Flame-retardant in-situ formed gel polymer electrolyte with different valance states of phosphorus structures for high-performance and fire-safety lithium-ion batteries

阻燃剂 电解质 锂(药物) 聚合物电解质 聚合物 材料科学 离子 化学工程 原位 无机化学 化学 复合材料 有机化学 工程类 离子电导率 冶金 电极 物理化学 内分泌学 医学
作者
Zhirui Li,Weijie Zhang,Xin Jiang,Longfei Han,Xiaodong Wang,Yongchun Kan,Lei Song,Yuan Hu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:490: 151568-151568 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.151568
摘要

Lithium-ion batteries (LIBs) have been widely used today owing to portability, high energy storage, and reusability. However, commercial liquid electrolytes in LIBs possess intensive mobility and terrible flammability. Accordingly, leakage, combusting, and even exploding can frequently occur when LIBs work under abuse conditions. Herein, a novel flame-retardant gel polymer electrolyte (GPE) containing + 3 and + 5 phosphorus valence states of phosphorus structures was designed by in-situ thermal polymerization of tri(acryloyloxyethyl) phosphate (TAEP), diethyl vinylphosphonate (DEVP), and pentaerythritol tetraacrylate in electrolytes. After being ignited by fire, this GPE extinguished quickly with a combusting time of only 0.9 s, showing much lower flammability. Besides, the GPE is compatible with graphite anode, LiFePO4 (LFP), and even LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) cathodes. The as-assembled LFP and NCM811-based pouch cells (1 Ah-type) with TD-GPE achieved stable cycling, maintaining 88.52 % and 95.2 % of the initial capacities, respectively after 200 and 190 cycles at 0.5C. Moreover, the as-prepared TD-GPE dramatically reduced the fire hazard of NCM811 batteries without sacrificing the electrochemical performance. The thermal abuse test demonstrates that the leakage and combustion of NCM811||TD-GPE||Graphite pouch cell could be significantly suppressed in the test process, indicating that battery safety improves significantly with the combined use of different phosphorus valence structures. This is because the + 5 phosphorus valence of TAEP promoted the formation of carbon layers, and the + 3 phosphorus structure in DEVP captured free radicals by quenching effect. This work paves a different path for designing safe and high-performance GPEs in LIBs based on gaseous-phase and condensed-phase mechanisms.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
神外第一刀完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
illusion完成签到,获得积分10
2秒前
mmllgg完成签到,获得积分20
5秒前
晓阳给晓阳的求助进行了留言
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
efls完成签到,获得积分10
7秒前
momo发布了新的文献求助10
8秒前
李根发布了新的文献求助10
9秒前
包容友儿完成签到,获得积分10
10秒前
淡淡怀梦发布了新的文献求助30
10秒前
咩咩完成签到,获得积分10
10秒前
落后的怀梦完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
勤奋完成签到 ,获得积分10
12秒前
香菜碗里来完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
strong完成签到 ,获得积分10
13秒前
沛蓝完成签到,获得积分10
13秒前
小蚊子完成签到,获得积分10
14秒前
请勿继续完成签到,获得积分10
14秒前
晴朗发布了新的文献求助10
15秒前
葛航完成签到,获得积分10
17秒前
mispring完成签到,获得积分10
18秒前
20秒前
李根完成签到,获得积分10
21秒前
君莫笑发布了新的文献求助10
21秒前
刘旭环完成签到,获得积分10
21秒前
小猴子完成签到 ,获得积分10
23秒前
Hello应助土豆煲洋芋采纳,获得10
23秒前
无糖零脂完成签到,获得积分10
23秒前
28秒前
pigpromax完成签到,获得积分10
28秒前
小香菜狗发布了新的文献求助10
29秒前
haha完成签到,获得积分10
29秒前
小二郎应助晴朗采纳,获得10
30秒前
31秒前
Frankie完成签到,获得积分10
32秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Emmy Noether's Wonderful Theorem 1200
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6410945
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8230132
关于积分的说明 17464823
捐赠科研通 5463855
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2887041
邀请新用户注册赠送积分活动 1863468
关于科研通互助平台的介绍 1702558