幾十年來，研究人員研究了許多熱失控緩解(TRM)技術。大多數TRM機制是熱觸發的。例如，電極可以被正溫度系數(PTC)材料或低熔點微球修飾。在100-130°C, TRM添加劑大大增加了內部阻抗，因此ISC減少，熱產生變慢。不過一旦溫度高于110C，溫度上升速率劇烈增加，熱激活過程可能不夠快，無法保證LIB系統具有令人滿意的安全性能。
芐胺(BA)、二芐胺(DBA)和三己胺(THA)是鋰離子電池(LIBs)熱失控的延緩劑(TRR)。在LIB中，TRR被單獨包裝，并在內部發生短路時釋放，從而抑制放熱反應而減緩溫度升高。THA被認為是Z有效的TRR。在針刺測試時，4 wt% THA可使峰值溫度降低近50%。三種胺的工作機制是不同的：THA對隔膜高度浸潤，與電解質不混溶，因此，它能阻礙鋰離子(Li+)的輸送；BA和DBA會降低電解液的離子電導率，增加電荷轉移電阻。三個胺都會與充電電極發生反應；DBA和THA的反應對整體產熱的影響不大，但BA的反應不可忽視。
圖1. (a)使用TRR來減輕熱失控：左-在正常運行期間，TRR被密封在單獨的包裝中；當電池受損時，TRR釋放；右圖：TRR抑制Li+的傳輸和熱的產生。(b) BA、DBA和THA的化學結構。
圖2a為受TRR影響的電池溫度分布圖。在三個胺類中，BA對Z高升溫的影響Z小(Tmax)；THA能Z有效地降低Tmax，且優于DBA。加入THA可減少Tmax約50%，溫度從參考電池的~75C降低到~36C。圖2b顯示了針刺20min后計算的熱量產生，使用一個分析模型來解釋對流傳熱，忽略輻射傳熱。4 wt% THA導致約45%的產熱減少，即從參考電池的~0.23 Wh降低到~0.13 Wh。
圖2. (a)參比電池和胺修飾電池的針刺測試溫度曲線；插圖顯示了Z高溫度上升。(b)計算出參考電池和胺改性電池的產熱。
被調查的三種胺，BA, DBA, THA，分別代表主要的伯胺、仲胺和叔胺。它們對Tmax有不同的影響，這應該與它們的物理和化學性質有關。BA和DBA與電解質混溶而THA不是；當使用多孔隔膜做支架時，后者在正極和負極之間形成阻擋層。潤濕性測試結果(圖3a)表明在給定的時間內，THA可以在隔膜上廣泛分布，而電解質、BA和DBA卻無法實現這種分布。接觸角的測量進一步證實THA對隔膜的潤濕性Z強(圖3b)。因此，當THA被釋放到LIB中時，它在隔膜內迅速分散，并置換隔膜孔隙中的電解液，形成電極之間的物理屏障，Li+傳輸被抑制，內部阻抗大幅上升，ISC下降，產熱降低。
圖3. 電解質與胺接觸角測量的(a)俯視圖和(b)側視圖。
BA和DBA都與電解液相混溶，因此不能物理上阻塞離子運輸；然而，它們降低了電解質的離子電導率。如圖4a所示，當BA或DBA增加時，電解質電導率單調下降。相同量的胺，DBA比BA更能有效降低電解質的電導率。圖4b顯示了使用純電解液、BA或DBA修飾電解液的扣式電池的EIS測量結果，其中Rs為電解質電阻，Rct為電荷轉移電阻。雖然BA修飾的電池具有較低的電解質電阻，但它有較大的電荷轉移阻抗。
電阻比DBA修改電池
圖4. (a) BA和DBA修飾電解質的電導率。(b)參考電池、BA修飾電池和DBA修飾電池的EIS測量結果；插圖以放大的比例顯示繪圖。
BA或DBA修飾的電解液電導率的降低可能是由于胺對溶劑(EC和EMC)或溶質(LiPF6)或兩者的影響。胺能攻擊EC中的羰基碳，然后開環，得到聚氨酯產品。作者提出BA-EC和DBA-EC反應，如圖5a和圖5b所示。高效液相色譜法能用于分離胺與電解質溶劑可能發生的反應產物；它顯示了BA和DBA都與EC發生反應，而兩者都不與EMC發生反應。質譜結果表明BA-EC和DBA-EC反應產物的分子量符合預期，證實了所提出的反應機理。
