Litium{0}}ioni-akkujen energiatiheyden paraneminen lisää usein turvallisuusriskejä. Nykyinen valtavirran elektrolyyttijärjestelmä perustuu karbonaattiliuottimiin, joilla on alhainen leimahduspiste ja jotka ovat syttyviä ja haihtuvia. Väärinkäyttöolosuhteissa, kuten ylilatauksessa, oikosulkussa tai korkeassa lämpötilassa, ne ovat erittäin alttiita aiheuttamaan lämpökarkaamista, mikä johtaa akkupaloihin tai jopa räjähdyksiin, mikä aiheuttaa vakavia turvallisuusriskejä. Yli 50 asteen käyttölämpötiloissa elektrodin ja elektrolyytin väliset sivureaktiot kiihtyvät jyrkästi, mikä johtaa akun nopeaan kapasiteetin heikkenemiseen ja rajoittaa sen luotettavaa käyttöä laajoilla lämpötila-alueilla. Paloa hidastavia fosfaattiesteriliuottimia pidetään ihanteellisena vaihtoehtona karbonaattiliuottimille. Pitkään jatkunut-ongelma yhteensopimattomuudesta grafiittianodien kanssa on kuitenkin estänyt niiden kaupallistamista: tavanomaisissa tai alhaisissa suolapitoisuuksissa fosfaattiesterielektrolyytit eivät voi muodostaa stabiilia kiinteää elektrolyyttirajapintaa (SEI) grafiittianodien pinnalle, ja elektrolyytti syttyy yhdessä{10} grafiittien välisiin kerroksiin. jatkuva hajoaminen ja rakenteelliset vauriot.
Tällä hetkellä tiimi on innovatiivisesti syntetisoinut uuden tyyppisen kuusi-jäsenisen renkaan fluoratun fosforihappoesteriliuottimen, nimeltään 2-(2,2,2-trifluorietoksi)-1,3,2-dioksaafosforiini (2{{1H}}}). Perinteiseen viisi-jäseniseen rengasfosforihappoesteriin verrattuna HTP:n kuusi-jäsenisen rengasrakenteen rengasjännitys on pienempi, mikä parantaa merkittävästi molekyylin lämpöstabiilisuutta ja kemiallista stabiilisuutta termodynaamisesta näkökulmasta ja estää sivureaktioita, kuten renkaan avautumisen hajoamista. Tämän perusteella ryhmä valitsi tri-(2,2,2-trifluorietyyli)fosfaatin (TFEP) apuliuottimeksi ja koordinoi litium-bis(fluorisulfonyyli)imidi (LiFSI) -suolan kanssa, rakentaen onnistuneesti matalapitoisen täysfosforihappoesterielektrolyyttijärjestelmän, jonka litiumsuolapitoisuus on vain 1,2 M. Tämän elektrolyytin ydinetu on siinä, että ainutlaatuisten liuottimien välisten vuorovaikutusten ansiosta se säätelee litiumionien solvataatiorakennetta, mikä saa aikaan vakaan ja tiheän SEI-kalvon muodostumisen grafiittianodille, mikä ratkaisee yhteensopivuusongelman.
Tämä työ perustuu uudentyyppiseen heksasykliseen fosforihappoesteriliuottimeen (HTP), ja siinä onnistuttiin rakentamaan matala-pitoisuudeltaan -fosforihappoelektrolyytti. Tämä elektrolyytti, jolla on leveä sähkökemiallinen ikkuna, erittäin korkea leimahduspiste ja erinomainen palonestokyky, mahdollistaa 4,5 V:n grafiitti||NMC811-akun toiminnan vakaasti jopa 100 asteessa ja läpäisee tiukat turvallisuustestit, kuten puhkaisu, pullonkaula, jossa perinteisiä elektrolyyttejä on vaikea tasapainottaa korkean turvallisuuden ja korkean jännitteen välillä.
