通过添加三苯基氧化膦(TPPO)，“TPPO提高了电解液的热稳定性，这对于推动锂离子电池的发展具有重要的工业价值和TPPO作为添加剂的基础意义。”论文通讯作者、北京理工大学教授。
他们的研究结果将于 1 月 30 日发表在Energy Materials and Devices上。
当锂离子电池放电时，锂离子从阳极(电流进入电池的电极)移动，通过电解质，穿过隔膜到达阴极(电流离开蓄电池的地方)，为电池提供能量。设备。充电时路径相反。“在电池的组成中，锂离子电池中使用的非水电解质在确定循环寿命、功率密度和效率等关键性能参数方面发挥着至关重要的作用，”白英说。功率密度是单位体积存储功率的衡量标准，循环寿命是电池在开始减少其可容纳电量百分比之前可以经历的充电/放电循环次数。
目前使用的电解质溶液在循环稳定性、热稳定性和安全性方面存在一些问题。他们没有完全改变电解质溶液，而是选择测试在电解质中使用添加剂TPPO，以提高整个电池的性能。
测试发现 TPPO 具有几个重要的特性。“首先，它降低了砜电解质的燃点;其次，它选择性地形成稳定的钝化膜，增强了砜电解质与电极材料之间的界面稳定性。” 当 TPPO 分解并覆盖阴极时，会形成钝化膜，使其更耐磨损，同样减少电解质的击穿，同时增强锂离子在电解质中的移动。
通过理论计算、电化学表征和可燃性测试，研究人员发现“在基于砜的电解质中添加2 wt.% TPPO可显着增强20-60°C温度范围内的离子电导率。此外，它还提高了锂离子电池在2-4.8 V范围内的放电容量，同时保持优异的倍率性能和循环稳定性。可燃性测试和热重分析(TGA)结果表明该电解液具有优异的不可燃性和热稳定性。”
简而言之，他们开发的新型电解质更安全，因为它不易燃、热稳定并且具有更高的能量放电能力。
其他贡献者包括来自中国北京北京理工大学材料科学与工程学院的 Qiaojun Li、Wenya Wu、Haixia Ren;李宇，来自中国北京北京理工大学材料科学与工程学院和中国嘉兴北京理工大学长三角地区研究院。
该研究得到了国家重点研发计划、广东省科技计划、有色金属研究总院和北京理工大学青年基金项目的资助。
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