Materials for lithium-ion battery safety

ບົດຄັດຫຍໍ້

ແບດເຕີຣີ້ Lithium-ion (LIBs) ຖືກຖືວ່າເປັນຫນຶ່ງໃນເຕັກໂນໂລຢີການເກັບຮັກສາພະລັງງານທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດ.ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຂອງແບດເຕີຣີເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມປອດໄພຂອງແບດເຕີຣີຈະກາຍເປັນຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍຖ້າພະລັງງານຖືກປ່ອຍອອກມາໂດຍບໍ່ໄດ້ຕັ້ງໃຈ.ອຸປະຕິເຫດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບໄຟໄຫມ້ແລະການລະເບີດຂອງ LIBs ເກີດຂື້ນເລື້ອຍໆໃນທົ່ວໂລກ.ບາງຄົນໄດ້ເຮັດໃຫ້ເກີດໄພຂົ່ມຂູ່ທີ່ຮ້າຍແຮງຕໍ່ຊີວິດແລະສຸຂະພາບຂອງມະນຸດແລະໄດ້ນໍາໄປສູ່ການເອີ້ນຄືນຜະລິດຕະພັນຈໍານວນຫລາຍໂດຍຜູ້ຜະລິດ.ເຫດການເຫຼົ່ານີ້ເປັນການເຕືອນວ່າຄວາມປອດໄພແມ່ນເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ, ແລະບັນຫາທີ່ຮ້າຍແຮງຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂກ່ອນທີ່ຈະນໍາໃຊ້ລະບົບຫມໍ້ໄຟພະລັງງານສູງໃນອະນາຄົດ.ການທົບທວນຄືນນີ້ມີຈຸດປະສົງເພື່ອສະຫຼຸບພື້ນຖານຂອງຕົ້ນກໍາເນີດຂອງບັນຫາຄວາມປອດໄພຂອງ LIB ແລະຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄວາມຄືບຫນ້າທີ່ສໍາຄັນທີ່ຜ່ານມາໃນການອອກແບບວັດສະດຸເພື່ອປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງ LIB.ພວກເຮົາຄາດຫວັງວ່າການທົບທວນນີ້ຈະສ້າງແຮງບັນດານໃຈໃນການປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງແບດເຕີຣີຕື່ມອີກ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນສໍາລັບ LIBs ທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ.

ທີ່ມາຂອງບັນຫາຄວາມປອດໄພຂອງ LIB

ທາດອິເລັກໂທຣລາຍຂອງແຫຼວອິນຊີພາຍໃນ LIBs ແມ່ນຕິດໄຟພາຍໃນໄດ້.ຫນຶ່ງໃນຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ຮ້າຍກາດທີ່ສຸດຂອງລະບົບ LIB ແມ່ນເຫດການການແລ່ນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ cascading, ເຊິ່ງຖືວ່າເປັນສາເຫດຕົ້ນຕໍຂອງຄວາມກັງວົນກ່ຽວກັບຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ.ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນເກີດຂື້ນເມື່ອປະຕິກິລິຍາທາງຄວາມຮ້ອນອອກຈາກການຄວບຄຸມ.ເມື່ອອຸນຫະພູມຂອງແບດເຕີຣີເພີ່ມຂຶ້ນສູງກວ່າ ~ 80 ° C, ອັດຕາການຕິກິຣິຍາເຄມີພາຍນອກພາຍໃນຂອງແບດເຕີຣີຈະເພີ່ມຂື້ນແລະຄວາມຮ້ອນຂອງເຊນຕື່ມອີກ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີວົງຈອນການຕອບໂຕ້ໃນທາງບວກ.ອຸນຫະພູມທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດໄຟໄຫມ້ແລະການລະເບີດ, ໂດຍສະເພາະກັບແບັດເຕີລີຂະຫນາດໃຫຍ່.ດັ່ງນັ້ນ, ການເຂົ້າໃຈສາເຫດແລະຂະບວນການຂອງການລະບາຍຄວາມຮ້ອນສາມາດນໍາພາການອອກແບບວັດສະດຸທີ່ເປັນປະໂຫຍດເພື່ອປັບປຸງຄວາມປອດໄພແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງ LIBs.ຂະບວນການລະບາຍຄວາມຮ້ອນສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມຂັ້ນຕອນ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ສະຫຼຸບໃນຮູບ 1.

Fig. 1 ສາມຂັ້ນຕອນສໍາລັບຂະບວນການ runaway ຄວາມຮ້ອນ.

ໄລຍະທີ 1: ການເລີ່ມຕົ້ນຂອງຄວາມຮ້ອນເກີນ.ແບດເຕີຣີປ່ຽນຈາກສະພາບປົກກະຕິໄປສູ່ສະພາບທີ່ຜິດປົກກະຕິ, ແລະອຸນຫະພູມພາຍໃນເລີ່ມຕົ້ນເພີ່ມຂຶ້ນ.ຂັ້ນຕອນທີ 2: ການສະສົມຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຂະບວນການປ່ອຍອາຍແກັສ.ອຸນຫະພູມພາຍໃນເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາ, ແລະແບດເຕີລີ່ໄດ້ຮັບປະຕິກິລິຍາຈາກຄວາມຮ້ອນພາຍນອກ.ໄລຍະທີ 3: ການເຜົາໃຫມ້ແລະການລະເບີດ.ການເຜົາໃຫມ້ຂອງ electrolyte ທີ່ໄວໄຟໄດ້, ເຮັດໃຫ້ໄຟໄຫມ້ແລະແມ້ກະທັ້ງການລະເບີດ.

ການເລີ່ມຕົ້ນຂອງຄວາມຮ້ອນເກີນ (ໄລຍະ 1)

ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນເລີ່ມຕົ້ນຈາກຄວາມຮ້ອນເກີນຂອງລະບົບຫມໍ້ໄຟ.ການ overheating ໃນເບື້ອງຕົ້ນສາມາດເກີດຂຶ້ນເປັນຜົນມາຈາກຫມໍ້ໄຟຖືກຄິດຄ່າທໍານຽມເກີນແຮງດັນທີ່ອອກແບບມາ (ການສາກໄຟ), ການສໍາຜັດກັບອຸນຫະພູມຫຼາຍເກີນໄປ, ວົງຈອນສັ້ນພາຍນອກເນື່ອງຈາກສາຍໄຟຜິດປົກກະຕິ, ຫຼືວົງຈອນສັ້ນພາຍໃນເນື່ອງຈາກຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງເຊນ.ໃນບັນດາພວກເຂົາ, ການຂາດແຄນພາຍໃນແມ່ນເຫດຜົນຕົ້ນຕໍສໍາລັບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນແລະຂ້ອນຂ້າງຍາກທີ່ຈະຄວບຄຸມ.ການຂາດແຄນພາຍໃນສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້ໃນສະຖານະການຂອງ crushing ເຊນເຊັ່ນ: ການເຈາະເຂົ້າໄປໃນ debris ໂລຫະພາຍນອກ;collision ຍານພາຫະນະ;ການສ້າງ lithium dendrite ພາຍໃຕ້ການສາກໄຟທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງໃນປະຈຸບັນ, ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ overcharging ຫຼືຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາ;ແລະຕົວແຍກຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການປະກອບແບດເຕີລີ່, ເພື່ອບອກຊື່ຈໍານວນຫນຶ່ງ.ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ໃນຕົ້ນເດືອນຕຸລາ 2013, ລົດ Tesla ຢູ່ໃກ້ກັບຊີແອດເທິລໄດ້ຕີເສດໂລຫະທີ່ເຈາະໃສ່ໄສ້ແລະຊຸດຫມໍ້ໄຟ.debris ເຈາະເຂົ້າໄປໃນຕົວແຍກໂພລີເມີແລະເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບ cathode ແລະ anode, ເຮັດໃຫ້ຫມໍ້ໄຟຂອງວົງຈອນສັ້ນແລະໄຟໄຫມ້;ໃນປີ 2016, ໄຟໄຫມ້ຫມໍ້ໄຟ Samsung Note 7 ແມ່ນເນື່ອງມາຈາກຕົວແຍກ ultrathin ຮຸກຮານທີ່ເສຍຫາຍໄດ້ງ່າຍຈາກຄວາມກົດດັນພາຍນອກຫຼື burrs ການເຊື່ອມຢູ່ໃນ electrode ບວກ, ເຮັດໃຫ້ຫມໍ້ໄຟຂອງວົງຈອນສັ້ນ.

ໃນລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນທີ 1, ການເຮັດວຽກຂອງແບດເຕີຣີຈະປ່ຽນຈາກສະພາບປົກກະຕິໄປສູ່ສະພາບຜິດປົກກະຕິ, ແລະບັນຫາທັງໝົດທີ່ລະບຸໄວ້ຂ້າງເທິງຈະເຮັດໃຫ້ແບັດເຕີຣີຮ້ອນເກີນໄປ.ເມື່ອອຸນຫະພູມພາຍໃນເລີ່ມຕົ້ນເພີ່ມຂຶ້ນ, ຂັ້ນຕອນທີ 1 ສິ້ນສຸດລົງແລະຂັ້ນຕອນທີ 2 ເລີ່ມຕົ້ນ.

ຂະບວນການສະສົມຄວາມຮ້ອນ ແລະການປ່ອຍອາຍແກັສ (ໄລຍະ 2)

ເມື່ອຂັ້ນຕອນທີ 2 ເລີ່ມຕົ້ນ, ອຸນຫະພູມພາຍໃນຈະສູງຂື້ນຢ່າງໄວວາ, ແລະແບດເຕີລີ່ໄດ້ຮັບປະຕິກິລິຍາຕໍ່ໄປນີ້ (ປະຕິກິລິຍາເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ໄດ້ເກີດຂື້ນຕາມລໍາດັບທີ່ແນ່ນອນ, ບາງອັນອາດຈະເກີດຂື້ນພ້ອມໆກັນ):

(1) ການເສື່ອມສະພາບ electrolyte interphase (SEI) ແຂງເນື່ອງຈາກການຮ້ອນເກີນໄປຫຼືການເຈາະທາງດ້ານຮ່າງກາຍ.ຊັ້ນ SEI ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍຄວາມຫມັ້ນຄົງ (ເຊັ່ນ: LiF ແລະ Li2CO3) ແລະ metastable [ເຊັ່ນ: ໂພລີເມີ, ROCO2Li, (CH2OCO2Li)2, ແລະ ROLi] ອົງປະກອບ.ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ອົງປະກອບທີ່ metastable ສາມາດ decompose exothermically ຢູ່ທີ່ປະມານ> 90 ° C, ປ່ອຍອາຍແກັສໄວໄຟແລະອົກຊີເຈນທີ່.ເອົາ (CH2OCO2Li)2 ເປັນຕົວຢ່າງ

(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2

(2) ດ້ວຍການເນົ່າເປື່ອຍຂອງ SEI, ອຸນຫະພູມກໍ່ສ້າງຂຶ້ນ, ແລະໂລຫະ lithium ຫຼື intercalated lithium ໃນ anode ຈະປະຕິກິລິຍາກັບສານລະລາຍອິນຊີໃນ electrolyte, ປ່ອຍອາຍແກັສ hydrocarbon ທີ່ຕິດໄຟ (ethane, methane, ແລະອື່ນໆ).ນີ້ແມ່ນປະຕິກິລິຍາ exothermic ທີ່ເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມສູງຂຶ້ນຕື່ມອີກ.

