Lithiumbatterij Veiligheidsontwerp: actieve materialen, elektrolyten en diafragma's!

1 Diafragmabeschermingstechnologie
1.1 Oppervlaktemodificatie Op basis van het originele polyolefinemembraan kan oppervlaktecoating de weerstand tegen hoge temperaturen en de elektrochemische prestaties van het membraan verbeteren. De met coating gemodificeerde materialen omvatten voornamelijk anorganische nanodeeltjes en organische polymeren.
Anorganische gemodificeerde coatingmaterialen omvatten anorganische Al2O3-, SiO2-, TiO2- en ZrO2-deeltjes, vergeleken met Al2O3, heeft Boehmite (AlOOH) keramische coating een hogere hittebestendigheidstemperatuur, lagere dichtheid, lage interne weerstand en andere voordelen, het toekomstige toepassingspotentieel van AlOOH-gemodificeerd diafragma groter . Twee soorten composietmembranen, B1 en B2, werden vervaardigd met behulp van 0,741 μm en 1,172 μm Boehmite-poeder als coatingmateriaal, PVDF als bindmiddel en 9 μm dik PP-diafragma als substraat, en hun eigenschappen werden getest. De uitgebreide prestaties van het Boehmite /PP-composietmembraan zijn beter dan die van PP-membraan. Zo krimpt het B0-diafragma (ongemodificeerd PP-diafragma) met ruim 57% bij 140 ° C, terwijl het B1-diafragma minder dan 3% is en intact blijft bij 180 ° C; De treksterkte van het B1-membraan was 18,8% hoger dan die van het B0-membraan, en de leksterkte van het B2-membraan was 54,4% hoger dan die van het B0-membraan. Binnen 30 seconden zou de elektrolyt het B2-membraan volledig kunnen infiltreren, terwijl het B0-membraan minder dan de helft van het gebied zou kunnen infiltreren.
Al2O3, Boehmite en andere anorganische nano-coatings, hoewel ze de hittebestendigheid van het diafragma kunnen verhogen, maar ook de diafragmaporie gemakkelijk kunnen blokkeren, belemmeren de overdracht van Li +. Om deze reden gebruiken onderzoekers polymeren als coatingmaterialen om het polyolefine-membraan te modificeren. Dergelijke polymeren omvatten PVDF, PVDC, ANF, PAN, PMMA en PDA. Het coaten van een polyolefinemembraan met PVDF en copolymeer is momenteel een volwassen membraanmodificatiemethode.

1.2 Verschillende membraansystemen Op polyimide (PI) gebaseerde membranen worden beschouwd als de volgende generatie lithium-ionbatterij-membraanmaterialen vanwege hun goede hittebestendigheid, chemische stabiliteit en ideale mechanische eigenschappen. Het PI-diafragma vervaardigd door middel van elektrospinmethode heeft de voordelen van lage kosten, hoge controleerbaarheid en hoge porositeit, maar het voorbereide diafragma heeft een slechte mechanische sterkte, grote poriegrootte en brede poriegrootteverdeling, wat de zelfontlading en overspraakreactie van de batterij. Bovendien heeft de elektrospinmethode ook problemen met lage productiviteit, slechte reproduceerbaarheid en milieuvervuiling, en wordt deze nog steeds geconfronteerd met veel knelpunten bij productie op industriële schaal. In dit verband hebben YR Deng et al. bereidde een PI-aerogel (PIA) -diafragma met uniforme porositeit, hoge temperatuurbestendigheid en goede elektrochemische prestaties door gebruik te maken van de sol-gel-methode en superkritisch drogen, en paste dit toe in lithium-ionbatterijen. De porositeit (78,35%) en de absorptiesnelheid van elektrolyt (321,66%) van het PIA-membraan zijn hoog, wat nuttig is om de elektrochemische prestaties van lithium-ionbatterijen te verbeteren. De LiFePO4-Li halve batterij met PIA-diafragma kan meer dan 1000 keer stabiel worden gebruikt met een verhouding van 1C bij 2,8 ~ 4,2 V, en het capaciteitsbehoud ligt boven de 80%. Dankzij de hoge thermische stabiliteit van PIA kan de LiFePO4-Li halve batterij met PIA-membraan stabiel worden gebruikt bij 120 ° C. Om het effect van het verbeteren van de veiligheidsprestaties van lithium-ionbatterijen te bepalen, wordt de LiFePO4 positieve elektrode, PIA separator en negatieve grafietelektrode werden samengevoegd tot een flexibele verpakkingsbatterij, vergeleken met de Celgard 2400-separator, en het thermische wegloopgedrag van de hele batterij werd bestudeerd door een acceleratiecalorimeter (ARC). Het is gebleken dat de thermische runaway-temperatuur van de batterij die een PIA-membraan gebruikt, kan worden verhoogd van 131 ℃ naar 170 ℃ met behulp van een Celgard 2400-membraanbatterij, en dat het stijgingspercentage ongeveer 30% bedraagt.
Onder de vele systeemmembranen bevinden zich polyethyleentereftalaat (PET), cellulose, fluorpolymeermembranen, enz. De belangrijkste prestatieparameters van verschillende membranen en polyolefine (PP of PE) membranen worden vergeleken in Tabel 1.

