鋰離子電池（LIBs）在高速運(yùn)行過程中不可避免的內(nèi)部溫度上升導(dǎo)致的火災(zāi)和爆炸事故以及由于循環(huán)穩(wěn)定性差而導(dǎo)致的能量利用率下降已經(jīng)成為一個(gè)日益嚴(yán)重的問題。

圖1. DFCNT/HS薄膜的制備與表征

清華大學(xué)劉長洪、河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟/禹偉、北京低碳清潔能源研究院王俊明等報(bào)告了一種具有有效被動(dòng)冷卻性能和防火絕緣的雙功能碳納米管/吸濕性鹽（DFCNT/HS）薄膜，以用于在極快放電條件下安全使用的實(shí)用LIB。

基于自適應(yīng)吸濕/解吸的冷卻機(jī)制的DFCNT/HS薄膜提供了32.9 W m^-2 K^-1的高冷卻功率，并且在放電倍率為10和15 C時(shí)，可以將3.6V/2.0Ah-18650型LIB的最高溫度分別降低11.2和17.4℃。

圖2. 不同條件下DFCNT/HS膜的電池冷卻效果評估

此外，覆蓋冷卻膜后，電池在500次循環(huán)內(nèi)的10次放電中，總?cè)萘慷喑?3.6 Ah。具有挑戰(zhàn)性的是，在15C下實(shí)現(xiàn)了425次循環(huán)的幾乎三倍延長壽命，額外的總?cè)萘繛?67.2 Ah。同時(shí)，開發(fā)的薄膜還顯示出高達(dá)540℃的優(yōu)異耐高溫性，這可以減輕毀滅性的火災(zāi)傳播。

快速散熱和優(yōu)異的防火性能，以及機(jī)械柔韌性和制備的可擴(kuò)展性，使這種新材料在零能耗的快充鋰離子電池的安全使用方面很有前景。

圖3. 具有和不具有DFCNT/HS膜的電池的快充/放循環(huán)性能

Carbon Nanotube/Hygroscopic Salt Nanocomposites with Dual-Functionality of Effective Cooling and Fire Resistance for Safe and Ultrahigh-Rate Operation of Practical Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202213846