(3) ເມື່ອT> ~130°C, ຕົວແຍກ polyethylene (PE)/polypropylene (PP) ເລີ່ມລະລາຍ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສະຖານະການຊຸດໂຊມລົງຕື່ມອີກ ແລະເຮັດໃຫ້ເກີດວົງຈອນສັ້ນລະຫວ່າງ cathode ແລະ anode.

(4) ໃນທີ່ສຸດ, ຄວາມຮ້ອນເຮັດໃຫ້ເກີດການເສື່ອມສະພາບຂອງອຸປະກອນການ lithium oxide cathode ຂອງໂລຫະແລະຜົນໃຫ້ການປ່ອຍອອກຊີເຈນ.ເອົາ LiCoO2 ເປັນຕົວຢ່າງ, ເຊິ່ງສາມາດເສື່ອມໂຊມເລີ່ມຕົ້ນຢູ່ທີ່ ~ 180 ° C ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້

ການແຕກຫັກຂອງ cathode ແມ່ນຍັງ exothermic ສູງ, ເພີ່ມເຕີມເພີ່ມອຸນຫະພູມແລະຄວາມກົດດັນແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ເພີ່ມເຕີມເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ.

ໃນລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນທີ 2, ອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນແລະອົກຊີເຈນທີ່ສະສົມຢູ່ໃນຫມໍ້ໄຟ.ຂະບວນການລະບາຍຄວາມຮ້ອນດໍາເນີນໄປຈາກຂັ້ນຕອນທີ 2 ຫາຂັ້ນຕອນທີ 3 ທັນທີທີ່ອົກຊີເຈນທີ່ພຽງພໍແລະຄວາມຮ້ອນໄດ້ສະສົມສໍາລັບການເຜົາໃຫມ້ຫມໍ້ໄຟ.

ການເຜົາໄຫມ້ແລະການລະເບີດ (ຂັ້ນຕອນທີ 3)

ໃນຂັ້ນຕອນທີ 3, ການເຜົາໃຫມ້ເລີ່ມຕົ້ນ.electrolytes ຂອງ LIBs ແມ່ນອິນຊີ, ເຊິ່ງເປັນການປະສົມປະສານເກືອບທົ່ວໄປຂອງ cyclic ແລະ linear alkyl carbonates.ພວກມັນມີການລະເຫີຍສູງແລະແມ່ນ internally flammable ສູງ.ການເອົາ electrolyte ກາກບອນທີ່ໃຊ້ກັນທົ່ວໄປ [ການປະສົມຂອງ ethylene carbonate (EC) + dimethyl carbonate (DMC) (1: 1 ໂດຍນ້ໍາຫນັກ)] ເປັນຕົວຢ່າງ, ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມດັນອາຍຂອງ 4.8 kPa ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງແລະຈຸດ flash ຕ່ໍາທີ່ສຸດ. 25° ± 1°C ຢູ່ທີ່ຄວາມກົດດັນອາກາດ 1.013 bar .ອົກຊີເຈນທີ່ປ່ອຍອອກມາແລະຄວາມຮ້ອນໃນຂັ້ນຕອນທີ 2 ສະຫນອງເງື່ອນໄຂທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການເຜົາໃຫມ້ຂອງ electrolytes ອິນຊີທີ່ຕິດໄຟ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດອັນຕະລາຍຈາກໄຟໄຫມ້ຫຼືການລະເບີດ.

ໃນໄລຍະ 2 ແລະ 3, ປະຕິກິລິຍາ exothermic ເກີດຂຶ້ນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂໃກ້ກັບ adiabatic.ດັ່ງນັ້ນ, ການເລັ່ງອັດຕາແຄລໍລີແມັດ (ARC) ແມ່ນເຕັກນິກທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ຈໍາລອງສະພາບແວດລ້ອມພາຍໃນ LIBs, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບ kinetics ປະຕິກິລິຍາຄວາມຮ້ອນ.ຮູບທີ 2ສະແດງເສັ້ນໂຄ້ງ ARC ປົກກະຕິຂອງ LIB ທີ່ບັນທຶກໄວ້ໃນລະຫວ່າງການທົດສອບການລ່ວງລະເມີດຄວາມຮ້ອນ .ການຈໍາລອງການເພີ່ມອຸນຫະພູມໃນຂັ້ນຕອນທີ 2, ແຫຼ່ງຄວາມຮ້ອນພາຍນອກຈະເພີ່ມອຸນຫະພູມຫມໍ້ໄຟໃຫ້ອຸນຫະພູມເລີ່ມຕົ້ນ.ຂ້າງເທິງອຸນຫະພູມນີ້, SEI decomposes, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ exothermic ຫຼາຍ.ໃນທີ່ສຸດ, ຕົວແຍກຈະລະລາຍ.ອັດຕາການທຳຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຕົນເອງຈະເພີ່ມຂຶ້ນພາຍຫຼັງ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຮ້ອນ (ເມື່ອອັດຕາການທຳຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຕົນເອງສູງກວ່າ 10°C/ນາທີ) ແລະການເຜົາໃຫມ້ຂອງ electrolyte (ໄລຍະ 3).

anode ແມ່ນ mesocarbon microbead graphite.cathode ແມ່ນ LiNi0.8Co0.05Al0.05O2.electrolyte ແມ່ນ 1.2 M LiPF6 ໃນ EC/PC/DMC.A Celgard 2325 trilayer ແຍກຖືກນໍາໃຊ້.ດັດແປງໂດຍການອະນຸຍາດຈາກ Electrochemical Society Inc.

ຄວນສັງເກດວ່າປະຕິກິລິຍາທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂ້າງເທິງນີ້ບໍ່ໄດ້ເກີດຂຶ້ນຢ່າງເຂັ້ມງວດຕໍ່ໆໄປໃນຄໍາສັ່ງທີ່ໃຫ້.ພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນ, ແທນທີ່ຈະ, ບັນຫາສະລັບສັບຊ້ອນແລະລະບົບ.

ວັດສະດຸທີ່ມີການປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ

ໂດຍອີງໃສ່ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນຂອງຫມໍ້ໄຟ, ວິທີການຈໍານວນຫຼາຍກໍາລັງຖືກສຶກສາ, ໂດຍມີຈຸດປະສົງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນອັນຕະລາຍດ້ານຄວາມປອດໄພໂດຍຜ່ານການອອກແບບສົມເຫດສົມຜົນຂອງອົງປະກອບຫມໍ້ໄຟ.ໃນພາກສ່ວນທີ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດ, ພວກເຮົາສະຫຼຸບວິທີການວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງແບດເຕີຣີ, ແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ສອດຄ້ອງກັບຂັ້ນຕອນການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ການແກ້ໄຂບັນຫາໃນຂັ້ນຕອນທີ 1 (ການເລີ່ມຕົ້ນຂອງການ overheating)

ວັດສະດຸ anode ທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້.ການສ້າງ Li dendrite ເທິງ anode ຂອງ LIB ເລີ່ມຕົ້ນຂັ້ນຕອນທໍາອິດຂອງການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ.ເຖິງແມ່ນວ່າບັນຫານີ້ໄດ້ຮັບການບັນເທົາທຸກໃນ anodes ຂອງ LIBs ການຄ້າ (ຕົວຢ່າງ, anodes carbonaceous), ການສ້າງ Li dendrite ບໍ່ໄດ້ຮັບການຍັບຍັ້ງທັງຫມົດ.ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນ LIBs ການຄ້າ, ເງິນຝາກ dendrite ເກີດຂຶ້ນຕາມຄວາມມັກໃນຂອບ electrode graphite ຖ້າ anodes ແລະ cathodes ບໍ່ໄດ້ຈັບຄູ່ກັນດີ .ນອກຈາກນັ້ນ, ເງື່ອນໄຂການດໍາເນີນງານທີ່ບໍ່ເຫມາະສົມຂອງ LIBs ຍັງສາມາດສົ່ງຜົນໃຫ້ Li ໂລຫະປະສົມກັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ dendrite.ມັນເປັນທີ່ຮູ້ກັນດີວ່າ dendrite ສາມາດໄດ້ຮັບການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍຖ້າຫາກວ່າຫມໍ້ໄຟແມ່ນຄິດຄ່າທໍານຽມ (i) ໃນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນສູງທີ່ deposition ຂອງໂລຫະ Li ແມ່ນໄວກ່ວາການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Li ions ໃນ graphite ຫຼາຍ;(ii) ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ overcharge ເມື່ອ graphite ແມ່ນ overlithiated;ແລະ (iii) ໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາ [ຕົວຢ່າງ, ອຸນຫະພູມ subambient (~0°C)], ເນື່ອງຈາກຄວາມຫນືດຂອງ electrolyte ຂອງແຫຼວເພີ່ມຂຶ້ນແລະການຕໍ່ຕ້ານການແຜ່ກະຈາຍ Li-ion ເພີ່ມຂຶ້ນ.

ຈາກຈຸດຂອງຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸ, ຕົ້ນກໍາເນີດຂອງຮາກທີ່ກໍານົດການເລີ່ມຕົ້ນຂອງການເຕີບໂຕຂອງ Li dendrite ໃນ anode ແມ່ນ SEI ທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງແລະ nonuniform, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການແຜ່ກະຈາຍໃນທ້ອງຖິ່ນທີ່ບໍ່ສະເຫມີພາບ.ອົງປະກອບຂອງ electrolyte, ໂດຍສະເພາະແມ່ນສານເພີ່ມ, ໄດ້ຖືກສືບສວນເພື່ອປັບປຸງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງ SEI ແລະລົບລ້າງການສ້າງ Li dendrite.ສານເຕີມແຕ່ງທົ່ວໄປປະກອບມີສານປະກອບອະນົງຄະທາດ [ຕົວຢ່າງ, CO2 , LiI , ແລະອື່ນໆ] ແລະສານປະກອບອິນຊີທີ່ມີພັນທະບັດຄາບອນທີ່ບໍ່ອີ່ມຕົວເຊັ່ນ: ສານເຕີມແຕ່ງ vinylene carbonate ແລະ maleimide;ໂມເລກຸນຮອບວຽນທີ່ບໍ່ສະຖຽນລະພາບເຊັ່ນ butyrolactone , ethylene sulfite , ແລະອະນຸພັນຂອງພວກມັນ;ແລະສານປະກອບ fluorinated ເຊັ່ນ fluoroethylene carbonate, ແລະອື່ນໆ.ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນລະດັບສ່ວນຕໍ່ລ້ານ, ໂມເລກຸນເຫຼົ່ານີ້ຍັງສາມາດປັບປຸງ SEI morphology ໄດ້, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ການໄຫຼຂອງ Li-ion ເປັນເອກະພາບແລະລົບລ້າງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການສ້າງ Li dendrite.

ໂດຍລວມແລ້ວ, ສິ່ງທ້າທາຍ Li dendrite ຍັງມີຢູ່ໃນ graphite ຫຼື carbonaceous anodes ແລະ silicon/SiO ທີ່ມີ anodes ລຸ້ນຕໍ່ໄປ.ການແກ້ໄຂບັນຫາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ Li dendrite ແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ມີຄວາມສໍາຄັນຕໍ່ການປັບຕົວຂອງສານເຄມີ Li-ion ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງໃນອະນາຄົດອັນໃກ້ນີ້.ຄວນສັງເກດວ່າ, ບໍ່ດົນມານີ້, ຄວາມພະຍາຍາມຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໄດ້ອຸທິດຕົນເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາການສ້າງ Li dendrite ໃນ anodes ໂລຫະ Li ບໍລິສຸດໂດຍການປະສົມຂອງ flux Li-ion ໃນລະຫວ່າງການຝາກ Li;ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ການເຄືອບຊັ້ນປ້ອງກັນ, ວິສະວະກໍາ SEI ປອມ, ແລະອື່ນໆ. ໃນລັກສະນະນີ້, ບາງວິທີການອາດຈະເຮັດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງກ່ຽວກັບວິທີການແກ້ໄຂບັນຫາກ່ຽວກັບ anodes carbonaceous ໃນ LIBs ເຊັ່ນດຽວກັນ.

