隔膜改性作為提高鋰離子電池（LIB）性能的一種手段，在研究生產中都變得越來越重要，尤其是在高倍率情況下。然而，快速充放電過程會產生局部熱量積累，從而加快Li⁺的局部反應速度，形成鋰枝晶。由于熱穩定性較差，商用聚烯烴隔膜無法解決上述問題。

在此，哈爾濱工業大學何偉東團隊提出了一種核殼結構，通過附著聚多巴胺（PDA）包圍碳納米管（CNT）來增強聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基體。帶有 PDA 的核殼三維結構避免了導電碳納米管造成的短路，同時，通過有限元分析驗證，碳納米管可作為分散局部熱源的有效散熱器。復合隔膜使鋰離子電池實現了高鋰離子傳導率（0.49 × 10^-3 S cm^-1）和鋰離子遷移數（0.74），從而在 5C 下循環 800 次后實現了 87.35% 的高容量保持率。

圖1. 電池性能

總之，該工作利用環繞著 CNT 的附著 PDA 制備的核殼結構納米管使基于 PVDF-HFP 的隔膜具有優異的拉伸強度和電解質浸潤性。這種復合隔膜具有 0.49 ×10^-3 S cm^-1的高鋰離子電導率和 0.74 的鋰離子遷移數。在 5 C 條件下循環 800 次后，采用核殼復合隔膜的 LFP||Li 電池的容量保持率高達 87.35%。

此外，與其他隔膜相比，CNT@PDA/PVDF-HFP 隔膜顯示出較低的電壓極化，并且在 0.5 mA cm^-2下保持 800 h 無內部短路。特別的，CNT@PDA/PVDF-HFP 復合隔膜分散了局部熱源，避免了因局部熱量積累過多而導致的鋰枝晶猛烈生長，從而保證了鋰電池的安全性。

圖2. 軟包電池

A Safe Separator with Heat-Dispersing Channels for High-Rate Lithium-Ion Batteries,?Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202308929