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李偉峰/陳玉鵬Adv. Sci.: 提高鋰電池安全/電化學性能的仿生熱失控阻燃膠囊

動力電池熱失控引發的火災嚴重阻礙了其規模化發展，在電解液中添加熱失控阻燃劑（TRR）是提高電池安全性的有效方法，但通常會降低電化學性能。TRR封裝的靈感來自核殼結構，避免了與電解液的直接接觸，所以在正常運行時不影響電池的電化學性能。當鋰離子電池（LIB）發生熱失控時，膠囊會釋放TRR以減慢甚至防止進一步的熱失控。

在此，吉林大學李偉峰及北京航空航天大學陳玉鵬等人總結了使用TRR膠囊的 LIB在提高安全性方面取得的關鍵進展。首先，作者定義了膠囊概念且分類了膠囊類型（微膠囊、外用膠囊和一體式膠囊），膠囊融合了智能科技和仿生學的特點，帶有TRR膠囊的LIB被定義為一種新型電池，即基于TRR膠囊的電池，也可稱為熱失控自抑制電池，因為TRR膠囊是電池的一部分。

然后，總結了TRRs抑制TR的機制，包括磷基阻燃劑、勃姆石、電解質毒物和其他TRR。接下來介紹了膠囊的合成及TRR的釋放特性，討論了具有仿生TRR膠囊的電池的電化學、安全性能及其他應用（自愈隔膜）。

圖1. 電池中TRR的機制

最后，作者列出了未來電池安全研究的幾個可能方向：

（1）基于TRR膠囊的先進電池亟需研究；

（2）TRR膠囊的優化設計非常重要，構建具有增強電池安全性的表面納米孔的仿生阻燃膠囊很有意義；

（3）需要進一步擴展TRR類型，以獲得更好的TR抑制同時避免影響電池比能量；

（4）一體式膠囊技術將成為研究熱點，因為其不會改變電池的原有結構且對現有的LIB生產線不會產生太大影響；

（5）進一步簡化現有膠囊制備工藝，提高可重復性同時降低加工成本。

圖2. 一體式膠囊的合成過程和圖像

Bioinspired Thermal Runaway Retardant Capsules for Improved Safety and Electrochemical Performance in Lithium-Ion Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103796

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