圖5. 提出的(a) BA和EC， (b) DBA和EC， (c) LiPF6催化EC聚合的反應機理。
圖6顯示了純BA、EC-EMC溶液及其混合物的FTIR光譜。在1774cm-1和1799cm-1觀察到EC分子對應的C=O伸縮振動模式，其中1774 cm-1帶歸因于C=O拉伸和1799cm-1波段歸屬于環呼吸模式的泛音。1743cm-1波段歸因于EMC分子的C=O伸縮振動模式。當BA加入EC-EMC溶液中，1774 cm-1和1799 cm-1處的譜帶變弱，1707 cm-1處出現新的譜帶。新帶歸屬于聚氨酯羰基。隨著BA含量增加，碳酸鹽吸收帶(1774 cm-1和1799 cm-1)消失，被氨基甲酸乙酯羰基取代。圖6b顯示了純DBA、ECEMC溶液及其混合物的FTIR光譜。與圖6a相比，DBA被添加到EC-EMC中。結果表明，EC的C=O拉伸模式沒有消失，也沒有觀察到新的帶，與HPLC分析一致。顯然，根據HPLC分析和FTIR光譜表明，BA-EC反應比DBA-EC反應更具反應活性。
當BA與電解質混合時，逐漸出現白色沉淀，并伴有產熱，這應該與LiPF6催化EC的放熱聚合有關。反應機理如圖5c所示。這種現象在DBA-電解質混合物中沒有被觀察到。
在BA或DBA中添加LiPF6時，LiPF6消失了。有兩種可能的機制：)LiPF6在胺中溶解，2）胺與LiPF6發生化學反應。在圖6c中比較了電解液和EC-EMC的紅外光譜，在電解液中出現而非EC-EMC的譜峰歸因于PF6-中的P-F振動。在840 cm-1和558 cm-1的波段分別對應P-F拉伸和彎曲模式。將不溶解的LiPF6去除之后，對BA-LiPF6和DBA-LiPF6混合物進行紅外光譜測量，如圖6d和圖6e所示。850 cm-1和558 cm-1的兩個波段與電解液中PF6-離子的振動一致，表明LiPF6溶解在BA或DBA中。如果LiPF6與BA或DBA反應，則PF6-的八面體對稱一D被破壞了，P-F拉伸和彎曲模式應該已經發生改變。
圖6. 紅外光譜 ：(a) BA、EC-EMC溶劑及其混合物，(b) DBA、EC-EMC溶劑及其混合物；（c）電解液和EC-EMC溶劑；(d) BA和LiPF6；(e) DBA和LiPF6。
當不同的胺滴在充電(4.3 V) LIR 2450電池的正極和負極上，連續監測局部溫度，結果如圖7a所示。對于帶電負極，在暴露于BA時，會有輕微的溫度增加，這可能是BA和SEI之間的反應。當帶電荷的負極暴露于DBA或THA時，沒有發生溫度改變。對于帶電的正極，突然接觸BA、DBA或THA可觀察到溫度升高。在正極完全沖洗之后，以去除任何殘留的胺，重新用新鮮的原始電解液組裝。參考型、BA型、DBA型或THA型電池的放電容量分別為164 mAh g-1、27.2 mAh g-1、149.2 mAh g-1和157.1 mAh g-1(圖7b)。參考電池Z初的電壓降是由電壓松弛引起的。胺處理正極具有比參考正極更大的電壓降，可能是因為胺和帶電正極之間發生氧化還原反應。帶電荷的正極能把伯胺氧化成肟、芐基苯胺或二芐基二氮烯，如圖7c所示。苯甲醛肟在室溫下呈固態，能在正極表面形成。后兩種是液體。仲胺和叔胺可氧化生成亞胺或胺氧化物，反應產物為固體，也可在帶電正極表面形成(圖7d和圖7e)。DBA和THA的質譜中沒有檢測到液體反應產物。對于DBA和THA，表面的固體產物可以
防止帶電的正極與胺的進一步反應，使DBA和THA處理過的正極放電容量與參考電池的容量相當。一般情況下，胺處理正極的容量損失和電壓下降是由于正極降解和電極表面電阻層的形成綜合造成的。