Multifunctional liquid electrolytes ແລະຕົວແຍກ.electrolyte ຂອງແຫຼວແລະຕົວແຍກມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການແຍກ cathode ແລະ anode ທີ່ມີພະລັງງານສູງ.ດັ່ງນັ້ນ, electrolytes multifunctional ທີ່ໄດ້ຮັບການອອກແບບມາດີແລະຕົວແຍກສາມາດປົກປ້ອງແບດເຕີຣີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນຂັ້ນຕອນທໍາອິດຂອງການລະບາຍຄວາມຮ້ອນຂອງຫມໍ້ໄຟ (ໄລຍະ 1).

ເພື່ອປົກປ້ອງແບດເຕີລີ່ຈາກການຂັດກົນຈັກ, ສານ electrolyte ຂອງແຫຼວທີ່ຫນາແຫນ້ນໄດ້ຖືກໄດ້ຮັບໂດຍການເພີ່ມ silica fumed ກັບ carbonate electrolyte (1 M LiFP6 ໃນ EC / DMC).ເມື່ອຄວາມກົດດັນທາງກົນຈັກຫຼືຜົນກະທົບ, ນ້ໍາສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນກະທົບ shear thickening ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ viscosity, ດັ່ງນັ້ນ dissipating ພະລັງງານຜົນກະທົບແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມທົນທານຕໍ່ການ crushing (ຮູບ 3A)

Fig. 3 ຍຸດທະສາດການແກ້ໄຂບັນຫາໃນຂັ້ນຕອນທີ 1.

(A) ຂັດຂອງ electrolyte ຫນາ.ດ້ານເທິງ: ສໍາລັບ electrolyte ປົກກະຕິ, ຜົນກະທົບກົນຈັກສາມາດນໍາໄປສູ່ການ shorting ພາຍໃນຫມໍ້ໄຟ, ເຮັດໃຫ້ເກີດໄຟໄຫມ້ແລະການລະເບີດ.ດ້ານລຸ່ມ: ໄຟຟ້າສະຫຼາດແບບໃໝ່ທີ່ມີຜົນກະທົບດ້ານການເກີດຄວາມໜາພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນ ຫຼືຜົນກະທົບສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມທົນທານຕໍ່ການບີບອັດ, ເຊິ່ງສາມາດປັບປຸງຄວາມປອດໄພທາງກົນຈັກຂອງແບັດເຕີຣີໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.(B) ຕົວແຍກແບບ Bifunctional ສໍາລັບການກວດຫາເບື້ອງຕົ້ນຂອງ lithium dendrites.ການສ້າງ Dendrite ໃນຫມໍ້ໄຟ lithium ແບບດັ້ງເດີມ, ບ່ອນທີ່ penetration ສໍາເລັດຂອງຕົວແຍກໂດຍ lithium dendrite ແມ່ນກວດພົບພຽງແຕ່ໃນເວລາທີ່ຫມໍ້ໄຟບໍ່ສໍາເລັດເນື່ອງຈາກວົງຈອນສັ້ນພາຍໃນ.ໃນການສົມທຽບ, ຫມໍ້ໄຟ lithium ທີ່ມີຕົວແຍກ bifunctional (ປະກອບດ້ວຍຊັ້ນນໍາ sandwiched ລະຫວ່າງສອງຕົວແຍກທໍາມະດາ), ບ່ອນທີ່ overgrown lithium dendrite ເຈາະເຂົ້າໄປໃນຕົວແຍກແລະເຮັດໃຫ້ການຕິດຕໍ່ກັບຊັ້ນນໍາຂອງທອງແດງ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ການຫຼຸດລົງໃນ.VCu-Li, ເຊິ່ງເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນການເຕືອນໄພຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ຈະມາເຖິງເນື່ອງຈາກວົງຈອນສັ້ນພາຍໃນ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ແບດເຕີລີ່ເຕັມຍັງເຮັດວຽກໄດ້ຢ່າງປອດໄພດ້ວຍທ່າແຮງທີ່ບໍ່ແມ່ນສູນ.(A) ແລະ (B) ຖືກດັດແປງຫຼືຜະລິດໃຫມ່ໂດຍການອະນຸຍາດຈາກ Springer Nature.(C) Trilayer ແຍກເພື່ອບໍລິໂພກ Li dendrites ອັນຕະລາຍແລະຍືດອາຍຸຫມໍ້ໄຟ.ຊ້າຍ: Lithium anodes ສາມາດປະກອບເປັນເງິນຝາກ dendritic ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ, ເຊິ່ງສາມາດຄ່ອຍໆຂະຫຍາຍໃຫຍ່ຂື້ນແລະເຈາະເຂົ້າໄປໃນຕົວແຍກໂພລີເມີ inert.ເມື່ອ dendrites ເຊື່ອມຕໍ່ cathode ແລະ anode ສຸດທ້າຍ, ຫມໍ້ໄຟແມ່ນ short-circuited ແລະລົ້ມເຫຼວ.ຂວາ: ຊັ້ນຂອງ nanoparticles silica ໄດ້ຖືກ sandwiched ໂດຍສອງຊັ້ນຂອງຕົວແຍກ polymer ການຄ້າ.ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອ lithium dendrites ເຕີບໂຕແລະເຈາະເຂົ້າໄປໃນຕົວແຍກ, ພວກເຂົາຈະຕິດຕໍ່ກັບ silica nanoparticles ໃນຊັ້ນ sandwiched ແລະຖືກບໍລິໂພກດ້ວຍໄຟຟ້າ.(D) scanning electron microscopy (SEM) ຮູບພາບຂອງ silica nanoparticle sandwiched ແຍກ.(E) ແຮງດັນທົ່ວໄປທຽບກັບໂປຣໄຟລ໌ເວລາຂອງຫມໍ້ໄຟ Li/Li ທີ່ມີຕົວແຍກແບບທຳມະດາ (ເສັ້ນໂຄ້ງສີແດງ) ແລະຕົວແຍກ trilayer sandwiched silica nanoparticle (ເສັ້ນໂຄ້ງສີດໍາ) ທົດສອບພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ.(C), (D), ແລະ (E) ຖືກຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley ແລະ Sons.(F) schematic illustration ຂອງກົນໄກຂອງ redox shuttle additives.ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ cathode overcharged, ສານເຕີມແຕ່ງ redox ຖືກ oxidized ກັບຮູບແບບ [O], ເຊິ່ງຕໍ່ມາຈະຖືກຫຼຸດລົງກັບຄືນສູ່ສະພາບເດີມ [R] ຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງ anode ໂດຍການແຜ່ກະຈາຍຜ່ານ electrolyte.ວົງຈອນ electrochemical ຂອງ oxidation-diffusion-reduction-diffusion ສາມາດຮັກສາໄວ້ຢ່າງບໍ່ມີກໍານົດແລະເພາະສະນັ້ນ locks ທ່າແຮງ cathode ຈາກການ overcharging ອັນຕະລາຍ.(G) ໂຄງສ້າງທາງເຄມີທົ່ວໄປຂອງສານເຕີມແຕ່ງ redox shuttle.(H) ກົນໄກການປິດການເພີ່ມຄ່າເກີນທີ່ສາມາດ electrochemically polymerize ທີ່ມີທ່າແຮງສູງ.(I) ໂຄງສ້າງທາງເຄມີທົ່ວໄປຂອງການປິດການໃຊ້ເກີນຄ່າເພີ່ມ.ທ່າແຮງການເຮັດວຽກຂອງສານເຕີມແຕ່ງແມ່ນລະບຸໄວ້ພາຍໃຕ້ແຕ່ລະໂຄງສ້າງໂມເລກຸນໃນ (G), (H), ແລະ (I).

ຕົວແຍກສາມາດເປັນອິເລັກໂທຣນິກ insulate cathode ແລະ anode ແລະມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການຕິດຕາມສະພາບສຸຂະພາບຂອງຫມໍ້ໄຟໃນສະຖານທີ່ເພື່ອປ້ອງກັນການເສື່ອມສະພາບເພີ່ມເຕີມໃນໄລຍະທີ່ຜ່ານມາ 1. ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, "ຕົວແຍກ bifunctional" ທີ່ມີການຕັ້ງຄ່າ trilayer polymer-metal-polymer (ຮູບ 3B) ສາມາດສະຫນອງຫນ້າທີ່ການຮັບຮູ້ແຮງດັນໃຫມ່.ເມື່ອ dendrite ເຕີບໃຫຍ່ແລະໄປຮອດຊັ້ນກາງ, ມັນຈະເຊື່ອມຕໍ່ຊັ້ນໂລຫະແລະ anode ດັ່ງກ່າວວ່າການຫຼຸດລົງຂອງແຮງດັນລະຫວ່າງພວກມັນສາມາດກວດພົບໄດ້ທັນທີທັນໃດເປັນຜົນຜະລິດ.

ນອກຈາກການກວດສອບ, ຕົວແຍກ trilayer ໄດ້ຖືກອອກແບບເພື່ອບໍລິໂພກ Li dendrites ອັນຕະລາຍແລະຊ້າລົງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງພວກເຂົາຫຼັງຈາກການເຈາະຕົວແຍກໄດ້.ຊັ້ນຂອງ silica nanoparticles, sandwiched ໂດຍສອງຊັ້ນຂອງຕົວແຍກ polyolefin ການຄ້າ (ຮູບ 3, C ແລະ D), ສາມາດບໍລິໂພກ Li dendrites ອັນຕະລາຍ penetrating ໃດ, ດັ່ງນັ້ນປະສິດທິພາບການປັບປຸງຄວາມປອດໄພຫມໍ້ໄຟ.ອາຍຸຂອງຫມໍ້ໄຟປ້ອງກັນໄດ້ຖືກຂະຫຍາຍອອກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍປະມານຫ້າເທົ່າເມື່ອທຽບກັບທີ່ມີຕົວແຍກແບບທໍາມະດາ (ຮູບ 3E).

ການປົກປ້ອງ overcharge.ການສາກໄຟເກີນກຳນົດເປັນການສາກແບັດເຕີຣີເກີນແຮງດັນທີ່ອອກແບບມາ.ການສາກໄຟເກີນອາດຈະເກີດມາຈາກຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນສະເພາະສູງ, ໂປຣໄຟລການສາກໄຟທີ່ຮຸກຮານ, ແລະອື່ນໆ, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດບັນຫາຕ່າງໆ, ລວມທັງ (i) ການຖິ້ມໂລຫະ Li ໃນ anode, ເຊິ່ງມີຜົນກະທົບຢ່າງຫນັກແຫນ້ນຕໍ່ການປະຕິບັດທາງເຄມີແລະຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ;(ii) ການເຊື່ອມໂຊມຂອງວັດສະດຸ cathode, ປ່ອຍອົກຊີເຈນ;ແລະ (iii) ການເນົ່າເປື່ອຍຂອງ electrolyte ອິນຊີ, ການປ່ອຍຄວາມຮ້ອນແລະຜະລິດຕະພັນ gaseous (H2, hydrocarbons, CO, ແລະອື່ນໆ), ເຊິ່ງມີຄວາມຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການ runaway ຄວາມຮ້ອນ .ປະຕິກິລິຍາ electrochemical ໃນລະຫວ່າງການ decomposition ແມ່ນສັບສົນ, ບາງສ່ວນຂອງລາຍການຂ້າງລຸ່ມນີ້.

