リチウムイオン電池のエネルギー密度の向上には、多くの場合、安全上のリスクの増加が伴います。{0}}現在主流の電解質システムは、引火点が低く、可燃性で揮発性の高いカーボネート溶媒をベースとしています。過充電、短絡、高温などの乱用条件下では、熱暴走を引き起こす可能性が非常に高く、バッテリー火災や爆発さえも引き起こし、重大な安全上の問題を引き起こします。 50 度を超える動作温度では、電極と電解液の間の副反応が急激に加速し、その結果、バッテリーの容量が急速に低下し、広い温度範囲での信頼性の高い用途が制限されます。 -難燃性リン酸エステル溶媒は、カーボネート溶媒の理想的な代替品と考えられています。しかし、-黒鉛陽極との不適合性という長年の問題が商業化を妨げています。従来の塩濃度または低塩濃度では、リン酸エステル電解質は黒鉛陽極の表面に安定した固体電解質界面（SEI）を形成できず、電解質がリチウムイオンとともに黒鉛中間層に埋め込まれ、継続的な分解と構造損傷を引き起こします。-
現在、研究チームは、2-(2,2,2-トリフルオロエトキシ)-1,3,2-ジオキサホスホリナン-2-オキシド（HTP）と名付けられた、新しいタイプの六員環フッ素化リン酸エステル溶媒を革新的に合成しました。従来の五員環リン酸エステルと比較して、HTP の六員環構造は環張力が低いため、熱力学的観点から分子の熱安定性と化学的安定性が大幅に向上し、開環分解などの副反応が抑制されます。これに基づいて、研究チームは共溶媒としてリン酸トリ(2,2,2-トリフルオロエチル)(TFEP)を選択し、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)塩と調整することで、リチウム塩濃度がわずか1.2Mの低濃度全リン酸エステル電解質システムの構築に成功した。この電解質の主な利点は、独特の溶媒間相互作用を通じてリチウムイオンの溶媒和構造を制御し、それによってグラファイトアノード上に安定で緻密なSEI膜の形成を誘導し、相溶性の問題を克服することにあります。
この研究は、新しいタイプの六環式リン酸エステル溶媒 (HTP) に基づいており、低濃度の全リン酸電解質の構築に成功しました。--この電解液は、広い電気化学窓、極めて高い引火点、優れた難燃性を備えており、4.5 V グラファイト||NMC811 バッテリーが最大 100 度で安定して動作することを可能にし、パンクなどの厳しい安全性テストに合格し、従来の電解液では高い安全性と高電圧および高温性能のバランスを取ることが困難であったボトルネックを打破します。-
