黄云辉/李巨/伽龙EES：可拉伸隔膜/集流体复合材料，确保电池安全！

安全是高能量密度电池最关心的问题。华中科技大学黄云辉、麻省理工学院李巨、同济大学伽龙等展示了如何通过设计一种高度可变形的隔膜/集流体（SCC）复合材料结构来减轻机械滥用引起的短路，该复合材料包裹着断裂边缘，并在穿透时对其进行电子绝缘。

图1. 高延展SCC工作原理说明

具体而言，这项工作报告了辊对辊加工金属化塑料SCC的进展，其中在6 μm聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底上沉积750 nm厚的纳米晶铝可替代14 μm铝箔，以作为可充锂离子电池（LIB）的集流体（CC）。研究显示，与最先进的14 μm Al CC相比，Al-PET SCC的机械和电气性能以及电池性能具有高度竞争力，同时重量减少了70.4%，体积减少了46.4%。

图2. Al-PET SCC的电性能和电池性能

更重要的是，Al-PET SCC在充满电的小型软包电池的刺穿和冲击试验中有效抑制了热失控事件。安全性的提高是由于PET比铝和正极具有更好的机械延展性，因此在穿透过程中，绝缘PET可以在断裂边缘周围延伸并隔离，正极可以自动分层并与外部电路绝缘，从而防止短路引起的热失控。展望未来，仍需在科学和技术上解决几个关键问题，包括

（a）如何消除工艺缺陷并进一步提高沉积Al膜的导电性；

（b）如何进一步降低薄层电阻以实现快速充电；

（c）如何进一步改善Al和聚合物基底之间的界面结合，以避免在高腐蚀性电解液中老化过程中的分层/降解；

（d）在正极和负极CC中可同时集成哪些其他新功能。

图3. Al-PET SCC可抑制针刺穿透试验中的短路和温度升高

Stretchable Separator/Current Collector Composite for Superior Battery Safety. Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/d2ee01793h

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