夏兰AEM：具有非挥发性、热可逆性的自我保护凝胶电解质

安全问题是阻碍高能量锂电池大规模应用的一个长期障碍。在不同的原因中，热失控是最突出的一个。迄今为止，已经提出了各种抑制热失控的方法；然而，它们均存在一些内在的缺点。

图1. 凝胶电解质的表征

宁波大学夏兰、波多黎各大学Xianyong Wu等利用非挥发性、非易燃性和热可逆的聚合物/离子液体凝胶电解质作为内置安全开关，为锂电池提供高度精确和可逆的热保护。

研究显示，在高温下，凝胶电解质经历相分离，并在电极表面/隔膜上沉积聚合物，这阻止了Li⁺插入反应，从而防止热失控。当温度降低时，凝胶电解质会恢复其原有的特性，电池性能也会恢复。值得注意的是，最佳的保护效果是在110℃时实现的，这是热失控前的关键温度。

图2. 凝胶电解质的电化学特性

更令人印象深刻的是，这种热保护过程可以重复多次，并具有很高的容量保持率（95%），表明了其非凡的热可逆性和出色的性能保持性。据作者所知，目前在任何电解质中从未报道过如此精确和可逆的热保护效应。总体而言，这项工作在设计用于高安全性锂电池的不挥发、不可燃和热可逆凝胶电解质方面取得了实质性进展。

图3. 采用凝胶电解质的钴酸锂ǀLi电池随温度变化的电压曲线和相应的dQ/dv曲线

A Non-Volatile, Thermo-Reversible, and Self-Protective Gel Electrolyte Providing Highly Precise and Reversible Thermal Protection for Lithium Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300143

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