Zoals blijkt uit Tabel 1 zijn zowel de thermische stabiliteit als de vloeistofabsorptiesnelheid van deze membranen aanzienlijk verbeterd, wat meer opties biedt voor de ontwikkeling van uiterst veilige lithium-ionbatterijen.

1.3 Thermisch gesloten membraanHet thermisch gesloten diafragma is een diafragma dat bij een bepaalde temperatuur een gesloten gat heeft en het ionenkanaal blokkeert. Het aanvankelijke thermische afdichtingsmembraan was bedoeld om het oppervlak van het PP-diafragma te bedekken met paraffinemicrobolletjes, maar vanwege de grote omvang van de microbolletjes en de ongelijkmatige coating werden de verhoudingsprestaties van de batterij beïnvloed. Bovendien is de reactie van de paraffinemicrosferen langzaam als de temperatuur snel stijgt, wat gemakkelijk een vertraging van de temperatuurreactie veroorzaakt en het thermische wegloopgedrag van de batterij niet kan beperken. Om deze reden hebben WX Ji et al. stelde een door hitte afdichtend diafragma voor, gemodificeerd met microbolletjes van ethyleen-vinylacetaatcopolymeer. Dankzij de juiste thermische responstemperatuur (90 ° C), kleine deeltjesgrootte (ongeveer 1 μm) en hoge chemische en elektrochemische stabiliteit van de ethyleen-vinylacetaatcopolymeermicrosferen, zorgt het met microsferen gemodificeerde diafragma ervoor dat niet alleen de elektrochemische prestaties niet worden beïnvloed , maar ook de betrouwbare thermische uitschakelfunctie bij hoge temperaturen. De flexibele verpakkingsbatterij van 20 Ah lithiumkobaltaat-grafiet werd geassembleerd met respectievelijk een PP-membraan en een gemodificeerd diafragma en de kortsluittest werd uitgevoerd. De resultaten laten zien dat: bij het begin van kortsluiting de spanning van de batterij met PP-diafragma scherp daalt, waardoor een grote kortsluitstroom ontstaat en een grote hoeveelheid joule-warmte vrijkomt, zodat de interne temperatuur van de batterij snel 131,2 ℃ bereikt. Totdat de spanning daalt tot 0V, begint de temperatuur te dalen. Wanneer het membraan is gecoat met microbolletjes van ethyleen-vinylacetaatcopolymeer, stijgt de nullastspanning plotseling na een plotselinge daling aan het begin van de externe kortsluiting, en is de maximale oppervlaktetemperatuur van de cel slechts 57,2 ℃. Dit komt omdat de door de externe kortsluiting veroorzaakte Joule-warmte ervoor zorgt dat de copolymeermicrobolletjes die op het oppervlak van het diafragma zijn gecoat, smelten en instorten, en na transformatie in een dichte polymeerisolatielaag op het oppervlak van het PP-diafragma, de Li+-transmissie tussen de positieve en negatieve elektroden in de batterij zijn gebroken, zodat de batterij open is. Het is duidelijk dat het thermische afdichtingsmembraan de ernstige temperatuurstijging van de batterij in het geval van externe kortsluiting kan voorkomen, de veiligheid van lithium-ionbatterijen met grote capaciteit kan verbeteren en een goed toepassingsperspectief kan bieden.

