D'Verbesserung vun der Energiedicht vu Lithium-Ionbatterien kënnt dacks mat enger Erhéijung vun de Sécherheetsrisiken. Den aktuellen Mainstream Elektrolytsystem baséiert op Karbonatléisungsmëttel, déi niddereg Blitzpunkten hunn a brennbar a flüchteg sinn. Ënner Mëssbrauchsbedéngungen wéi Iwwerbelaaschtung, Kuerzschluss oder héich Temperatur, si si héich ufälleg fir thermesch Flucht ze verursaachen, wat zu Batteriebränn oder souguer Explosiounen féiert, déi sérieux Sécherheetsrisiken ausstellen. Bei Aarbechtstemperaturen iwwer 50 Grad wäerten d'Säiteraktiounen tëscht der Elektrode an dem Elektrolyt staark beschleunegen, wat zu enger schneller Kapazitéitsdegradatioun vun der Batterie resultéiert a seng zouverléisseg Uwendung a breet Temperaturberäicher limitéiert. Flam--Retardant Phosphatester Léisungsmëttel ginn als eng ideal Alternativ zu Karbonatléisungsmëttel ugesinn. Wéi och ëmmer, de laange -Problem vun der Inkompatibilitéit mat Graphitanoden huet hir Kommerzialiséierung behënnert: a konventionellen oder nidderegen -Salzkonzentratioune kënnen Phosphatester Elektrolyte net e stabile festen Elektrolyt-Interface (SEI) op der Uewerfläch vu Grafitanoden bilden, an den Elektrolyt gëtt zesummegeschloen, {10} dauernd Zersetzung a strukturelle Schued verursaacht.
De Moment huet en Team innovativ eng nei Zort vu sechs-membered Ring fluoréiert Phosphorsäureester Léisungsmëttel synthetiséiert, genannt 2-(2,2,2-trifluorethoxy)-1,3,2-dioxaphosphorinan-}-2). Am Verglach zum traditionelle fënnef -membered Ring Phosphorsäureester, huet déi sechs -membered Ring Struktur vun HTP méi niddereg Ringspannung, wat d'thermesch Stabilitéit an d'chemesch Stabilitéit vum Molekül wesentlech verbessert aus enger thermodynamescher Perspektiv, an hemmt Säitreaktiounen wéi Ringöffnungszündung. Baséierend op dësem huet d'Team Tri-(2,2,2-Trifluoroethyl) Phosphat (TFEP) als Co-Léisungsmëttel ausgewielt a koordinéiert mat Lithiumbis(fluorosulfonyl)imid (LiFSI) Salz, erfollegräich e geréng Konzentratioun All-Phosphorsäureester Elektrolytsystem mat enger Lithiumsalz Konzentratioun vun nëmmen 1.2M konstruéiert. De Kärvirdeel vun dësem Elektrolyt läit an datt duerch eenzegaarteg Inter-Léisungsmëttel Interaktiounen d'Léisungsstruktur vu Lithium-Ionen reguléiert, an doduerch d'Bildung vun engem stabilen an dichten SEI-Film op der Grafitanode induzéieren, de Kompatibilitéitsproblem iwwerwannen.
Dës Aarbecht baséiert op enger neier Zort vun hexacyclesche Phosphorsäureester-Léisungsmëttel (HTP), an huet erfollegräich eng niddereg-Konzentratioun all-Phosphorsäureelektrolyt konstruéiert. Dësen Elektrolyt, mat senger breet elektrochemescher Fënster, extrem héijer Flammpunkt an exzellenter Flammschutz, erméiglecht eng 4,5 V Grafit||NMC811 Batterie stabil op bis zu 100 Grad ze bedreiwen, a passéiert rigoréis Sécherheetstester wéi Punktur, duerch de Flaschenhals briechen, wou traditionell Elektrolyte schwéier sinn héich Sécherheet an Héichspannungsleistung ze balanséieren.
