隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們?nèi)粘Ｉ顚?duì)高能量密度鋰離子電池的依賴程度越來(lái)越高。但近年來(lái)，涉及到鋰離子電池燃燒和爆炸的安全事件頻發(fā)，提高鋰離子電池安全性成為科研的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。在鋰電池安全性上，具有可燃性的聚烯烴類隔膜（也易熱收縮造成電池短路）和液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)是商品鋰離子電池中最大的安全隱患。因此，開(kāi)發(fā)新型阻燃耐熱收縮隔膜和阻燃型液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)是大幅提升鋰離子電池安全性的重要途徑。
近年來(lái)，依托青島能源所建設(shè)的青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱“青島儲(chǔ)能院”）自主開(kāi)發(fā)出阻燃型耐熱收縮的芳綸(Solid State Ionics, 2013, 245-246, 49-55)、生物質(zhì)纖維素基復(fù)合隔膜(Scientific reports, 2014, 4, 3935; Journal of The Electrochemical Society, 2015, 162, A834-A838)、聚芳砜酰胺(Journal of the Electrochemical Society, 2014, 161, A1032-A1038)、聚酰亞胺(Nano Energy, 2014, 10, 277-287)等系列隔膜材料，為高安全性鋰離子電池的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子電池單體容量也變的越來(lái)越大（通常大于10Ah），需要進(jìn)一步采用阻燃型液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)來(lái)保證電池在嚴(yán)苛使用條件下（過(guò)充、過(guò)熱或在極端外力情形（擠壓、針刺））不會(huì)起火燃燒和爆炸。但是在目前商品液態(tài)電解質(zhì)中常用的磷酸酯類阻燃添加劑用量大（通常大于20%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）且會(huì)嚴(yán)重惡化鋰離子電池的性能?；诖朔N現(xiàn)狀，近日，青島儲(chǔ)能院開(kāi)發(fā)出兩大類對(duì)鋰離子電池性能影響非常小的阻燃添加劑，即環(huán)三磷腈類(乙氧基五氟環(huán)三磷腈、苯氧基五氟環(huán)三磷腈、六烯丙胺基環(huán)三磷腈等)和磷基低聚物(Journal of The Electrochemical Society, 2017, 164, A1559-A1563)。受傳統(tǒng)中醫(yī)藥方和西醫(yī)“藥物協(xié)同聯(lián)用”思想的啟發(fā)，青島儲(chǔ)能院進(jìn)一步發(fā)展了“功能添加劑協(xié)同聯(lián)用”策略(Energy Technology 2017, 5, 1979-1989)，成功地將乙氧基五氟環(huán)三磷腈應(yīng)用在下一代高能量密度高電壓LiNi0.5Mn1.5O4/石墨鋰離子電池體系中（見(jiàn)插圖1），相關(guān)研究成果已發(fā)表在國(guó)際期刊Advanced Energy Materials (Adv. Energy Mater. 2017, DOI: 10.1002/aenm.201701398). 近期，青島儲(chǔ)能院還將環(huán)三磷腈類阻燃劑應(yīng)用于48 Ah的大容量三元材料動(dòng)力鋰電池中，能夠大幅提高電池的安全性能（針刺，擠壓，熱沖擊和熱擴(kuò)散測(cè)試），滿足動(dòng)力鋰離子電池國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)電池的電化學(xué)性能影響較?。ㄒ?jiàn)插圖2）。
以上工作得到中國(guó)科學(xué)院納米先導(dǎo)專項(xiàng)、青島市儲(chǔ)能行業(yè)科學(xué)研究智庫(kù)聯(lián)合基金和青島能源所“135”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金的大力支持。（文/圖 崔光磊 許高潔）
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