双极预钝化不可燃磺酰胺–碳酸盐电解质兼顾锂电池安全性与高能量密度

《Nature Communications》：Nonflammable sulfamoyl–carbonate hybrid electrolyte for high-voltage lithium batteries via preemptive passivation

　　

摘要

在不牺牲安全性的前提下实现高能量密度，仍是先进电池面临的一项重大挑战。不可燃电解质能够降低火灾风险，但此类电解质较差的体相性能和界面性能限制了其实际应用。本文开发了一种不可燃磺酰胺–碳酸盐电解质，实现了约0秒的自熄灭时间，并且在高电压条件下锂金属电池和锂离子电池中均表现出稳定的循环性能。该电解质由低浓度溶解于二甲基氟磺酰胺、氟代碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯中的六氟磷酸锂组成，建立了一种弱溶剂化环境，其中二甲基氟磺酰胺和氟代碳酸乙烯酯分别优先稳定正极和负极，同时协同提升倍率性能、低温性能以及高压下的长期循环稳定性。加速量热分析显示热失控起始温度较常规体系延迟了87 °C，与Broadness Index（宽度指数）呈正相关。这些发现表明，双极预钝化策略结合不可燃电解质设计，可为开发安全且高能量的锂电池提供一条可行途径。