背景介绍

锂基电池的进步激发了人们对提高能量密度、延长循环寿命和减少容量退化的期望。然而，这些期望往往伴随着许多潜在的风险，如热失控和爆炸等。目前，尽管有机液态电解质在机械强度和易泄漏方面存在局限性，但其仍是锂电池的主要选择。而随着聚合物电解质的发展，其具有高杨氏模量和高安全性的特点为传统液体电解质的问题提供了一个潜在的解决方案。但聚合物电解质仍然容易燃烧和分解的问题阻碍了其的进一步应用。本文详细的介绍了聚合物电解质的热失控机理、阻燃机理和电化学性能。通过各种添加剂的掺入和不同固有阻燃基底的选择，概述了阻燃聚合物电解质的进展，为今后阻燃聚合物电解质的研究提供参考。

研究方法

作者首先从锂基电池发生热失控的原因入手，针对性的总结了目前几种主流的阻燃机理（包括捕获自由基、形成炭层等），并且对几种重要的表征电解质阻燃性能的标准进行简要的介绍。针对目前的有关阻燃固态电解质的研究进展，作者通过独特的角度将其分为通过加入阻燃添加剂达到阻燃效果和通过构建阻燃聚合物框架达到阻燃效果两部分进行系统性介绍。在阻燃添加剂部分，作者分为磷系阻燃剂、卤素阻燃剂、无机基阻燃剂三个方面结合具体研究实例进行介绍。在构建阻燃聚合物框架方面，作者从构建基础阻燃聚合物框架、构建接枝阻燃官能团聚合物框架、构建阻燃MOFs和COFs聚合物框架三个方面进行了对比介绍。在文章的总结部分，作者对不同方法进行了比较，指出各自所存在的优缺点，并提出真正可以应用到市场上的阻燃聚合物电解质需要平衡成本、环保、高效、稳定性等多种因素，而构建阻燃聚合物框架是一种十分有应用潜力的方法的观点。该综述系统总结了开发阻燃聚合物电解质的方法，并对其发展方向进行了展望，有望为接下来的有关阻燃聚合物电解质的研究提供了新的思路。

作者简介

刘凯、男，博士，清华大学化学工程系副教授，特别研究员，博士生导师。以第一作者或者通讯作者身份在国际知名学术期刊（如Science Advances，JACS， Joule， Angew Chem，Adv Mater等）发表论文 22篇，其中三篇论文为ESI高被引论文。研究成果多次被Science，Nature Materials，NPG Asia Materials等学术刊物撰专文Highlight和报道，同时也被CNN，BBC和科技日报等媒介报道。曾获《麻省理工科技评论》 “35岁以下科技创新35人”(TR35)中国榜单，瑞士Dinitris N. Chorafas青年研究奖（全球每年遴选30人）、清华大学学术新秀等多项奖励。

文章信息

Ma X, Lu Y, Ou Y, et al. Strategies for flame-retardant polymer electrolytes for safe lithium-based batteries. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6902-4.