Thermal-responsive electrolytes for reversible self-protection of electrochemical storage devices at excessive temperature
Thermal-responsive electrolytes for reversible self-protection of electrochemical storage devices at excessive temperature
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用于电化学存储装置在过高温度下可逆自我保护的热响应电解质
DOI：
10.1007/s11581-022-04714-0
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发表时间：
2022-09
期刊：
影响因子：
2.8
通讯作者：
Xu Xinhua
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu Shiteng;Ma Shaoshuai;Zhang Qian;Xu Xinhua
随着电化学储能装置能量密度和功率密度的显著提高，其在运行过程中会产生大量热量，并且可能因内部温度过高而发生火灾或爆炸。然而，传统的热失控控制方法缓慢且不可逆。在此，我们研究了一种基于热响应聚合物的可逆电解质体系，该体系由泊洛沙姆F127、离子液体（IL）[EMIM]BF4和锂盐组成。泊洛沙姆 - 离子液体电解质在临界溶解温度（LCST）以上通过溶胶 - 凝胶转变做出响应，这抑制了电化学能量转换，并在160℃时有效防止了热失控。我们研究了工作温度、锂离子浓度和泊洛沙姆浓度对电化学性能的影响，并证明通过调节泊洛沙姆的浓度，电容损失率可达到近70%。可以看出，这是一种控制热失控的绿色高效方法，未来可能实际应用于锂离子电池中。
With the significant improvement of energy density and power density of electrochemical energy storage devices, a large amount of heat will be generated during operation, and fire or explosion may occur due to high internal temperature. However, the traditional method of controlling thermal runaway is slow and irreversible. Here, we investigate a reversible electrolyte system based on thermal-responsive polymers consisting of Pluronic F127, ionic liquid (IL) [EMIM]BF4, and a lithium salt. Pluronic-IL electrolyte responds by sol–gel transformation above the lower-critical solution temperature (LCST), which inhibits electrochemical energy conversion and effectively prevents thermal runaway at 160 ℃. We investigated the effects of operating temperature, lithium-ion concentration, and Pluronic concentration on electrochemical performance and proved that by regulating the concentration of Pluronic, the loss rate of capacitance can reach nearly 70%. It can be seen that this is a green and efficient method to control thermal runaway and may be practically used in lithium-ion batteries in the future.
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