MOF封装磷/氮离子液体作为高安全性锂离子电池的多功能阻燃添加剂
俞华, 陈鼎都, 王璇, 杨丽君, 王戈明, 胡朴
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100201
锂离子电池中碳酸酯类电解液的可燃性存在安全隐患,亟需开发先进阻燃体系。本文提出一种新型电解质添加剂策略,将含磷/氮离子液体(P/N-ILs)封装于金属有机框架(MOF)中。所得的P/N-ILs@MOF复合材料具有高孔隙率和结构稳定性,在有效防止P/N-ILs聚集的同时,保持了磷元素捕获自由基与氮气稀释的协同阻燃功能。添加5 wt% P/N-ILs@MOF(MIE-5)的电解液实现自熄时间缩短90%,极限氧指数提升32%。电化学测试表明,MIE-5在Li|MIE-5|LiFePPO4电池中展现出优异的循环稳定性,300次循环后容量保持率达84.5%。此外,采用MIE-5电解液的10 Ah石墨|MIE-5|LiFePPO4软包电池在1C倍率下循环280次后仍保留了97.7%的容量,在2C倍率下保持0.2C容量的94.9%。本研究通过MOF封装技术开创了阻燃性与电化学性能协同提升的新范式,为下一代安全耐用锂离子电池的开发提供了重要思路。
关键词: 锂离子电池, 阻燃电解液, 金属有机框架, 离子液体, 安全性

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