ດາວ (*) ຫມາຍເຖິງອາຍແກັສ hydrogen ມາຈາກ protic, ເຮັດໃຫ້ກຸ່ມທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການຜຸພັງຂອງຄາໂບໄຮເດດຢູ່ທີ່ cathode, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນກະຈາຍໄປສູ່ anode ຫຼຸດລົງແລະສ້າງ H2.

ບົນພື້ນຖານຂອງຄວາມແຕກຕ່າງໃນຫນ້າທີ່ຂອງເຂົາເຈົ້າ, ສານເສີມປ້ອງກັນ overcharge ສາມາດຖືກຈັດປະເພດເປັນສານເຕີມແຕ່ງ redox shuttle ແລະ additives ປິດ.ອະດີດປົກປ້ອງເຊລຈາກການສາກໄຟເກີນແບບປີ້ນກັບກັນ, ໃນຂະນະທີ່ອັນສຸດທ້າຍຈະຢຸດການເຮັດວຽກຂອງເຊວຢ່າງຖາວອນ.

ສານເຕີມແຕ່ງ Redox shuttle ປະຕິບັດຫນ້າທີ່ໂດຍ electrochemically shunting ຄ່າເກີນທີ່ injected ເຂົ້າໄປໃນຫມໍ້ໄຟໃນເວລາທີ່ overcharge ເກີດຂຶ້ນ.ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3F, ກົນໄກແມ່ນອີງໃສ່ສານເຕີມແຕ່ງ redox ທີ່ມີທ່າແຮງ oxidation ຕ່ໍາກວ່າເລັກນ້ອຍຂອງ electrolyte anodic decomposition.ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ cathode overcharged, ສານເຕີມແຕ່ງ redox ຖືກ oxidized ກັບຮູບແບບ [O], ເຊິ່ງຕໍ່ມາຈະຖືກຫຼຸດລົງກັບຄືນສູ່ສະພາບເດີມ [R] ຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງ anode ຫຼັງຈາກການແຜ່ກະຈາຍຜ່ານ electrolyte.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ສານເຕີມແຕ່ງທີ່ຫຼຸດລົງສາມາດກະຈາຍກັບຄືນໄປບ່ອນ cathode, ແລະວົງຈອນ electrochemical ຂອງ "oxidation-diffusion-reduction-diffusion" ສາມາດຮັກສາໄວ້ຢ່າງບໍ່ຢຸດຢັ້ງແລະເພາະສະນັ້ນຈຶ່ງລັອກທ່າແຮງ cathode ຈາກການສາກໄຟທີ່ເປັນອັນຕະລາຍຕື່ມອີກ.ການສຶກສາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າທ່າແຮງ redox ຂອງສານເພີ່ມເຕີມຄວນຈະມີປະມານ 0.3 ກັບ 0.4 V ຂ້າງເທິງທ່າແຮງຂອງ cathode ໄດ້.

ຊຸດຂອງສານເຕີມແຕ່ງທີ່ມີໂຄງສ້າງທາງເຄມີທີ່ປັບແຕ່ງໄດ້ດີແລະທ່າແຮງ redox ໄດ້ຖືກພັດທະນາ, ລວມທັງ organometallic metallocenes , phenothiazine , triphenylamines , dimethoxybenzenes ແລະອະນຸພັນຂອງພວກມັນ , ແລະ 2-(pentafluorophenyl)-tetrafluoro-1,3,2-benzodioxaborole (ຮູບ 3G).ໂດຍການປັບແຕ່ງໂຄງສ້າງໂມເລກຸນ, ທ່າແຮງການຜຸພັງຂອງສານເພີ່ມເຕີມສາມາດຖືກປັບໃຫ້ສູງກວ່າ 4 V, ເຊິ່ງເຫມາະສົມກັບວັດສະດຸ cathode ແຮງດັນສູງແລະ electrolytes ທີ່ພັດທະນາຢ່າງໄວວາ.ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການອອກແບບປະກອບດ້ວຍການຫຼຸດລົງຂອງວົງໂຄຈອນໂມເລກຸນທີ່ສູງທີ່ສຸດຂອງສານເຕີມແຕ່ງໂດຍການເພີ່ມການທົດແທນການຖອນເອເລັກໂຕຣນິກ, ນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຂື້ນຂອງທ່າແຮງການຜຸພັງ.ນອກ ເໜືອ ໄປຈາກສານເສີມອິນຊີ, ເກືອອະນົງຄະທາດບາງຊະນິດ, ເຊິ່ງບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນເກືອ electrolyte ເທົ່ານັ້ນແຕ່ຍັງສາມາດເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນລົດຮັບສົ່ງ redox, ເຊັ່ນເກືອກຸ່ມ perfluoroborane [ນັ້ນແມ່ນ, lithium fluorododecaborates (Li2B12F).xH12−x)], ຍັງໄດ້ຖືກພົບເຫັນວ່າເປັນສານເຕີມແຕ່ງ redox shuttle ທີ່ມີປະສິດທິພາບ .

ທາດເພີ່ມຄ່າປິດແມ່ນເປັນປະເພດຂອງສານເສີມປ້ອງກັນການເສຍຄ່າເກີນທີ່ບໍ່ສາມາດຖອນຄືນໄດ້.ພວກມັນເຮັດວຽກໂດຍການປ່ອຍອາຍແກັສທີ່ມີທ່າແຮງສູງ, ເຊິ່ງ, ໃນທາງກັບກັນ, ເປີດໃຊ້ອຸປະກອນຂັດຈັງຫວະໃນປະຈຸບັນ, ຫຼືໂດຍ electrochemically polymerizing ຢ່າງຖາວອນທີ່ມີທ່າແຮງສູງເພື່ອຢຸດການເຮັດວຽກຂອງແບດເຕີຣີກ່ອນທີ່ຜົນໄດ້ຮັບໄພພິບັດຈະເກີດຂື້ນ (ຮູບ 3H).ຕົວຢ່າງຂອງອະດີດປະກອບມີ xylene , cyclohexylbenzene , ແລະ biphenyl , ໃນຂະນະທີ່ຕົວຢ່າງຂອງອັນສຸດທ້າຍປະກອບມີ biphenyl ແລະທາດປະສົມທີ່ມີກິ່ນຫອມອື່ນໆທີ່ທົດແທນ (ຮູບ 3I).ຜົນກະທົບທາງລົບຂອງສານເຕີມແຕ່ງປິດແມ່ນຍັງເປັນການດໍາເນີນງານໄລຍະຍາວແລະການປະຕິບັດການເກັບຮັກສາຂອງ LIBs ເນື່ອງຈາກການຜຸພັງທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ຂອງທາດປະສົມເຫຼົ່ານີ້.

ການແກ້ໄຂບັນຫາໃນຂັ້ນຕອນທີ 2 (ການສະສົມຄວາມຮ້ອນແລະຂະບວນການປ່ອຍອາຍແກັສ)

ວັດສະດຸ cathode ທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້.Lithium transition metal oxides, ເຊັ່ນ: ຊັ້ນ oxides LiCoO2, LiNiO2, ແລະ LiMnO2;spinel-type oxide LiM2O4;ແລະປະເພດ polyanion LiFePO4, ແມ່ນນິຍົມໃຊ້ວັດສະດຸ cathode, ເຊິ່ງ, ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ມີບັນຫາດ້ານຄວາມປອດໄພໂດຍສະເພາະໃນອຸນຫະພູມສູງ.ໃນບັນດາພວກມັນ, LiFePO4 ທີ່ມີໂຄງສ້າງ olivine ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງມີຄວາມປອດໄພ, ເຊິ່ງມີຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງເຖິງ 400 ° C, ໃນຂະນະທີ່ LiCoO2 ເລີ່ມການຍ່ອຍສະຫຼາຍຢູ່ທີ່ 250 ° C.ເຫດຜົນສໍາລັບການປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງ LiFePO4 ແມ່ນວ່າທັງຫມົດຂອງ ions ອົກຊີເຈນປະກອບເປັນພັນທະບັດ covalent ທີ່ເຂັ້ມແຂງກັບ P5+ ເພື່ອສ້າງເປັນ polyanions PO43− tetrahedral, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ໂຄງປະກອບສາມມິຕິທັງຫມົດສະຖຽນລະພາບແລະປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງເມື່ອທຽບກັບອຸປະກອນການ cathode ອື່ນໆ, ເຖິງແມ່ນວ່າຍັງມີ. ໄດ້ມີການລາຍງານອຸປະຕິເຫດໄຟໄຫມ້ຫມໍ້ໄຟບາງ.ຄວາມເປັນຫ່ວງດ້ານຄວາມປອດໄພອັນໃຫຍ່ຫຼວງເກີດຈາກການເສື່ອມຂອງວັດສະດຸ cathode ເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມທີ່ສູງແລະການປ່ອຍອົກຊີເຈນພ້ອມໆກັນ, ເຊິ່ງສາມາດນໍາໄປສູ່ການເຜົາໃຫມ້ແລະການລະເບີດ, ທໍາລາຍຄວາມປອດໄພຂອງແບດເຕີຣີຢ່າງຈິງຈັງ.ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໂຄງປະກອບການໄປເຊຍກັນຂອງຊັ້ນ oxide LiNiO2 ແມ່ນບໍ່ຄົງທີ່ເນື່ອງຈາກການມີຢູ່ຂອງ Ni2+, ຂະຫນາດ ionic ທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບ Li+.The delithiated LixNiO2 (x< 1) ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປ່ຽນເປັນໄລຍະປະເພດ spinel ຄົງທີ່ກວ່າ LiNi2O4 (spinel) ແລະ rocksalt-type NiO, ດ້ວຍອົກຊີເຈນທີ່ປ່ອຍອອກມາເປັນ electrolyte ແຫຼວຢູ່ທີ່ປະມານ 200 ° C, ນໍາໄປສູ່ການເຜົາໃຫມ້ electrolyte.

ຄວາມພະຍາຍາມຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໄດ້ຖືກດໍາເນີນເພື່ອປັບປຸງສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸ cathode ເຫຼົ່ານີ້ໂດຍການ doping ປະລໍາມະນູແລະການເຄືອບປ້ອງກັນດ້ານ.

