在鋰離子電池的電解液中加入阻燃添加劑，可提高電動汽車電池的安全性。據(jù)外媒報(bào)道，韓國電子通信研究院(ETRI)的研究人員成功開發(fā)出氟硫酸鹽基阻燃添加劑(fluorosulfate-based flame retardant additive)。據(jù)稱這尚屬世界首次，有望實(shí)現(xiàn)高安全性鋰離子電池，減少電動汽車的起火風(fēng)險(xiǎn)。

(圖片來源：ETRI)

該院開發(fā)了一種以氟硫酸鹽為基礎(chǔ)的阻燃添加劑，與傳統(tǒng)阻燃劑磷酸三苯酯(TPP)相比，可明顯提高阻燃性能、電化學(xué)穩(wěn)定性和電池性能。

作為添加到電解質(zhì)中的少量關(guān)鍵物質(zhì)，電解質(zhì)添加劑可以提高二次電池的電化學(xué)穩(wěn)定性和性能。現(xiàn)有的常規(guī)磷系阻燃添加劑具有阻燃性能，但用量較大。此外，電極和電解液之間會產(chǎn)生界面電阻。這是由于兩種不同性質(zhì)的材料在接觸界面上會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)該電阻增加時(shí)，由于離子導(dǎo)電性降低，會導(dǎo)致電池性能衰退和壽命縮短等問題。在實(shí)際領(lǐng)域，添加劑的廣泛應(yīng)用受到很多因素影響。

該團(tuán)隊(duì)通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析了10多種市售磷系阻燃劑，并首次合成一種以氟硫酸鹽為基礎(chǔ)的阻燃添加劑。研究人員將開發(fā)的阻燃添加劑應(yīng)用到電池中。該電池采用鋰、鎳、錳和鈷過渡金屬氧化物正極(鎳含量>90%)和鋰金屬負(fù)極。實(shí)驗(yàn)證明，氟硫酸鹽添加劑改進(jìn)了現(xiàn)有磷基阻燃劑的缺點(diǎn)，可以提高阻燃性，并改善電池性能。

結(jié)果證實(shí)，與使用傳統(tǒng)阻燃添加劑的電解液相比，其阻燃性提高了2.3倍，使電池性能提高160%。研究人員表示，使用氟硫酸鹽基阻燃劑，可充分減少電極和電解質(zhì)之間的界面反應(yīng)，從而顯著降低界面電阻。此外，這種氟硫酸鹽基阻燃添加劑具有易于商業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，而無需改變現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)工藝。該團(tuán)隊(duì)通過各種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)確定了氟硫酸鹽基添加劑的特性，驗(yàn)證了這些操作機(jī)制的可行性。

智能傳感器實(shí)驗(yàn)室(Intelligent Sensor Lab)高級研究員Jimin Oh表示，研究人員希望，通過新型阻燃添加劑研究，克服現(xiàn)有阻燃添加劑的局限性，從而實(shí)現(xiàn)高度安全的鋰離子電池。未來，研究人員將致力于實(shí)現(xiàn)氟硫酸鹽基阻燃添加劑的商業(yè)化，以使之成為實(shí)用的電動汽車電池。