1.4 Endotherm diafragma ZF Liu et al. heeft een temperatuurregulerend membraan met faseverandering voorbereid, dat in situ de in de batterij gegenereerde warmte kan absorberen. Het faseveranderingsmateriaal (PCM) met warmteopslagfunctie is geïntegreerd in het PAN-vezelmembraan om het membraan de functie van temperatuurregeling te geven. Onder misbruikomstandigheden wordt de interne PCM verwarmd en gesmolten, en gaat dit gepaard met een grote hoeveelheid latente warmteopslag, die de warmte die in de batterij wordt gegenereerd op tijd kan absorberen om thermische overstroming te voorkomen. Onder normale werkomstandigheden heeft de op het membraanmateriaal gemonteerde batterij, vanwege de hoge porositeit en goede elektrolytaffiniteit van het PAN-vezelmembraan, de kenmerken van een laag polarisatiepotentieel, snel ionentransport, enz., wat de ideale elektrochemische prestaties vertoont. De 63mAh lithium-ijzerfosfaat-grafiet-lithiumionbatterij, samengesteld op basis van dit soort diafragmamateriaal, kan na een acupunctuurexperiment binnen 35 seconden op kamertemperatuur worden gebracht. Dit toont aan dat het temperatuurregulerende diafragma met faseverandering een goed temperatuurregulerend vermogen heeft voor de batterij na interne kortsluiting, en interne bescherming tegen oververhitting biedt voor lithium-ionbatterijen met hoge energiedichtheid, en een methode biedt om de veiligheid van lithium-ionbatterijen te verbeteren. . Het acupunctuurexperiment werd uitgevoerd op basis van een 63 mAh lithium-ijzerfosfaat-grafiet-lithiumionbatterij, de batterijcapaciteit is relatief klein en het temperatuurregulatievermogen en praktische vooruitzichten in batterijen met een grote capaciteit moeten nog worden geverifieerd.

2 Veilige elektrolyt
2.1 Ionische vloeistof Ionische vloeistof is een gesmolten zout met een smeltpunt lager dan 100°C, in gesmolten toestand, dat uitsluitend uit kationen en anionen bestaat. Het hoge aantal ionen in de ionische vloeistof geeft een hoge geleidbaarheid, maar heeft ook een goede thermische stabiliteit, chemische stabiliteit, elektrochemische REDOX-stabiliteit, niet-vervluchtiging en lage reactiewarmte met het actieve elektrodemateriaal, wat nog belangrijker is, het is volledig onbrandbaar , dus er wordt verwacht dat het een elektrolyt met hoge veiligheid zal worden. De volledige afwezigheid van oplosmiddelmoleculen in de elektrolyt zal een reeks problemen met zich meebrengen, zoals dat de meeste ionische vloeistoffen niet kunnen worden ontleed om een ​​stabiele SEI-film te vormen, en op koolstof gebaseerde materialen zoals de compatibiliteit van grafietanoden slecht zijn en daarom alleen kunnen worden gebruikt de hogere kosten van Li4Ti5O12 of niet-koolstofanode. De introductie van filmvormende additieven of lithiumfluoridesulfonimide (LiFSI), evenals het gebruik van zoutelektrolyt met een hoge concentratie, kan de grensvlakstabiliteit verbeteren, maar kan de hoge viscositeit van ionische vloeistof, slechte infiltratie en lage Li+ diffusiecoëfficiënt niet oplossen. door de slechte snelheidsprestaties van elektrodematerialen.
Carbonaatoplosmiddel heeft een lage viscositeit en een hoge diëlektrische constante, kan de fysische en chemische eigenschappen van ionische vloeistof verbeteren en kan ontleden om een ​​stabiele SEI-film te vormen. Het mengen van ionische vloeistof met carbonaatoplosmiddel om niet-ontvlambare elektrolyt te bereiden is een methode om de snelheidsprestaties en de veiligheid van de batterij in evenwicht te brengen. De viscositeit, bevochtigbaarheid en Li+-diffusiecoëfficiënt van de gemengde elektrolyt hebben een beperkt verbeteringseffect. En de elektrolyt bevat 20% ontvlambare verbindingen, wat nog steeds bepaalde veiligheidsrisico's met zich meebrengt voor lithium-ionbatterijen. De veiligheid van de batterij kan verder worden verbeterd door krachtige, niet-brandbare sulfonoplosmiddelen te mengen met ionische vloeistoffen.

