高電圧・高安全性リチウムイオン電池向け低濃度全リン酸エステル電解質

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 化学工学

背景:

• リチウムイオン電池（LIB）では、可燃性の炭酸エステル電解質が一般的に使用されており、安全上のリスクがあります。
• 不燃性電解質の開発は、特に高電圧用途において、LIBの安全性を高めるために不可欠です。

研究 の 目的:

• 市販のグラファイトアノードと互換性のある新規不燃性全リン酸エステル溶媒電解質の設計と合成。
• リチウムイオン電池の安全性と高温性能の向上。

主な方法:

• グラファイト不動態化能力を持つ新しい6員環リン酸エステル（HTP）を合成しました。
• 溶媒和構造とLi+脱溶媒和を調整するために、トリス（2,2,2-トリフルオロエチル）ホスフェート（FTEP）を共溶媒として使用しました。
• 電位窓、引火点、不燃性、熱安定性を含む電解質特性を調査しました。

主要な成果:

• 開発された低濃度全リン酸エステル溶媒電解質は、広い電位窓と高い引火点を示します。
• 電解質は、優れた不燃性と熱安定性を実証し、最大100°Cまでの4.5 Vグラファイト||NMC811全電池の安定動作を可能にします。
• 電解質は、堅牢な無機-ポリマー複合カソードおよび固体電解質界面（CEI/SEI）の形成を促進しました。

結論:

• 新規HTPベースの電解質は、高電圧・高安全性のリチウムイオン電池に有望なソリューションを提供します。
• 本研究は、様々な電池システムに適用可能な不燃性電解質の設計に関する新たな洞察を提供します。
• 開発された電解質は、厳格な安全テストに合格し、商業用途への可能性を強調しています。