ການ doping ປະລໍາມະນູຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສາມາດເພີ່ມຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸອອກໄຊຊັ້ນເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນສະຖຽນລະພາບຜົນໄດ້ຮັບ.ຄວາມຫມັ້ນຄົງດ້ານຄວາມຮ້ອນຂອງ LiNiO2 ຫຼື Li1.05Mn1.95O4 ສາມາດປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໂດຍການທົດແທນບາງສ່ວນຂອງ Ni ຫຼື Mn ກັບ cations ໂລຫະອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: Co, Mn, Mg, ແລະ Al .ສໍາລັບ LiCoO2, ການແນະນໍາຂອງ doping ແລະອົງປະກອບຂອງໂລຫະປະສົມເຊັ່ນ Ni ແລະ Mn ສາມາດເພີ່ມອຸນຫະພູມເລີ່ມຕົ້ນການທໍາລາຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.Tdec, ໃນຂະນະທີ່ຍັງຫຼີກເວັ້ນການປະຕິກິລິຍາກັບ electrolyte ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນ cathode ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນມາພ້ອມກັບການເສຍສະລະໃນຄວາມສາມາດສະເພາະ.ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ວັດສະດຸ cathode ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ - gradient ສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium ທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້ໂດຍອີງໃສ່ຊັ້ນ lithium nickel cobalt manganese oxide ໄດ້ຖືກພັດທະນາ (ຮູບ 4A).ໃນວັດສະດຸນີ້, ແຕ່ລະອະນຸພາກມີສ່ວນກາງຂອງ Ni-ອຸດົມສົມບູນ ແລະຊັ້ນນອກທີ່ອຸດົມສົມບູນ Mn, ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ Ni ຫຼຸດລົງ ແລະເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ Mn ແລະ Co ເມື່ອພື້ນຜິວເຂົ້າໃກ້ (ຮູບ 4B).ອະດີດສະຫນອງຄວາມອາດສາມາດສູງ, ໃນຂະນະທີ່ສຸດທ້າຍປັບປຸງສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນ.ອຸປະກອນການ cathode ນະວະນິຍາຍນີ້ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເພື່ອປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟໂດຍບໍ່ມີການຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບ electrochemical ຂອງເຂົາເຈົ້າ (ຮູບ 4C).

Fig. 4 ຍຸດທະສາດການແກ້ໄຂບັນຫາໃນຂັ້ນຕອນທີ 2: cathodes ທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້.

(A) ແຜນວາດແຜນພາບຂອງອະນຸພາກ electrode ບວກທີ່ມີແກນ Ni-rich ອ້ອມຮອບດ້ວຍຊັ້ນນອກທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ-gradient.ແຕ່ລະອະນຸພາກມີ Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 ແລະຊັ້ນນອກທີ່ອຸດົມດ້ວຍ Ni-ອຸດົມສົມບູນ [Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2] ດ້ວຍການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ Ni ແລະເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ Mn ແລະ Co. ເມື່ອພື້ນຜິວເຂົ້າໃກ້.ອະດີດສະຫນອງຄວາມສາມາດສູງ, ໃນຂະນະທີ່ສຸດທ້າຍປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນ.ອົງປະກອບສະເລ່ຍແມ່ນ Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2.A micrograph ເອເລັກໂຕຣນິກສະແກນຂອງອະນຸພາກປົກກະຕິແມ່ນຍັງສະແດງຢູ່ເບື້ອງຂວາ.(B) ຜົນການວິເຄາະຈຸນລະພາກ x-ray ເອເລັກໂຕຣນິກຂອງທາດອອກໄຊ lithiated ສຸດທ້າຍ Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2.ການປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນເທື່ອລະກ້າວຂອງ Ni, Mn, ແລະ Co ໃນຊັ້ນກາງແມ່ນເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ.ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ Ni ຫຼຸດລົງ, ແລະຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ Co ແລະ Mn ເພີ່ມຂຶ້ນຕໍ່ຫນ້າດິນ.(C) ຮ່ອງຮອຍການສະແກນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (DSC) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການໄຫຼຂອງຄວາມຮ້ອນຈາກປະຕິກິລິຍາຂອງ electrolyte ທີ່ມີວັດສະດຸຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ - gradient Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2, ວັດຖຸສູນກາງ Ni-ອຸດົມສົມບູນ Li(Ni0.8Co0.1Mn0. 1)O2, ແລະຊັ້ນນອກທີ່ອຸດົມສົມບູນ Mn [Li(Ni0.46Co0.23Mn0.31)O2].ວັດສະດຸໄດ້ຖືກຄິດຄ່າກັບ 4.3 V. (A), (B), ແລະ (C) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ Springer Nature.(D) ຊ້າຍ: ການສົ່ງຜ່ານກ້ອງຈຸລະທັດອີເລັກໂທຣນິກ (TEM) ຮູບພາບພາກສະຫນາມສົດໃສຂອງ AlPO4 nanoparticle-coO2 LiCoO2;spectrometry x-ray ກະແຈກກະຈາຍພະລັງງານຢືນຢັນອົງປະກອບ Al ແລະ P ໃນຊັ້ນເຄືອບ.ຂວາ: ຮູບພາບ TEM ຄວາມລະອຽດສູງສະແດງໃຫ້ເຫັນອະນຸພາກນາໂນ AlPO4 (ເສັ້ນຜ່າສູນກາງ ~ 3 nm) ໃນຊັ້ນເຄືອບ nanoscale;ລູກສອນຊີ້ບອກການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງຊັ້ນ AlPO4 ແລະ LiCoO2.(E) ຊ້າຍ: ຮູບພາບຂອງເຊນທີ່ບັນຈຸຄາໂທດ LiCoO2 ເປົ່າຫຼັງຈາກການທົດສອບການສາກເກີນ 12-V.ເຊລໄດ້ໄຟໄຫມ້ແລະລະເບີດຢູ່ທີ່ແຮງດັນນັ້ນ.ຂວາ: ຮູບພາບຂອງເຊລທີ່ບັນຈຸສານ AlPO4 nanoparticle-coated LiCoO2 ຫຼັງຈາກການທົດສອບເກີນ 12-V.(D) ແລະ (E) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley ແລະ Sons.

ຍຸດທະສາດອີກປະການຫນຶ່ງເພື່ອປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນແມ່ນການເຄືອບວັດສະດຸ cathode ດ້ວຍຊັ້ນບາງໆປ້ອງກັນຄວາມຮ້ອນຂອງ Li+ conducting ທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ເຊິ່ງສາມາດປ້ອງກັນການຕິດຕໍ່ໂດຍກົງຂອງວັດສະດຸ cathode ກັບ electrolyte ແລະຫຼຸດລົງປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງແລະການຜະລິດຄວາມຮ້ອນ.ການເຄືອບສາມາດເປັນຮູບເງົາອະນົງຄະທາດ [ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ ZnO , Al2O3, AlPO4 , AlF3 , ແລະອື່ນໆ], ເຊິ່ງສາມາດດໍາເນີນການ Li ions ຫຼັງຈາກຖືກ lithiated (ຮູບ 4, D ແລະ E), ຫຼືຮູບເງົາອິນຊີ, ເຊັ່ນ poly(diallyldimethylammonium chloride), ຮູບເງົາປ້ອງກັນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍ γ-butyrolactone additives, ແລະສານເຕີມແຕ່ງຫຼາຍອົງປະກອບ (ປະກອບດ້ວຍ vinylene carbonate, 1,3-propylene sulfite, ແລະ dimethylacetamide).

ການແນະນໍາການເຄືອບດ້ວຍຄ່າສໍາປະສິດອຸນຫະພູມບວກແມ່ນຍັງມີປະສິດທິພາບສໍາລັບການເພີ່ມຄວາມປອດໄພຂອງ cathode.ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, cathodes poly(3-decylthiophene)-coated LiCoO2 ສາມາດປິດປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີແລະປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ> 80 ° C, ຍ້ອນວ່າຊັ້ນໂພລີເມີທີ່ນໍາມາສາມາດປ່ຽນແປງຢ່າງໄວວາໄປສູ່ສະຖານະຕ້ານທານສູງ.ການເຄືອບຂອງ oligomers ທີ່ຢຸດເຊົາດ້ວຍຕົນເອງທີ່ມີສະຖາປັດຕະຍະກໍາ hyper-branched ຍັງສາມາດເຮັດວຽກເປັນຊັ້ນສະກັດກັ້ນການຕອບສະຫນອງຄວາມຮ້ອນເພື່ອປິດຫມໍ້ໄຟຈາກຂ້າງ cathode.

ຕົວເກັບປະຈຸທີ່ປ່ຽນໄດ້ດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ.ການປິດປະຕິກິລິຢາເຄມີໄຟຟ້າໃນລະຫວ່າງອຸນຫະພູມຫມໍ້ໄຟເພີ່ມຂຶ້ນໃນຂັ້ນຕອນທີ 2 ປະສິດທິພາບສາມາດປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກ.ການສະຫຼັບໂພລິເມີທີ່ຕອບສະໜອງໄດ້ໄວ ແລະປີ້ນກັບກັນໄດ້ (TRPS) ໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າພາຍໃນຕົວເກັບກຳປະຈຸບັນ (ຮູບ 5A).ຮູບເງົາບາງໆ TRPS ປະກອບດ້ວຍອະນຸພາກ nanostructured spiky nanostructured spiky graphene ເຄືອບ conductive (GrNi) ເປັນຕົວຕື່ມຕົວນໍາແລະ PE matrix ທີ່ມີຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວຄວາມຮ້ອນຂະຫນາດໃຫຍ່ (α ~ 10−4 K−1).ຮູບເງົາປະສົມໂພລີເມີທີ່ເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸສະແດງເຖິງການນໍາໄຟຟ້າສູງ (σ) ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແຕ່ເມື່ອອຸນຫະພູມເຂົ້າໃກ້ອຸນຫະພູມສະຫຼັບ (Ts), ການ conductivity ຫຼຸດລົງພາຍໃນ 1 s ໂດຍເຈັດຫາແປດຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດເປັນຜົນມາຈາກການຂະຫຍາຍປະລິມານໂພລີເມີ, ເຊິ່ງແຍກອະນຸພາກ conductive ແລະ breaks ເສັ້ນທາງ conductive (ຮູບ 5B).ຮູບເງົາທັນທີກາຍເປັນ insulating ແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຢຸດການເຮັດວຽກຂອງຫມໍ້ໄຟ (ຮູບ 5C).ຂະບວນການນີ້ແມ່ນປີ້ນກັບກັນໄດ້ສູງແລະສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກເຫດການ overheating ຫຼາຍຄັ້ງໂດຍບໍ່ມີການປະນີປະນອມປະສິດທິພາບ.

Fig. 5 ຍຸດທະສາດການແກ້ໄຂບັນຫາໃນຂັ້ນຕອນທີ 2.

