一个合作研究团队在电池技术领域取得了里程碑式的成就。他们在开发不易燃凝胶聚合物电解质（GPE）方面取得的成果将通过降低热失控和火灾风险，彻底改变锂离子电池（LIB）的安全性。
这项研究由 UNIST 能源与化学工程学院的 Hyun-Kon Song 教授、韩国化学技术研究院（KRICT）先进特种化学品研究中心的 Seo-Hyun Jung 博士和韩国能源研究院（KIER）蔚山先进能源技术研发中心的 Tae-Hee Kim 博士共同领导。他们的研究成果发表在《ACS Energy Letters》上。
过去，锂离子电池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，火灾隐患对地下停车场构成了严重威胁。针对这一关键问题，研究团队成功开发出一种突破性的不易燃聚合物半固态电解质，为缓解电池火灾提供了一种前景广阔的解决方案。
传统的不易燃电解质主要依赖于加入阻燃添加剂或沸点极高的溶剂。然而，这些方法往往会导致离子传导性大大降低，影响电解质的整体性能。
在他们的突破性研究中，研究小组引入了微量聚合物，形成了一种半固体电解质。与现有的液态电解质相比，这种新方法将锂离子电导率大幅提高了 33%。此外，采用这种不易燃半固态电解质的袋式电池的寿命特性显著提高了 110%，有效防止了固态电解质相间层（SEI）形成和运行过程中不必要的电解质反应。
NCM811 石墨 650 mAh 袋装电池的钉穿透。 a 至 c）电压和温度曲线（d 至 f）。资料来源：蔚山国立科学技术研究院
这种创新电解质的主要优势在于其卓越的性能和不可燃性。通过抑制燃烧过程中与燃料化合物发生的自由基链式反应，聚合物半固态电解质可有效抑制电池起火。研究小组通过定量分析聚合物稳定和抑制自由基的能力，证明了所开发聚合物的卓越性能。
Jihong Jeong（UNIST 能源与化学工程学院）说："电池内部的聚合材料与挥发性溶剂之间的相互作用使我们能够有效抑制自由基连锁反应。通过电化学量化，这一突破将大大有助于理解不易燃电解质的机理"。
共同第一作者、UNIST 能源与化学工程学院和韩国化学技术研究院（KRICT）的硕士研究生 Mideum Kim 通过各种实验进一步证实了电池本身的卓越安全性。研究小组采用的综合方法包括将不易燃的半固态电解液应用于袋装电池，确保将电解液不可燃性评估扩展到实际电池应用中。
"宋教授表示："研究团队的多学科组合，包括来自 UNIST 的电化学、KRICT 高级特种化学品研究中心的聚合物合成以及韩国能源研究院（KIER）蔚山先进能源技术研发中心的电池安全测试，在实现这一突破方面发挥了重要作用。"使用不易燃的半固态电解质，可以直接融入现有的电池装配工艺，这将加速未来更安全电池的商业化进程。
参考文献：
Jihong Jeong et al, Fire-Inhibiting Nonflammable Gel Polymer Electrolyte for Lithium-Ion Batteries, ACS Energy Letters (2023). DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01128
