科学前沿 \\ 基于相变材料的安全锂离子电池热调节隔膜
时间：2021-06-17来源： 本站
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随着人们对高能量密度电池的不懈追求，锂离子电池（LIBs）内部热量的产生，已经成为其发展的重大安全障碍。在如机械、电气或热滥用等条件下，会触发一系列副反应，并释放大量热量。当累积的热量无法及时消散时，LIB内部温度会迅速升高，从而导致负极上的固态电解质界面（SEI）分解、隔膜破裂、正极析氧，这些放热反应最终会引发热失控，并导致燃烧和爆炸等安全事故，非常需要构建具有吸热能力以消耗LIB内部产生的热量的功能隔膜。
图1热调节隔膜在滥用条件下降低LIB内部温度的示意图
华中科技大学胡先罗教授首次报道了一种将具有吸热作用的PCM封装到纳米纤维膜中来制备热调节隔膜的方法。在不牺牲电化学性能的前提下，该隔膜可及时抑制LIB的温度急剧上升，相关成果以《Thermoregulating Separators Based on Phase-Change Materials For Safe Lithium-Ion Batteries》为题，发表在Advanced Materials杂志上。选择石蜡（PW）作为吸热材料（合适的熔点≈45°C和巨大潜热≈240 Jg−1），选择中空聚丙烯腈（PAN）纳米纤维作为纳米纤维容器（较高热稳定性和良好电解液润湿性）。基于PCM的PW@PAN纳米纤维隔膜一方面由于具有高度多孔结构和优异的电解液润湿性，其电化学性能优于市售隔膜；另一方面，得益于PCM隔膜的热自我调节特性，电池内部在恶劣条件下产生的热量可以得到有效缓解。
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