提高锂离子电池能量密度具有重要意义。提高输出电压能够大幅提高锂离子电池能量密度，但也使其安全性面临严峻挑战。首先，热失控过程中，高能量电池内部易出现快速的温度积累，其升温可达1000 °C，升温速率达到10⁵ °C min^-1。同时，提高正极截止电压会带来一系列寄生反应，如电解液分解，氧气析出及串扰反应。寄生反应不仅产生易燃及氧化性气体，同时造成严重热积累，威胁高比能电池的安全性。

文章首先总结了引发热失控的寄生反应类型。碳酸乙烯酯（EC）在石墨SEI形成中具有重要作用，是商用电解质中不可或缺的成分。然而，EC在高压正极侧易引发副反应，产生可燃性气体并引起热量积累。此外，高度脱锂的正极易发生相变，导致氧气析出，进一步加剧电解液的分解。正负极产生的副反应产物，如氧气和还原性气体等，易引发串扰反应，进而加剧电池内部的热量积累。

针对高电压正极引发的寄生反应，首先可以通过掺杂来提高正极结构的稳定性，抑制氧气释放，从而提高电池的安全性。常见的掺杂元素如镁、铝、钛等，能够有效提高材料的热稳定性。其次，表面改性（如涂层和洗涤）可以减少材料的反应活性，从而降低热失控的风险。此外，能够在高电压下保持稳定的安全电解液，对于减少可燃气体的产生和减少电池内部热积累至关重要。

最后，文章强调了故障诊断技术的重要性，如电化学阻抗谱、X射线和中子成像等方法能够实现对电池热失控及故障的预警。文章呼吁针对高压正极热失控机制的进一步研究，以指导高性能和更具成本效益先进材料的开发。

卢怡君教授，2012年博士毕业于麻省理工学院，现任香港中文大学机械工程系教授。她是英国皇家化学学会会士，香港青年科学院的创会成员，获得2021年度科学探索奖。卢教授发表相关论文98篇，被引14000余次，其中多篇成果与综述见于Nature Energy, Nature Materials等世界顶级期刊。她于Journal of Materials Chemistry A 和 Materials Advances 期刊担任副主编，并于 Materials Today, Scientific Reports, Chemistry of Materials等期刊担任编辑顾问。

孙悦博士，2022年博士毕业于香港中文大学。主要研究方向为镁金属电池及锂离子电池热失控机理研究。于Energy&Environmental Science, ACS Energy Letters, Advanced Energy Materials等期刊发表第一作者文章4篇。

Sun Y, Zuo C, Lu Y-C. Navigating the safe operation of high-voltage cathodes: Challenges and strategies. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6852-6.