2.2 Gefluoreerd oplosmiddel Gefluoreerd oplosmiddel is een soort elektrolytoplosmiddel voor lithium-ionbatterijen dat momenteel diepgaander is bestudeerd en dat veel wordt gebruikt in elektrolyt van lithium-ionbatterijen met hoge veiligheid. Het fluoratoom heeft een kleine atoomstraal, een sterke elektronegativiteit, een lage polariseerbaarheid en het fluoroplosmiddel heeft de voordelen van een laag vriespunt, een hoog vlampunt en een goede infiltratie tussen de elektrode, enzovoort.

2.3 Organofosfaatoplosmiddel Organofosfaatverbindingen worden gekenmerkt door een hoog kookpunt, lage viscositeit en hoge diëlektrische constante. Vergeleken met ionische vloeistoffen. Deze verbindingen hebben de kenmerken van lage kosten en gemakkelijke synthese. In de tussentijd. Het heeft een vergelijkbare moleculaire structuur als carbonaat. Het is een oplosmiddel waarvan wordt verwacht dat het een vlamvertragend/onbrandbaar elektrolyt oplevert. Momenteel zijn bijna alle fosfaatesteroplosmiddelen die in de literatuur worden vermeld, onverenigbaar met grafietanode, dat wil zeggen dat grafiet niet stabiel en efficiënt omkeerbare lithiumimpactie kan ondergaan in de bestaande elektrolyt met fosfaatester als oplosmiddel. De primaire taak van het ontwikkelen van fosfaatester-elektrolyt is het oplossen van het compatibiliteitsprobleem tussen organisch fosfaatester-oplosmiddel en grafiet.
De ontwikkeling van het bestaande organofosfaatoplosmiddel omvat hoofdzakelijk fosfaatester, fosfietester en fosfonaatesteroplosmiddel. Zoals eerder vermeld, is organofosfaatoplosmiddel niet compatibel met de negatieve elektrode van grafiet, laden en ontladen, kan het geen stabiele SEI-film vormen op het oppervlak van de negatieve elektrode, terwijl het tegelijkertijd zal leiden tot co-inbedding, waardoor de laagstructuur wordt vernietigd van grafiet, dus in het vroege onderzoek naar organofosfaatester wordt het alleen gebruikt als vlamvertragend additief of als co-oplosmiddel dat aan de elektrolyt wordt toegevoegd om de ontvlambaarheid van de elektrolyt te verminderen. De resultaten laten zien dat wanneer de concentratie organofosfaat toegevoegd aan de elektrolyt te laag is (<10%), er geen duidelijk vlamvertragend effect is; Wanneer de concentratie echter hoger is (>20%), zal dit het lithiuminbrengvermogen van de negatieve grafietelektrode belemmeren.