(A) ຮູບແຕ້ມແບບແຜນຂອງກົນໄກການສະຫຼັບຄວາມຮ້ອນຂອງຕົວເກັບປະຈຸ TRPS.ຫມໍ້ໄຟທີ່ປອດໄພມີຫນຶ່ງຫຼືສອງຕົວເກັບປະຈຸທີ່ເຄືອບດ້ວຍຊັ້ນ TRPS ບາງໆ.ມັນເຮັດວຽກປົກກະຕິຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນກໍລະນີຂອງອຸນຫະພູມສູງຫຼືຂະຫນາດໃຫຍ່, matrix ໂພລີເມີໄດ້ຂະຫຍາຍ, ດັ່ງນັ້ນການແຍກອະນຸພາກ conductive, ຊຶ່ງສາມາດຫຼຸດລົງ conductive ຂອງຕົນ, ເພີ່ມທະວີການຕໍ່ຕ້ານຂອງຕົນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະປິດຫມໍ້ໄຟ.ໂຄງສ້າງຫມໍ້ໄຟດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສາມາດປ້ອງກັນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີຄວາມເສຍຫາຍ.ເມື່ອເຮັດຄວາມເຢັນ, ໂພລີເມີເມີຈະຫົດຕົວລົງແລະຟື້ນຟູເສັ້ນທາງການນໍາທາງເດີມ.(B) ການປ່ຽນແປງຄວາມຕ້ານທານຂອງຮູບເງົາ TRPS ທີ່ແຕກຕ່າງກັນເປັນຫນ້າທີ່ຂອງອຸນຫະພູມ, ລວມທັງ PE / GrNi ທີ່ມີການໂຫຼດ GrNi ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະ PP / GrNi ທີ່ມີການໂຫຼດ 30% (v / v) ຂອງ GrNi.(C) ສະຫຼຸບຄວາມອາດສາມາດຂອງວົງຈອນຫມໍ້ໄຟ LiCoO2 ທີ່ປອດໄພລະຫວ່າງ 25°C ແລະປິດ.ຄວາມອາດສາມາດໃກ້ສູນຢູ່ທີ່ 70 ° C ສະແດງເຖິງການປິດຢ່າງເຕັມທີ່.(A), (B), ແລະ (C) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ Springer Nature.(D) ການເປັນຕົວແທນແບບແຜນຂອງແນວຄວາມຄິດການປິດລະບົບ microsphere ສໍາລັບ LIBs.ໄຟຟ້າແມ່ນໃຊ້ໄດ້ກັບ microspheres thermoresponsive ທີ່, ຂ້າງເທິງອຸນຫະພູມຫມໍ້ໄຟພາຍໃນທີ່ສໍາຄັນ, ຜ່ານການປ່ຽນຄວາມຮ້ອນ ( melt).ແຄບຊູນ molten ເຄືອບດ້ານ electrode, ປະກອບເປັນອຸປະສັກ insulating ionically ແລະປິດຊ່ອງຫມໍ້ໄຟ.(E) ເຍື່ອອະນົງຄະທາດທີ່ບາງໆ ແລະ ຢືນຢູ່ດ້ວຍຕົນເອງທີ່ປະກອບດ້ວຍອະນຸພາກອະລູມິນຽມ 94% ແລະ 6% ຢາງ styrene-butadiene (SBR) binder ໄດ້ຖືກກະກຽມໂດຍວິທີການຫລໍ່ດ້ວຍການແກ້ໄຂ.ຂວາ: ຮູບພາບສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງຕົວແຍກທາດປະສົມອະນົງຄະທາດແລະຕົວແຍກ PE.ເຄື່ອງແຍກຖືກຈັດໃສ່ຢູ່ທີ່ 130 ° C ເປັນເວລາ 40 ນາທີ.PE ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກພື້ນທີ່ທີ່ມີສີ່ຫຼ່ຽມມົນ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຕົວແຍກປະສົມບໍ່ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫົດຕົວທີ່ຊັດເຈນ.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ Elsevier.(F) ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນຂອງໂພລີເມີທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງບາງອັນເປັນວັດສະດຸແຍກທີ່ມີການຫົດຕົວຂອງອຸນຫະພູມສູງຕ່ໍາ.ດ້ານເທິງ: polyimide (PI).ກາງ: cellulose.ລຸ່ມ: poly(butylene) terephthalate.(G) ຊ້າຍ: ການປຽບທຽບ DSC spectra ຂອງ PI ກັບຕົວແຍກ PE ແລະ PP;ຕົວແຍກ PI ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງດ້ານຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດໃນລະດັບອຸນຫະພູມຈາກ 30 °ຫາ 275 ° C.ຂວາ: ຮູບກ້ອງດິຈິຕອລປຽບທຽບຄວາມຊຸ່ມຊື້ນຂອງຕົວແຍກທາງການຄ້າ ແລະຕົວແຍກ PI ທີ່ສັງເຄາະດ້ວຍທາດໂປຣພີລີນຄາບອນອິເລັກໂທຣອຍ.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີຂອງອາເມຣິກາ.

ເຄື່ອງແຍກການປິດຄວາມຮ້ອນ.ຍຸດທະສາດອີກອັນໜຶ່ງເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ແບດເຕີລີ່ລະບາຍຄວາມຮ້ອນໃນລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນທີ 2 ແມ່ນການປິດເສັ້ນທາງການນຳຂອງ Li ion ຜ່ານຕົວແຍກ.ຕົວແຍກແມ່ນອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບຄວາມປອດໄພຂອງ LIBs, ຍ້ອນວ່າພວກເຂົາປ້ອງກັນການຕິດຕໍ່ໄຟຟ້າໂດຍກົງລະຫວ່າງ cathode ພະລັງງານສູງແລະວັດສະດຸ anode ໃນຂະນະທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ການຂົນສົ່ງ ionic.PP ແລະ PE ແມ່ນວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ, ແຕ່ພວກມັນມີຄວາມຫມັ້ນຄົງດ້ານຄວາມຮ້ອນທີ່ບໍ່ດີ, ມີຈຸດລະລາຍຂອງ ~ 165 °ແລະ ~ 135 ° C, ຕາມລໍາດັບ.ສໍາລັບ LIB ການຄ້າ, ຕົວແຍກທີ່ມີໂຄງສ້າງ trilayer PP / PE / PP ໄດ້ຖືກເຮັດເປັນການຄ້າແລ້ວ, ບ່ອນທີ່ PE ເປັນຊັ້ນກາງປ້ອງກັນ.ເມື່ອອຸນຫະພູມພາຍໃນຂອງຫມໍ້ໄຟເພີ່ມຂຶ້ນສູງກວ່າອຸນຫະພູມທີ່ສໍາຄັນ (~130 ° C), ຊັ້ນ PE porous ຈະລະລາຍບາງສ່ວນ, ປິດຮູຂຸມຂົນຂອງຮູບເງົາແລະປ້ອງກັນການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງ ions ໃນ electrolyte ຂອງແຫຼວ, ໃນຂະນະທີ່ຊັ້ນ PP ສະຫນັບສະຫນູນກົນຈັກເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການພາຍໃນ. ສັ້ນ.ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ການປິດ LIB ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນຍັງສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍໃຊ້ PE thermoresponsive ຫຼື microspheres paraffin wax ເປັນຊັ້ນປ້ອງກັນຂອງ anodes ຫມໍ້ໄຟຫຼືຕົວແຍກ.ເມື່ອອຸນຫະພູມຂອງແບດເຕີລີ່ພາຍໃນເຖິງມູນຄ່າທີ່ສໍາຄັນ, ໄມໂຄສະເຟຍຈະລະລາຍແລະເຄືອບ anode / ແຍກດ້ວຍສິ່ງກີດຂວາງທີ່ບໍ່ສາມາດທໍາລາຍໄດ້, ຢຸດການຂົນສົ່ງ Li-ion ແລະປິດເຊນຢ່າງຖາວອນ (ຮູບ 5D).

ຕົວແຍກທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງຄວາມຮ້ອນສູງ.ເພື່ອປັບປຸງສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນຂອງຕົວແຍກແບດເຕີລີ່, ສອງວິທີການໄດ້ຖືກພັດທະນາໃນໄລຍະຫຼາຍປີທີ່ຜ່ານມາ:

(1) ຕົວແຍກເຊລາມິກທີ່ປັບປຸງ, ຜະລິດໂດຍການເຄືອບໂດຍກົງຫຼືການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊັ້ນເຊລາມິກເຊັ່ນ SiO2 ແລະ Al2O3 ຢູ່ເທິງຫນ້າແຍກ polyolefin ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຫຼືໂດຍການມີຝຸ່ນເຊລາມິກຝັງຢູ່ໃນວັດສະດຸໂພລີເມີ (ຮູບ 5E), ສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດ melting ສູງຫຼາຍແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງກົນຈັກສູງແລະຍັງມີການນໍາຄວາມຮ້ອນຂ້ອນຂ້າງສູງ.ບາງຕົວແຍກປະສົມທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍຜ່ານຍຸດທະສາດນີ້ໄດ້ຖືກເຮັດເປັນການຄ້າ, ເຊັ່ນ Separion (ຊື່ທາງການຄ້າ).

(2) ການປ່ຽນວັດສະດຸແຍກຈາກ polyolefin ເປັນໂພລີເມີທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງທີ່ມີການຫົດຕົວເມື່ອຄວາມຮ້ອນ, ເຊັ່ນ polyimide, cellulose, poly (butylene) terephthalate, ແລະ poly (esters) ປຽບທຽບອື່ນໆ, ແມ່ນອີກຍຸດທະສາດທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນການປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນ. ຂອງຕົວແຍກ (ຮູບ 5F).ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, polyimide ເປັນ thermosetting polymer ພິຈາລະນາຢ່າງກວ້າງຂວາງເປັນທາງເລືອກທີ່ດີເນື່ອງຈາກວ່າຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ (ຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນໄລຍະ 400 ° C), ທົນທານຕໍ່ສານເຄມີທີ່ດີ, ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງ tensile ສູງ, ການປຽກ electrolyte ທີ່ດີ, ແລະຄວາມທົນທານຕໍ່ໄຟ (.ຮູບ 5G).

ຊຸດຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຟັງຊັນເຮັດຄວາມເຢັນ.ລະບົບການຈັດການຄວາມຮ້ອນຂະໜາດຂອງອຸປະກອນທີ່ເປີດໃຊ້ໂດຍການໄຫຼວຽນຂອງອາກາດ ຫຼື ຄວາມເຢັນຂອງແຫຼວໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງແບດເຕີຣີ້ແລະການເພີ່ມອຸນຫະພູມຊ້າລົງ.ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸປະກອນການປ່ຽນແປງໄລຍະເຊັ່ນ paraffin wax ໄດ້ຖືກປະສົມປະສານເຂົ້າໃນຊຸດຫມໍ້ໄຟເພື່ອເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນບ່ອນລະບາຍຄວາມຮ້ອນເພື່ອຄວບຄຸມອຸນຫະພູມຂອງພວກເຂົາ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼີກເວັ້ນການລ່ວງລະເມີດອຸນຫະພູມ.

ການແກ້ໄຂບັນຫາໃນຂັ້ນຕອນທີ 3 (ການເຜົາໄຫມ້ແລະການລະເບີດ)

ຄວາມຮ້ອນ, ອົກຊີເຈນ, ແລະນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ເອີ້ນວ່າ "ສາມຫລ່ຽມໄຟ," ແມ່ນສ່ວນປະກອບທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບໄຟໄຫມ້ສ່ວນໃຫຍ່.ດ້ວຍການສະສົມຂອງຄວາມຮ້ອນແລະອົກຊີເຈນທີ່ຜະລິດໃນລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນທີ 1 ແລະ 2, ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ (ຄື electrolytes ທີ່ໄວໄຟໄວ) ຈະເລີ່ມເຜົາໃຫມ້ໂດຍອັດຕະໂນມັດ.ການຫຼຸດຜ່ອນການຕິດໄຟຂອງສານລະລາຍ electrolyte ແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ຄວາມປອດໄພຂອງແບດເຕີຣີແລະການນໍາໃຊ້ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ LIBs.

