李伟峰/陈玉鹏Adv. Sci.: 提高锂电池安全/电化学性能的仿生热失控阻燃胶囊

动力电池热失控引发的火灾严重阻碍了其规模化发展，在电解液中添加热失控阻燃剂（TRR）是提高电池安全性的有效方法，但通常会降低电化学性能。TRR封装的灵感来自核壳结构，避免了与电解液的直接接触，所以在正常运行时不影响电池的电化学性能。当锂离子电池（LIB）发生热失控时，胶囊会释放TRR以减慢甚至防止进一步的热失控。

在此，吉林大学李伟峰及北京航空航天大学陈玉鹏等人总结了使用TRR胶囊的 LIB在提高安全性方面取得的关键进展。首先，作者定义了胶囊概念且分类了胶囊类型（微胶囊、外用胶囊和一体式胶囊），胶囊融合了智能科技和仿生学的特点，带有TRR胶囊的LIB被定义为一种新型电池，即基于TRR胶囊的电池，也可称为热失控自抑制电池，因为TRR胶囊是电池的一部分。

然后，总结了TRRs抑制TR的机制，包括磷基阻燃剂、勃姆石、电解质毒物和其他TRR。接下来介绍了胶囊的合成及TRR的释放特性，讨论了具有仿生TRR胶囊的电池的电化学、安全性能及其他应用（自愈隔膜）。

图1. 电池中TRR的机制

最后，作者列出了未来电池安全研究的几个可能方向：

（1）基于TRR胶囊的先进电池亟需研究；

（2）TRR胶囊的优化设计非常重要，构建具有增强电池安全性的表面纳米孔的仿生阻燃胶囊很有意义；

（3）需要进一步扩展TRR类型，以获得更好的TR抑制同时避免影响电池比能量；

（4）一体式胶囊技术将成为研究热点，因为其不会改变电池的原有结构且对现有的LIB生产线不会产生太大影响；

（5）进一步简化现有胶囊制备工艺，提高可重复性同时降低加工成本。

图2. 一体式胶囊的合成过程和图像

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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李伟峰/陈玉鹏Adv. Sci.: 提高锂电池安全/电化学性能的仿生热失控阻燃胶囊

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