2.4 Fosforonitril-vlamvertragers Fosforonitrilverbindingen zijn een soort samengestelde vlamvertragende additieven. Het omvat voornamelijk polymere lineaire fosforstikstofverbindingen en cyclische fosforstikstofverbindingen met kleine moleculen. De belangrijkste kenmerken van fosfonitril-vlamvertragers zijn: Een kleine hoeveelheid toevoeging (massafractie van 5% tot 15%) kan het effect van een vlamvertragend of niet-brandbaar elektrolyt bereiken. En goede compatibiliteit met elektrodematerialen. Het effect op de elektrochemische prestaties van een lithium-ionbatterij is klein.
Cyclofosfonitril (PFPN) van Bridgestone is een vroege vlamvertrager met een hoog elektrochemisch oxidatievenster en heeft veel toepassingsmogelijkheden in hoogspanningslithium-ionbatterijen, zoals lithium-ionbatterijen die gebruik maken van hoogspanningslithiumkobaltoxidekathodematerialen of 5V hoogspanningsbatterijen. lithiumnikkelmanganaatmaterialen.

3 Positieve elektrodecoatingtechnologie
Oppervlaktecoating kan de thermische stabiliteit van positieve elektrodematerialen verbeteren en is momenteel de belangrijkste positieve elektrodebeschermingstechnologie. Het coaten van andere materialen met hoge stabiliteit op het oppervlak van het positieve elektrodemateriaal kan het directe contact tussen het positieve elektrodemateriaal en de elektrolyt voorkomen, om de faseovergang van het positieve elektrodemateriaal te remmen, de thermische stabiliteit te verbeteren en de kationstoornis te verminderen op de roosterplaats. Dit soort coatinglaag moet een goede thermische stabiliteit en chemische traagheid hebben, en de coatingmaterialen omvatten voornamelijk fosfaat, fluoride en vast oxide.
Fosfaat met sterke covalente PO4-binding wordt op het oppervlak van het positieve elektrodemateriaal aangebracht, wat de thermische stabiliteit van het positieve elektrodemateriaal kan verbeteren. Als de positieve elektrode gecoat met AlPO4 wordt gebruikt, heeft deze een betere thermische stabiliteit en vertoont deze betere prestaties bij overbelastingstests. M. Yoon et al. rapporteerde een coatingsynthesestrategie bij kamertemperatuur van "coaten + gieten". Kobaltboride (CoB) metallisch glas werd aangebracht op nikkelrijk gelaagd kathodemateriaal NCM811, dat volledige oppervlaktebedekking en korrelgrensbevochtiging van secundaire deeltjes van het kathodemateriaal bereikte, en de vergrotingsprestaties en cyclusstabiliteit verbeterde, met 1C-cycli bij 2,8 ~ 4,3 V 500 keer. Het capaciteitsbehoud van het materiaal werd verhoogd van 79,2% vóór het coaten naar 95,0%. De resultaten laten zien dat de ideale prestatie te danken is aan de remming van zowel de afbraak van de microstructuur als de nevenreacties met het grensvlak. M.Jo et al. gebruikte sol-gel-methode om een ​​uniforme coating van Mn3(PO4)2-nanokristallen op het positieve elektrodeoppervlak van NCM622 bij lage temperatuur te bereiken. De Mn3(PO4)2-coating vermindert het directe contact tussen de elektrolyt en de onstabiele oxidatieanode, waardoor de mate van exotherme nevenreacties wordt verminderd.

