傳統的基于LiPF6/ EC的電解液已經主導電解液市場超過25年，但它們很難應對新的電池化學，并因其高可燃性而受到強烈質疑。
 
　　由于EC溶劑對造成性能下降和熱失控(TR)前的初始自熱的表面副反應，以及引發電池TR的放熱反應都有很大的貢獻，因此建立 "無EC "電解液是提高內在安全性的最方便和有效的策略。此外，低成本、低粘度和環境友好的無EC電解液最近已被證明在LIB中運行良好。不幸的是，對使用無EC電解液的電池的安全性能的研究還沒有停止。此外，在實際的Ah級全電池中，不含EC的電解液的電化學性能也急需研究。
 
　　此外，構建堅固的電極-電解液界面(EEI)已被視為緩解上述安全問題和提高電化學性能的策略。而且，該形成方法與目前工業制造的電池技術完全兼容。在這些突出優勢的啟發下，無EC電解液和堅固的EEI的組合是非常有吸引力的。
 
　　工作介紹
 
　　本工作使用基于純無環碳酸鹽溶劑的無EC電解液的10Ah的Ni0.8Mn0.1Co0.1O2|石墨(NMC811|Gr)軟包鋰離子電池的高安全性。通過采用三鹽，無EC電解液(0.8 M LiFSI-0.1 M LiTFSI-0.6 M LiPF6/EMC)可以在高工作電位下有效穩定NMC811表面，并產生穩定的界面，與Gr陽極實現良好的兼容性。該組合策略帶來了優異的電化學性能(200次循環后容量保持率≈100%)，顯著增強了內在的熱特性(TR觸發溫度增加了67.0℃)，并延長了電池模塊內電池間的TR傳播時間(平均TR傳播時間增加一倍)。即使在4.5V的高工作電位的惡劣條件下，實用的NMC811|Gr軟包電池在200次循環后仍能保持82.1%的原始容量，比傳統的基于EC的電解液的保持率高8倍。這項工作為定制電極材料和開發安全鋰離子電池的實用技術都開辟了一個全新的方向。  
　　無EC電解液對于電池模塊熱失控的影響：
 
　　圖3顯示了TR傳播模擬過程中9單元模塊的溫度曲線和三維分布。T2=193.1℃的基于EC的電解液的TR傳播時間，從單元x到x+1產生經過5.25秒，9個單元的TR在189秒內(圖3a)。然而，具有高T2值(260.1℃)的無EC電解液可以顯著延長TR的平均傳播時間到電池i/i + 1 = 9.88秒，電池TR在278秒(圖3b)。如圖3c所示，建模分析的TR傳播時間序列圖清楚地呈現出，使用EC基電解液的電池1的TR在145秒時被觸發。令人驚訝的是，雖然所有9個使用EC基電解液的電池都被觸發了TR，但第一個使用無EC電解液的電池還沒有被觸發。在模塊內有效地抑制了電池間的TR傳播，這是因為通過去除EC溶劑增強了單電池的內在安全性。  
　　無EC電解液對正極界面影響
 
　　在基于EC的電解液中循環的NMC811上發現了無序的巖鹽相(≈7 .2 nm)和厚而不均勻的無定形CEI層(≈2.5 nm)(圖7i,j)，表明其表面穩定性很弱。
 
　　在無EC電解液中循環的陰極表面形成了更穩定的無機成分。在無EC電解液中循環的NMC811表面均勻分布著F、N和S元素，這些元素主要來自于鹽陰離子FSI-。循環后的NMC811陰極呈現非常薄的陽離子混合層(≈1.3 nm)。結合循環和高電壓的性能，陰極上產生的穩定的無機CEI可以抑制界面的副反應。這些結果證實了穩健和穩定的CEI對有效保護NMC811的意義。  
　　基于EC的時候，觀察到一個不均勻的和粗糙的表面層(圖8b)。
 
　　在無EC電解液中循環100次后，Gr陽極保持了清潔和光滑的表面(圖8a)。在無EC的電解液中觀察到明顯的高N和S成分。隨著三鹽(LiPF6+LiFSI+LiTFSI)的采用和EC溶劑的去除，在陽極上產生了均勻的SEI層，含有F、N和S物種(圖8d，e)。結合實用電池在無EC電解液中的優越循環性(圖1)，我們可以得出結論，富含F、N和S的SEI具有與傳統電解液中的SEI類似甚至更好的效果。
 
　　結論
 
　　開發了一種不含EC的電解液，可以實現高安全性(TR觸發溫度高達260.1℃)、長循環(200次循環后容量保持率≈100%)和高電壓(4.5V ，200次循環后82.1%)的實用A級NMC811|Gr電池。去除EC溶劑后，大大有利于帶電的NMC811與電解液的穩定性。由于三鹽的協同作用，不含EC的電解液可以形成有效的CEI，在高電位(高達4.5V)下穩定NMC811的表面，同時產生穩定的間相，保證Gr陽極的良好循環能力。
 
　　所有這些基本發現都打破了傳統的基于Gr的LIBs的電解液設計框架，將依賴性界面層的形成轉移到鋰鹽而不是溶劑，并擴展了關于無EC電解液體系的傳統知識。這項工作為定制電極材料和開發安全電池的實用技術都開辟了新的方向。

(責任編輯：Snow)