Thermisches Durchbrennen (TR) bleibt ein kritisches Engpassproblem für die sichere Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) in großflächigen Energiespeichersystemen, das aus der Instabilität der Batteriematerialien bei hohen Temperaturen resultiert. Dieser Überblick fasst systematisch Materialdesignstrategien zur Unterdrückung von TR zusammen und konzentriert sich auf Modifikationen von Kathoden, Anoden, Separatoren und Elektrolyten. Bei Kathoden verbessern Oberflächenbeschichtungen und Bulk-Dotierungen die strukturelle Stabilität und die thermische Zersetzungstemperatur von hoch-Ni-Materialien, während nanoskalige Ingenieurtechniken und Kohlenstoffnetzwerke die elektronische Leitfähigkeit und interfaciale Stabilität von LiFePO4 (LFP) verbessern. Bei Anoden unterdrückt die Oberflächenmodifikation von Graphit die Abbauprozesse der festen Elektrolyte-Interphase, und nanostrukturierte silikonbasierte Verbundstoffe mildern thermische Ausfälle, die durch Volumenausdehnung verursacht werden. Die Funktionalisierung von Separatoren, einschließlich keramischer Beschichtungen, anorganischer Separatoren und thermischer Abschaltseparatoren, verbessert die thermo-mechanische Stabilität und ermöglicht thermisch ausgelöste Ionenblockierungen. Flammschützende Elektrolyte integrieren phosphorbasierte, organosiliciumhaltige und halogenierte Additive, die durch kombinierte Gas- und Kondensatmechanismen wirken. Der Überblick diskutiert zudem Herausforderungen in der interfacialen Kompatibilität, Systemintegration und Kompromisse zwischen mehreren Leistungsmetriken. Zukünftige Anstrengungen sollten sich auf die Integration intrinsischer thermischer Stabilität mit intelligenten Sicherheitsfunktionen konzentrieren, um sowohl eine hohe Energiedichte als auch inhärente Sicherheit zu erreichen. Dieser Überblick bietet eine systematische Referenz für das Design und die Industrialisierung hochsicherer Materialien für LIBs.
Hu et al. (Sat,) untersuchten diese Frage.