ສານເຕີມແຕ່ງທີ່ທົນທານຕໍ່ໄຟ.ຄວາມພະຍາຍາມຄົ້ນຄ້ວາຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງໄດ້ຮັບການອຸທິດເພື່ອການພັດທະນາຂອງສານເສີມທີ່ທົນທານຕໍ່ໄຟເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການຕິດໄຟຂອງ electrolytes ຂອງແຫຼວ.ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງສານເຕີມແຕ່ງທີ່ຕ້ານການໄຟໄຫມ້ທີ່ໃຊ້ໃນ electrolytes ແຫຼວແມ່ນອີງໃສ່ສານປະກອບ phosphorus ອິນຊີຫຼືສານປະກອບ halogenated ອິນຊີ.ເນື່ອງຈາກ halogens ເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມແລະສຸຂະພາບຂອງມະນຸດ, ທາດປະສົມ phosphorus ອິນຊີແມ່ນຜູ້ສະຫມັກທີ່ໂດດເດັ່ນເປັນສານເສີມທີ່ທົນທານຕໍ່ໄຟຍ້ອນຄວາມສາມາດຕ້ານໄຟໄຫມ້ສູງແລະຄວາມເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ.ທາດປະກອບຟອສຟອສອິນຊີທົ່ວໄປປະກອບມີ trimethyl phosphate, triphenyl phosphate, bis(2-methoxyethoxy)methylallylphosphonate, tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite , (ethoxy) pentafluorocyclotriphosphazene , ethyl.ຮູບ 6A).ກົນໄກສໍາລັບຜົນກະທົບຂອງການຊັກຊ້າ flame ຂອງສານປະກອບ phosphorus ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເຊື່ອວ່າໂດຍທົ່ວໄປເປັນຂະບວນການຂູດຂີ້ເຫຍື້ອທາງເຄມີ.ໃນລະຫວ່າງການເຜົາໃຫມ້, ໂມເລກຸນທີ່ມີ phosphorus ສາມາດທໍາລາຍກັບຊະນິດພັນທີ່ປະກອບດ້ວຍ phosphorus ອະນຸມູນອິດສະລະ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນສາມາດຢຸດເຊົາການຮາກ (ຕົວຢ່າງ, H ແລະ OH radicals) ທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການຂະຫຍາຍພັນຂອງຕິກິຣິຍາຕ່ອງໂສ້ທີ່ມີຄວາມຮັບຜິດຊອບຕໍ່ການເຜົາໃຫມ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ (.ຮູບ 6, B ແລະ C).ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ການຫຼຸດຜ່ອນການຕິດໄຟດ້ວຍການເພີ່ມສານຕ້ານໄຟທີ່ມີ phosphorus ເຫຼົ່ານີ້ມາໂດຍຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການປະຕິບັດທາງເຄມີ.ເພື່ອປັບປຸງການຄ້ານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າອື່ນໆໄດ້ດັດແປງໂຄງສ້າງໂມເລກຸນຂອງເຂົາເຈົ້າ: (i) ການ fluorination ບາງສ່ວນຂອງ alkyl phosphates ສາມາດປັບປຸງການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະປະສິດທິພາບ retardancy flame ຂອງເຂົາເຈົ້າ;(ii) ການນໍາໃຊ້ສານປະກອບທີ່ມີທັງການປະກອບຮູບເງົາປ້ອງກັນແລະການຕ້ານການໄຟໄຫມ້, ເຊັ່ນ: bis (2-methoxyethoxy)methylallylphosphonate, ບ່ອນທີ່ກຸ່ມ allylic ສາມາດ polymerize ແລະປະກອບເປັນຮູບເງົາ SEI ທີ່ຫມັ້ນຄົງໃນດ້ານ graphite, ດັ່ງນັ້ນປະສິດທິພາບປ້ອງກັນດ້ານອັນຕະລາຍ. ປະຕິກິລິຍາ;(iii) ການປ່ຽນແປງຂອງ P(V) phosphate ເປັນ P(III) phosphites, ເຊິ່ງອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການສ້າງ SEI ແລະສາມາດປິດການທໍາງານຂອງ PF5 ອັນຕະລາຍ [ຕົວຢ່າງ, tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite];ແລະ (iv) ການທົດແທນສານເສີມ organophosphorus ດ້ວຍ phosphazenes cyclic, ໂດຍສະເພາະແມ່ນ fluorinated cyclophosphazene, ເຊິ່ງໄດ້ປັບປຸງຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງ electrochemical .

Fig. 6 ຍຸດທະສາດການແກ້ໄຂບັນຫາໃນຂັ້ນຕອນທີ 3.

(A) ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນປົກກະຕິຂອງສານເຕີມແຕ່ງທີ່ທົນທານຕໍ່ໄຟ.(B) ກົນໄກສໍາລັບຜົນກະທົບການຕ້ານການ flame ຂອງສານປະກອບ phosphorus ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເຊື່ອວ່າໂດຍທົ່ວໄປເປັນຂະບວນການຂູດຂີ້ເຫຍື້ອທາງເຄມີ, ເຊິ່ງສາມາດຢຸດຕິກິລິຍາລະບົບຕ່ອງໂສ້ຮາກທີ່ຮັບຜິດຊອບຕໍ່ຕິກິຣິຍາການເຜົາໃຫມ້ໃນໄລຍະອາຍແກັສ.TPP, triphenyl phosphate.(C) ເວລາການດັບໄຟດ້ວຍຕົນເອງ (SET) ຂອງ electrolyte carbonate ປົກກະຕິສາມາດຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍດ້ວຍການເພີ່ມ triphenyl phosphate.(D) ໂຄງສ້າງຂອງຕົວແຍກ electrospun "smart" ທີ່ມີຄຸນສົມບັດຕ້ານໄຟທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຮ້ອນສໍາລັບ LIBs.ຕົວແຍກທີ່ຢືນຢູ່ແບບເສລີແມ່ນປະກອບດ້ວຍ microfibers ທີ່ມີໂຄງສ້າງຂອງແກະທີ່ມີແກນ, ບ່ອນທີ່ສານຕ້ານໄຟແມ່ນຫຼັກແລະໂພລີເມີແມ່ນແກະ.ເມື່ອເກີດຄວາມຮ້ອນ, ເປືອກໂພລີເມີລິເມີຈະລະລາຍ ແລະຈາກນັ້ນສານຕ້ານໄຟທີ່ຫຸ້ມຫໍ່ຖືກປ່ອຍອອກມາໃນ electrolyte, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສາມາດສະກັດກັ້ນການຕິດໄຟ ແລະ ການເຜົາໄໝ້ຂອງ electrolytes ໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.(E) ຮູບພາບ SEM ຂອງ microfibers TPP@PVDF-HFP ຫຼັງຈາກ etching ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນໂຄງສ້າງແກນ-shell ຂອງເຂົາເຈົ້າ.ແຖບຂະຫນາດ, 5 ມມ.(F) ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນປົກກະຕິຂອງອຸນຫະພູມຫ້ອງຂອງແຫຼວ ionic ທີ່ໃຊ້ເປັນ electrolytes nonflammable ສໍາລັບ LIBs.(G) ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນຂອງ PFPE, ການປຽບທຽບ PEO perfluorinated nonflammable.ສອງກຸ່ມ methyl carbonate ໄດ້ຖືກດັດແປງຢູ່ປາຍຍອດຂອງຕ່ອງໂສ້ໂພລີເມີເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງໂມເລກຸນກັບລະບົບຫມໍ້ໄຟໃນປະຈຸບັນ.

ມັນຄວນຈະໄດ້ຮັບການສັງເກດເຫັນວ່າສະເຫມີມີການຊື້ຂາຍລະຫວ່າງການຫຼຸດຜ່ອນການ flammability ຂອງ electrolyte ແລະປະສິດທິພາບຂອງເຊນສໍາລັບ additives ລະບຸໄວ້, ເຖິງແມ່ນວ່າການປະນີປະນອມນີ້ໄດ້ຖືກປັບປຸງໂດຍຜ່ານການອອກແບບໂມເລກຸນຂ້າງເທິງ.ຍຸດທະສາດທີ່ສະເຫນີອີກອັນຫນຶ່ງເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້ປະກອບມີການລວມເອົາສານຕ້ານການເຜົາໄຫມ້ພາຍໃນເປືອກໂພລີເມີທີ່ປ້ອງກັນຂອງ microfibers, ເຊິ່ງຖືກວາງຊ້ອນກັນຕື່ມອີກເພື່ອສ້າງຕົວແຍກທີ່ບໍ່ແມ່ນແສ່ວ (ຮູບ 6D).ເຄື່ອງແຍກ microfiber nonwoven electrospun ໃໝ່ທີ່ມີລັກສະນະຕ້ານການໄຟໄໝ້ທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນສໍາລັບ LIBs.ການຫຸ້ມຫໍ່ຂອງສານຕ້ານໄຟໃນກະເປົ໋າໂພລີເມີປ້ອງກັນປ້ອງກັນການສໍາຜັດໂດຍກົງຂອງສານຕ້ານກາວໄຟກັບ electrolyte, ປ້ອງກັນຜົນກະທົບທາງລົບຈາກສານຕ້ານທານຕໍ່ການປະຕິບັດທາງເຄມີຂອງຫມໍ້ໄຟ (ຮູບ 6E).ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າການລະບາຍຄວາມຮ້ອນຂອງຫມໍ້ໄຟ LIB ເກີດຂຶ້ນ, ເປືອກຫຸ້ມນອກ poly (vinylidenefluoride-hexafluoro propylene) copolymer (PVDF-HFP) ຈະລະລາຍເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ສານຕ້ານການ flame triphenyl phosphate encapsulated ຈະຖືກປ່ອຍອອກມາໃນ electrolyte, ດັ່ງນັ້ນປະສິດທິຜົນສະກັດກັ້ນການເຜົາໃຫມ້ຂອງ electrolytes ທີ່ໄວໄຟໄວໄດ້.

ແນວຄວາມຄິດຂອງ "ທາດເກືອທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນ" ໄດ້ຖືກພັດທະນາເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້.ທາດອີເລັກໂທຣນິກທີ່ໃຊ້ໃນການດັບເພີງເຫຼົ່ານີ້ສຳລັບແບັດເຕີລີທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້ມີ LiN(SO2F)2 ເປັນເກືອ ແລະສານກັນໄຟທີ່ເປັນທີ່ນິຍົມຂອງ trimethyl phosphate (TMP) ເປັນຕົວລະລາຍດ່ຽວ.ການສ້າງ spontaneous ຂອງ SEI ອະນົງຄະທາດທີ່ມາຈາກເກືອທີ່ເຂັ້ມແຂງຢູ່ໃນ anode ແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການປະຕິບັດທາງເຄມີທີ່ຫມັ້ນຄົງ.ຍຸດທະສາດນະວະນິຍາຍນີ້ສາມາດຂະຫຍາຍໄປສູ່ການຕ້ານການໄຟໄຫມ້ອື່ນໆແລະອາດຈະເປີດເສັ້ນທາງໃຫມ່ສໍາລັບການພັດທະນາສານລະລາຍຕ້ານໄຟໄຫມ້ໃຫມ່ສໍາລັບ LIBs ທີ່ປອດໄພກວ່າ.

