離子締合促進SEI形成，同時促進陰離子的熱分解。信用： 自然能源 （2025）。 DOI：10.1038/s41560-025-01888-5
眾所周知，傳統的鋰離子電池存在火災危險，在某些情況下甚至可能引起爆炸。從電動汽車到電動牙刷，鋰離子電池的廣泛使用使得降低鋰離子電池火災的風險成為首要任務。人們非常需要兼具長壽命、高電壓和安全性的鋰離子電池設計。
當鋰離子電池受到物理損壞、過度充電甚至存在製造缺陷時，就會存在火災風險。這會導致熱失控過程，其中陰離子（或帶負電的離子）破壞與鋰的鍵並釋放熱量。然而，傳統鋰離子電池可能會經歷超過 500°C 的溫度變化。
然而，中國的研究人員找到了一種方法，可以顯著減少鋰離子電池損壞時產生的熱量。他們的研究 發表 V 自然能源詳細介紹了新設計和釘刺測試的實驗結果，其中溫度升高僅約 3.5°C。
該團隊發現電池內部電解質中的離子結合可將熱失控發生的溫度降低約 94°C，從而使新設計成為可能。他們意識到，用不同的材料替換電池中的一些溶劑應該可以通過提高啟動溫度來降低溫度失控的風險。這種替代仍然允許固體電解質界面（SEI）相在較低溫度下形成，這是鋰離子電池的正常功能。
因此，研究人員開發了一種“溶劑策略”，在室溫下促進離子締合形成SEI，但為了安全起見在高溫下強制解離。新設計使用一種名為雙（氟磺酰基）亞胺鋰的溶劑，該溶劑僅在較高溫度下與現有溶劑中的鋰結合，從而抑制最終導致熱失控的陰離子鍵。
該團隊通過用釘子刺穿新的 1.1 Ah 電池設計進行了測試，這是鋰離子電池的常見安全測試。
“這種方法使得 NCM811 4.5V (1.1Ah) 堆疊石墨電池得以實現，該電池表現出卓越的 4,100 小時循環壽命，容量保持率約為 81.9%（0.45 C 下 1,000 次循環）。這些安培小時電池還表現出更高的熱穩定性，在釘刺測試中溫度升高不到 3.5°C，而商用電池的溫度升高為 555.2°C。電解質，”研究作者寫道。
這種新設計在鋰離子電池安全方面向前邁出了明顯的一步。儘管還需要更多測試，但這些變化可能會在不久的將來融入到鋰離子電池中。
研究作者寫道：“這項研究闡明了離子締合對熱失控的關鍵影響，並建立了一種有效的策略來實現安時鋰離子電池的長循環壽命、高截止電壓和增強的安全性。”
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附加信息：
孫悅等. “使用溶劑繼電器策略設計安全耐用的鋰離子電池”， 自然能源 （2025）。 DOI：10.1038/s41560-025-01888-5
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引文：更安全的鋰離子電池設計可防止可能引起火災的熱失控（2025 年 10 月 27 日），2025 年 10 月 27 日檢索自 https://techxplore.com/news/2025-10-safer-lithium-ion-battery-Thermal.html。
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