4 Strategie voor negatieve elektrodemodificatie
Het grafiet zelf is relatief stabiel, maar het in lithium ingebedde grafiet zal bij hoge temperaturen blijven reageren met de elektrolyt, waardoor de initiële warmteaccumulatie van thermische runaway wordt verergerd en de thermische runaway-kettingreactie wordt bevorderd. SEI-film kan het directe contact tussen de negatieve elektrode en de elektrolyt isoleren en de stabiliteit van de negatieve elektrode verbeteren. Daarom is de constructie van SEI-film met hoge thermische stabiliteit een sleutelmethode om de nevenreactie tussen de negatieve elektrode en de elektrolyt te isoleren en de thermische runaway tegen te gaan. De structuur en eigenschappen van SEI-film kunnen worden verbeterd door filmvormende additieven in de elektrolyt te introduceren. Ammoniumperfluoroctanoaat (APC), vinylideencarbonaat (VC) en vinylideencarbonaat (VEC) kunnen bijvoorbeeld bij voorkeur worden gereduceerd en ontleed in de elektrolyt, waardoor een uniforme en dichte polymeerfilm op het oppervlak van de grafiet-negatieve elektrode wordt gevormd en de thermische eigenschappen worden verbeterd. stabiliteit van de SEI-film. Uitgaande van de modificatie van het materiaaloppervlak kan de thermische stabiliteit van anodematerialen worden verbeterd door kunstmatige SEI-film te construeren, zoals een metaal- en metaaloxide-afzettingslaag, een polymeer- of koolstofcoatinglaag. Naarmate de temperatuur stijgt, zal de SEI-film die met de bovengenoemde twee methoden is geconstrueerd altijd ontleden, en bij hogere temperaturen zal de exotherme reactie tussen de lithium-fossiele inktkathode en de elektrolyt intenser zijn.
Bovendien zal de lithiumevolutiereactie van de grafietanode bij het opladen met hoge stroom ook het risico van thermische overstroming van de lithium-ionbatterij veroorzaken. De laadstroomverhouding bepaalt de Li+-flux per oppervlakte-eenheid van het anodemateriaal. Wanneer het diffusieproces in de vaste fase van Li+ in de negatieve elektrode langzaam is (zoals wanneer de temperatuur te laag is en de ladingstoestand hoog is) en de laadstroomdichtheid te hoog is, zal het oppervlak van de negatieve elektrode de lithiumevolutiereactie veroorzaken , en de neergeslagen lithiumdendrieten zullen het diafragma doorboren, wat resulteert in een interne kortsluiting, die verbranding, explosie en andere rampzalige gevolgen zal veroorzaken. De diffusie in de vaste fase van Li+ tussen grafietlagen kan worden versneld door het diffusiepad van Li+ tussen grafietlagen te verkorten en de afstand tussen grafietlagen te vergroten.

5 Conclusie en vooruitzicht

De lithium-ionbatterijtechnologie is volwassen, geschikt voor grootschalige toepassing en massaproductie, en is de belangrijkste ontwikkelingsrichting van elektrische voertuigen en grootschalige energieopslagtechnologie. Momenteel blijft de energiedichtheid van lithium-ionbatterijen toenemen en zijn de eisen voor batterijveiligheid groter. Daarom is veiligheid een belangrijke indicator voor de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen. Gebaseerd op de materialen van het diafragma, het elektrolyt en de elektrode, vat dit artikel systematisch de bestaande methoden samen om thermische runaway te voorkomen en de veiligheid van lithium-ionbatterijen te verbeteren. Op basis van de samenvatting van het huidige onderzoek naar het verbeteren van de veiligheid van lithium-ionbatterijen, gecombineerd met het nieuwe mechanisme van thermische runaway, worden verschillende belangrijke richtingen voor de ontwikkeling van veiligheidsmaterialen voor lithium-ionbatterijen in de toekomst voorgesteld:

