准固态电池（QSSBs）作为提高电池安全性能的有前景的解决方案，正受到广泛关注。然而，QSSBs的安全改进和潜在机制仍然难以捉摸。

近日，清华大学欧阳明高院士、任东生助理研究员、北京航空航天大学刘翔教授、四川新能源汽车创新中心有限公司Gaolong Zhu提出了一种将高安全性无碳酸乙烯酯液态电解液和原位聚合技术相结合的新策略，以制备实用的QSSBs。实验显示，采用LiNi_0.83Co_0.11Mn_0.06O₂阴极和石墨-硅阳极的Ah级QSSBs在不影响电化学性能的情况下，表现出显著提高的安全特性。加速率量热测试表明，QSSBs表现出自热温度和起始温度（T₂）的升高，以及热失控（TR）期间温度上升速率的降低。与常规液态电池相比，T₂的最大增加量为48.4℃。此外，在热箱测试中，QSSBs在180℃（甚至200℃）之前不会发生TR，这与在130℃下发生TR的液态电池相比，具有显著改善。系统研究显示，原位形成的聚合物骨架有效地缓解了锂盐与锂化阳极之间的放热反应，延缓了阴极的氧气释放，并抑制了高温下阴极和阳极之间的串扰反应。这些发现为实用高安全性QSSBs提供了创新的解决方案，并为构建更安全的高能量密度电池开辟了新的前景。

文章要点：

1. 这项工作通过原位聚合提出了QSSB的实用设计，对单体和液态电解液组分进行了协同优化。具体而言，这项工作选择不含碳酸乙烯酯溶剂的高安全性液态电解液作为准固态电解质的液态电解液，并合理设计聚合物含量和聚合过程。

2. 研究显示，NCM83|Si/C QSSBs表现出与液态电池相当的优异电化学性能。此外，制备的QSSBs表现出显著提高的安全性能，这可以通过ARC和热箱测试来证明。ARC测试表明，QSSBs在TR过程中T₁和T₂升高，而dT dt^-1从T₁到T₂降低。在热箱测试中，10QSE和20QSE电池分别在180℃和200℃之前没有发生TR，这与在130℃下进行TR的液态电池相比，表现出显著改善。

3. 作者通过DSC-MS测试和各种材料表征系统地研究了QSSBs优异安全性能背后的机制。结果表明，原位聚合抑制电解质和阳极之间的放热反应，延迟阴极释放氧气，并通过电极接触防止剧烈的氧化还原反应。该研究的发现为QSSBs的安全改进提供了新的见解，并为先进电池技术的安全设计提供了指导。

图1 通过原位聚合制备QSSB及其电化学性能

图2 不同电池的安全性评估

图3 阳极侧原位聚合安全改进机制的材料特性

图4 QSSB上原位聚合安全性改进机制示意图

来源：高分子科学前沿

欧阳明高院士团队AM：原位聚合促进实用的高安全准固态电池