姚亚刚EnSM: 用于高安全性锂硫电池的抑制枝晶生长和多硫化物穿梭的热管理和阻燃支架

锂硫（Li-S）电池的安全问题引起了极大的关注。除了使用固态电解质代替有机电解液来提高闪点外，另一个有效的解决方案是调节电池内部的热量。在这种情况下，提高安全性能的有效方法是产生具有高效导热通道的均匀热场。

在此，南京大学姚亚刚教授等人报道了一种由功能性氮化硼纳米片 (f-BNNSs) 构成不可燃的3D多孔框架，支撑在连续功能性碳纳米管 (f-CNTs) 支架上作为 Li-S电池的双功能主体。

独特的高导热3D多孔结构提供均匀的热场，即使在高温下连续运行电池时，也能提供光滑和超快的热传导通道，从而确保及时有效的传热，避免因积热而导致的热失控以及局部温度过高。不可燃的f-BNNS作为物理阻燃屏障，防止燃烧的发生和蔓延。

图1. 分层3D主体材料的制造和应用

此外，低局部电流密度的均匀电场抑制了锂枝晶的生长，避免了由于形成不均匀的热场而导致局部温度过高。丰富的极性官能团有效抑制多硫化物穿梭，减少电极严重极化产生的额外热量积累。

由此组装的Li-S全电池即使在60°C的高温下也能循环300次以上而不会发生热失控，同时在2 C时保持677.1 mAh g^-1的高比容量。这项工作通过结合热场调节和阻燃的“预防和后处理”方法实现高安全性电池的“二合一”策略，从而促进了锂硫电池的商业发展。

图2. S@f-BNNSs/f-CNTs正极的电化学和安全性能

Thermo-Managing and Flame-Retardant Scaffolds Suppressing Dendritic Growth and Polysulfide Shuttling toward High-Safety Lithium–Sulfur Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.031

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姚亚刚EnSM: 用于高安全性锂硫电池的抑制枝晶生长和多硫化物穿梭的热管理和阻燃支架

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