(1) De oppervlaktemodificatie van polyolefinemembraan met anorganische nanodeeltjes kan de thermische stabiliteit van het membraan verbeteren, maar het verbeteringseffect is beperkt. Het diafragma met hoge thermische stabiliteit en hoge mechanische sterkte zal meer opties bieden voor zeer veilige lithium-ionbatterijen. Daarnaast kunnen er ook intelligente thermische respons-membranen worden ontworpen, zoals warmte-afdichtende membranen die het ionentransport bij hoge temperaturen kunnen onderbreken, vuurvaste membranen die vlamvertragers afgeven en faseveranderings-warmte-absorberende membranen. De bovenstaande ontwerpstrategie voor het veiligheidsmembraan gaat uit van de thermische runaway die wordt veroorzaakt door het smelten van het membraan, maar de interne kortsluiting is niet de enige factor die de thermische runaway van lithium-ionbatterijen veroorzaakt. Bij hoge temperaturen is de intense REDOX-reactie tussen reactieve zuurstofsoorten die vrijkomen door de positieve elektrode en de negatieve elektrode van elektrolyt en lithium-fossiele inkt ook de belangrijkste reden voor het veroorzaken van thermische runaway. Het blokkeren van de overspraakreactie van reactieve zuurstofsoorten die vrijkomen door de positieve elektrode en tegelijkertijd het waarborgen van de hoge temperatuurbestendigheid van het diafragma is een belangrijke maatregel om in de toekomst een veilig diafragma te ontwikkelen.

(2) Het vlampunt van commerciële lithium-ionbatterij-elektrolyt is over het algemeen laag, en het is gemakkelijk te verbranden of zelfs te exploderen bij hoge temperaturen, en de ontwikkeling van vlamvertragende / niet-brandbare elektrolyt om de ontvlambaarheid van de elektrolyt te verminderen is er één van. van de maatregelen om de veiligheid van lithium-ionbatterijen te verbeteren. Op basis van deze methode hebben mensen uitgebreid onderzoek gedaan naar vlamvertragende/niet-brandbare elektrolyten, waaronder ionische vloeistoffen, gefluoreerde oplosmiddelen, organofosfaatoplosmiddelen, vlamvertragers van fosfazeen en zoutelektrolyten met een hoge concentratie. Gebaseerd op de timingkarakteristieken van thermische runaway, is de verbranding van de elektrolyt de belangrijkste energiebron in het late stadium van thermische runaway, en draagt ​​de exotherme nevenreactie tussen de elektrolyt en lithiumfossiele inkt nadat de SEI-film in het vroege stadium breekt, bij aan de warmteaccumulatie in het vroege stadium van thermische runaway. Directe reparatie van kapotte SEI-film in realtime vanuit elektrolyt. Rem de reactie tussen lithium-fossiele inkt en elektrolyt. Zou een strategie zijn om de thermische runaway te onderdrukken.

(3) Direct contact tussen kathodemateriaal en elektrolyt bij hoge temperatuur zal leiden tot onomkeerbare faseovergang op het oppervlak van kathodemateriaal. Verminder de thermische stabiliteit van het materiaal. Het ontwerp van het veilige kathodemateriaal richt zich voornamelijk op de isolatie van direct contact tussen het actieve kathodemateriaal en de elektrolyt, inclusief de oppervlaktecoating van het kathodemateriaal en het gebruik van monokristallijn ternair kathodemateriaal zonder roosteropening. Naast de ontwerpstrategieën voor veilig kathodemateriaal die door de auteurs van dit artikel zijn samengevat, kunnen actieve zuurstofvangstcoatings ook worden ontwikkeld om de actieve zuurstof die vrijkomt bij de thermische ontleding van kathodematerialen zoals ternair lithiumkobaltaat en lithiummanganaat te blussen, zodat om reactieve zuurstof met de elektrolyt- of lithium-fossiele inkt-negatieve elektrodereactie te vermijden.

(4) Kale Li-ingebed grafiet heeft een hoge reactiviteit met elektrolyt. De traditionele verbeteringsstrategie is het toevoegen van filmvormende additieven of het construeren van kunstmatige SEI-film in elektrolyt. Het falen van de SEI-film bij hoge temperaturen zal uiteindelijk leiden tot de reactie van het in lithium ingebedde grafiet met de elektrolyt. Daarom is het noodzakelijk om een ​​technologie te ontwikkelen die de SEI-film in realtime in situ kan repareren om de reactie tussen de lithium-fossiele inkt en de elektrolyt te blokkeren.