热调控相变复合隔膜抑制锂离子电池热失控实现高安全与高性能

本文设计了一种基于相变材料（PCMs）的热响应型复合隔膜，通过将石蜡（PW）封装于空心埃洛石纳米管（HNTs）并涂覆聚多巴胺（PDA），再与耐高温聚芳醚腈（PEN）复合，制备出具有宽焓值范围（3–12?J·g?1）的智能隔膜。该隔膜可在热滥用条件下吸收大量热量，有效抑制电池内部温升，同时保持优异电化学性能，为高安全锂离子电池（LIBs）的开发提供了新思路。

　　

Highlight

本研究的亮点在于开发了一种具有热调控功能的相变复合隔膜，通过将石蜡（PW）封装于空心埃洛石纳米管（HNTs）中并涂覆聚多巴胺（PDA），再与耐高温聚芳醚腈（PEN）复合，构建出具有宽焓值范围（3–12?J·g?1）的智能隔膜。该隔膜在异常条件下可吸收电池内部产生的热量，延缓温升，同时保持结构稳定性和离子传输效率，为高安全锂离子电池（LIBs）提供了新的解决方案。

Result and discussion

图1展示了相变复合隔膜的温度调控机制。在电池温度异常升高时，HNTs内部的PW发生熔化并吸收热量，从而减缓温度上升。同时，PEN基体保持隔膜结构稳定，确保离子传输畅通。这种隔膜不仅具备热调控能力，还兼具电化学安全性，可有效预防热失控（thermal runaway）的发生。

Conclusion

本研究旨在通过先进的隔膜设计提升锂离子电池（LIBs）的安全性能，开发了一种将相变材料（PCMs）与耐高温聚芳醚腈（PEN）相结合的热响应复合隔膜。首先，通过真空浸渍将PW封装于HNTs中，并利用PDA涂层构建HNTs-PW@PDA复合填料。随后，将该填料与具有高热稳定性和优异电解液亲和性的多孔PEN膜复合，制备出具有热调控功能的隔膜。该隔膜在滥用条件下可有效吸收电池内部热量，延缓温升，同时保持优异的电化学性能，为高安全锂离子电池的开发提供了新策略。