electrolytes ຂອງແຫຼວທີ່ບໍ່ຕິດໄຟ.ການແກ້ໄຂທີ່ສຸດສໍາລັບບັນຫາຄວາມປອດໄພຂອງ electrolyte ຈະເປັນການພັດທະນາ electrolytes ພາຍໃນທີ່ບໍ່ແມ່ນໄຟໄຫມ້.ກຸ່ມຂອງ electrolytes ທີ່ບໍ່ຕິດໄຟທີ່ໄດ້ສຶກສາຢ່າງກວ້າງຂວາງແມ່ນຂອງແຫຼວ ionic, ໂດຍສະເພາະຂອງແຫຼວ ionic ອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ທີ່ບໍ່ມີການລະເຫີຍ (ບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ vapor ກວດພົບຕ່ໍາກວ່າ 200 ° C) ແລະບໍ່ຕິດໄຟແລະມີປ່ອງຢ້ຽມອຸນຫະພູມກ້ວາງ (.ຮູບ 6F).ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຄົ້ນຄວ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແມ່ນຍັງຕ້ອງການເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາຄວາມສາມາດຂອງອັດຕາຕ່ໍາທີ່ເກີດຂື້ນຈາກຄວາມຫນືດສູງຂອງພວກເຂົາ, ຈໍານວນການໂອນ Li ຕ່ໍາ, ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງ cathodic ຫຼືການຫຼຸດລົງ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງແຫຼວ ionic.

hydrofluoroethers ທີ່ມີນ້ໍາຫນັກໂມເລກຸນຕ່ໍາແມ່ນປະເພດ electrolytes ຂອງແຫຼວທີ່ບໍ່ແມ່ນໄຟໄຫມ້ອີກອັນຫນຶ່ງເນື່ອງຈາກຈຸດກະພິບສູງຫຼືບໍ່ມີ, ບໍ່ຕິດໄຟ, ຄວາມກົດດັນດ້ານຕ່ໍາ, ຄວາມຫນືດຕ່ໍາ, ອຸນຫະພູມເຢັນຕ່ໍາ, ແລະອື່ນໆ.ການອອກແບບໂມເລກຸນທີ່ຖືກຕ້ອງຄວນເຮັດເພື່ອປັບຄຸນສົມບັດທາງເຄມີຂອງເຂົາເຈົ້າໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບເງື່ອນໄຂຂອງ electrolytes ຫມໍ້ໄຟ.ຕົວຢ່າງທີ່ຫນ້າສົນໃຈທີ່ໄດ້ຖືກລາຍງານບໍ່ດົນມານີ້ແມ່ນ perfluoropolyether (PFPE), ເປັນອະນາລັອກ perfluorinated polyethylene oxide (PEO) ທີ່ຮູ້ຈັກດີສໍາລັບການບໍ່ຕິດໄຟ (.ຮູບ 6G).ສອງກຸ່ມ methyl carbonate ຖືກດັດແປງຢູ່ໃນກຸ່ມ terminal ຂອງຕ່ອງໂສ້ PFPE (PFPE-DMC) ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງໂມເລກຸນກັບລະບົບຫມໍ້ໄຟໃນປະຈຸບັນ.ດັ່ງນັ້ນ, ການບໍ່ຕິດໄຟແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງ PFPEs ສາມາດປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງ LIBs ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນຂະນະທີ່ເພີ່ມຈໍານວນການໂອນ electrolyte ເນື່ອງຈາກການອອກແບບໂຄງສ້າງໂມເລກຸນທີ່ເປັນເອກະລັກ.

ຂັ້ນຕອນທີ 3 ແມ່ນຂັ້ນຕອນສຸດທ້າຍແຕ່ສໍາຄັນໂດຍສະເພາະສໍາລັບຂະບວນການ runaway ຄວາມຮ້ອນ.ມັນຄວນຈະສັງເກດວ່າເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມພະຍາຍາມອັນໃຫຍ່ຫຼວງໄດ້ຖືກອຸທິດເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການຕິດໄຟຂອງ electrolyte ແຫຼວທີ່ທັນສະໃໝ, ການໃຊ້ electrolytes ຂອງລັດແຂງທີ່ບໍ່ມີການລະເຫີຍສະແດງໃຫ້ເຫັນຄໍາສັນຍາທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່.electrolytes ແຂງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຕົກຢູ່ໃນສອງປະເພດ: electrolytes ເຊລາມິກອະນົງຄະທາດ [sulfides, oxides, nitrides, phosphates, ແລະອື່ນໆ] ແລະ electrolytes polymer ແຂງ [ການປະສົມຂອງເກືອ Li ກັບໂພລີເມີ, ເຊັ່ນ poly (ethylene oxide), polyacrylonitrile, ແລະອື່ນໆ] .ຄວາມພະຍາຍາມເພື່ອປັບປຸງ electrolytes ແຂງຈະບໍ່ຖືກລາຍລະອຽດຢູ່ທີ່ນີ້, ເນື່ອງຈາກວ່າຫົວຂໍ້ນີ້ໄດ້ຖືກສະຫຼຸບແລ້ວໃນການທົບທວນຄືນທີ່ຜ່ານມາຫຼາຍ.

ຄາດຄະເນ

ໃນໄລຍະຜ່ານມາ, ວັດສະດຸໃຫມ່ຈໍານວນຫຼາຍໄດ້ຖືກພັດທະນາເພື່ອປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ, ເຖິງແມ່ນວ່າບັນຫາຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂທັງຫມົດ.ນອກຈາກນັ້ນ, ກົນໄກທີ່ຕິດພັນກັບບັນຫາຄວາມປອດໄພແມ່ນແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບແຕ່ລະເຄມີຂອງຫມໍ້ໄຟທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.ດັ່ງນັ້ນ, ວັດສະດຸສະເພາະທີ່ເຫມາະສົມກັບແບດເຕີຣີທີ່ແຕກຕ່າງກັນຄວນໄດ້ຮັບການອອກແບບ.ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າວິທີການປະສິດທິພາບຫຼາຍກວ່າແລະອຸປະກອນການອອກແບບທີ່ດີຍັງຄົງຈະໄດ້ຮັບການຄົ້ນພົບ.ທີ່ນີ້, ພວກເຮົາບອກທິດທາງທີ່ເປັນໄປໄດ້ຈໍານວນຫນຶ່ງສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າຄວາມປອດໄພຫມໍ້ໄຟໃນອະນາຄົດ.

ຫນ້າທໍາອິດ, ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະພັດທະນາໃນສະຖານະການຫຼືໃນວິທີການ operando ເພື່ອກວດພົບແລະຕິດຕາມສະພາບສຸຂະພາບພາຍໃນຂອງ LIBs.ຕົວຢ່າງ, ຂະບວນການລະບາຍຄວາມຮ້ອນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບອຸນຫະພູມພາຍໃນຫຼືຄວາມກົດດັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນພາຍໃນ LIBs.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການແຜ່ກະຈາຍອຸນຫະພູມພາຍໃນຫມໍ້ໄຟແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສະລັບສັບຊ້ອນ, ແລະວິທີການແມ່ນຈໍາເປັນໃນການກວດສອບຄ່າຂອງ electrolytes ແລະ electrodes, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຕົວແຍກ.ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມສາມາດໃນການວັດແທກຕົວກໍານົດການເຫຼົ່ານີ້ສໍາລັບອົງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການວິນິດໄສແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປ້ອງກັນອັນຕະລາຍດ້ານຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ.

ສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນຂອງຕົວແຍກແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ.ໂພລີເມີທີ່ພັດທະນາໃຫມ່ທີ່ມີຈຸດລະລາຍສູງແມ່ນມີປະສິດທິພາບໃນການເພີ່ມຄວາມສົມບູນຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງຕົວແຍກ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄຸນສົມບັດກົນຈັກຂອງເຂົາເຈົ້າຍັງ inferior, ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂະບວນການຂອງເຂົາເຈົ້າໃນລະຫວ່າງການປະກອບຫມໍ້ໄຟ.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ລາຄາຍັງເປັນປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ຄວນພິຈາລະນາສໍາລັບການປະຕິບັດຕົວຈິງ.

ການພັດທະນາຂອງ electrolytes ແຂງເບິ່ງຄືວ່າເປັນການແກ້ໄຂທີ່ສຸດສໍາລັບບັນຫາຄວາມປອດໄພຂອງ LIBs.electrolyte ແຂງຈະຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງ shorting ພາຍໃນຫມໍ້ໄຟ, ຄຽງຄູ່ກັບຄວາມສ່ຽງຂອງໄຟໄຫມ້ແລະການລະເບີດ.ເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມພະຍາຍາມອັນໃຫຍ່ຫຼວງໄດ້ຖືກອຸທິດໃຫ້ແກ່ຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງ electrolytes ແຂງ, ການປະຕິບັດຂອງພວກເຂົາຍັງສືບຕໍ່ຊັກຊ້າກວ່າ electrolytes ແຫຼວ.ອົງປະກອບຂອງ electrolytes ອະນົງຄະທາດແລະໂພລີເມີສະແດງໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່, ແຕ່ພວກເຂົາຕ້ອງການການອອກແບບແລະການກະກຽມທີ່ລະອຽດອ່ອນ.ພວກເຮົາເນັ້ນຫນັກວ່າການອອກແບບທີ່ເຫມາະສົມຂອງການໂຕ້ຕອບ inorganic-polymer ແລະວິສະວະກໍາຂອງການສອດຄ່ອງຂອງເຂົາເຈົ້າແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການຂົນສົ່ງ Li-ion ປະສິດທິພາບ.

ຄວນສັງເກດວ່າ electrolyte ແຫຼວບໍ່ແມ່ນສ່ວນປະກອບຂອງຫມໍ້ໄຟພຽງແຕ່ທີ່ສາມາດເຜົາໄຫມ້ໄດ້.ຕົວຢ່າງ, ເມື່ອ LIBs ຖືກຄິດຄ່າສູງ, ວັດສະດຸ lithiated anode ທີ່ເຜົາໄຫມ້ໄດ້ (ຕົວຢ່າງ, lithiated graphite) ຍັງເປັນຄວາມກັງວົນດ້ານຄວາມປອດໄພອັນໃຫຍ່ຫຼວງ.ສານຕ້ານອັກຄີໄພທີ່ສາມາດຕ້ານການໄຟໄໝ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບຂອງວັດສະດຸຂອງລັດແຂງແມ່ນມີຄວາມຕ້ອງການສູງເພື່ອເພີ່ມຄວາມປອດໄພ.ສານຕ້ານໄຟອາດຈະຖືກປະສົມກັບ graphite ໃນຮູບແບບຂອງ binders polymer ຫຼືກອບ conductive.

ຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟແມ່ນເປັນບັນຫາທີ່ສັບສົນແລະຊັບຊ້ອນ.ອະນາຄົດຂອງຄວາມປອດໄພຂອງແບດເຕີຣີຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມພະຍາຍາມເພີ່ມເຕີມໃນການສຶກສາກົນໄກພື້ນຖານສໍາລັບຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງນອກເຫນືອຈາກວິທີການລັກສະນະທີ່ກ້າວຫນ້າ, ເຊິ່ງສາມາດສະເຫນີຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມເພື່ອແນະນໍາການອອກແບບວັດສະດຸ.ເຖິງແມ່ນວ່າການທົບທວນຄືນນີ້ເນັ້ນໃສ່ຄວາມປອດໄພໃນລະດັບວັດສະດຸ, ມັນຄວນຈະສັງເກດວ່າວິທີການລວມແມ່ນຈໍາເປັນຕື່ມອີກເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາຄວາມປອດໄພຂອງ LIBs, ບ່ອນທີ່ວັດສະດຸ, ອົງປະກອບຂອງຈຸລັງແລະຮູບແບບ, ແລະໂມດູນແບດເຕີລີ່ແລະຊອງມີບົດບາດເທົ່າທຽມກັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ແບດເຕີຣີທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ກ່ອນ. ພວກມັນຖືກປ່ອຍອອກສູ່ຕະຫຼາດ.