一组来自韩国的研究人员近期成功开发出了一种不易燃的凝胶聚合物电解质（GPE），有望通过降低热失控和火灾事故的风险，彻底改变锂离子电池（LIBs）的安全性。
在过去，LIBs的潜在可燃性引起了人们的极大关注，特别是在电动汽车中。为了解决这一关键问题，由韩国国立蔚山科学技术研究院（简称UNIST）领导的研究团队成功开发了一种开创性的不易燃聚合物半固态电解质，为减轻电池火灾提供了一种有希望的解决方案。
传统上，不可燃电解质在很大程度上依赖于加入阻燃添加剂或具有极高沸点的溶剂。然而，这些方法往往导致离子电导率显著降低，从而影响电解质的整体性能。
在上述突破性的研究中，研究小组在电解质中加入了微量的聚合物，创造了半固态电解质。与现有的液体电解质相比，这种新方法将锂离子的电导率显著提高了33%。
此外，采用这种不可燃半固态电解质的袋式电池的循环寿命提高了110%，有效地防止了固体-电解质间相（SEI）层形成和运行过程中不必要的电解质反应。最新研究结果已于近期发表在了ACS（美国化学学会）旗下《ACS Energy Letters》杂志上。
这种创新电解质的关键优势在于其卓越的性能和不可燃性。聚合物半固态电解质通过抑制燃烧过程中与燃料化合物的自由基链反应，有效抑制电池火灾的发生。研究小组通过定量分析其稳定和抑制自由基的能力，证明了所开发聚合物的卓越性。
UNIST能源与化学工程学院教授Jihong Jeong强调说：“电池内部聚合材料与挥发性溶剂之间的相互作用使我们能够有效地抑制自由基链反应。通过电化学量化，这一突破将极大地有助于理解不可燃电解质的机理。”
据悉，科学家们通过各种实验进一步证实了电池本身的卓越安全性。该团队的综合方法包括将不易燃的半固态电解质应用于袋式电池，确保对电解质不燃性的评估扩展到实际电池应用中。
“使用不易燃的半固态电解质，可以直接纳入现有的电池组装过程，将加速未来更安全电池的商业化。”他们说。
该研究在国内申请了5项专利，在海外申请了2项专利，进一步凸显了这一成果的意义。此外，它还得到了韩国国家研究基金会（NRF）、科学和信息通信技术部（MSIT）、韩国产业技术评价研究院（KEIT）、韩国化学技术研究院和三星SDI（一家电池和电子材料制造商）的支持。
参考文献：Fire-Inhibiting Nonflammable Gel Polymer Electrolyte for Lithium-Ion Batteries. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01128
