鋰離子電池（LIBs）在高速運(yùn)行過程中不可避免的內(nèi)部溫度上升導(dǎo)致的火災(zāi)和爆炸事故以及由于循環(huán)穩(wěn)定性差而導(dǎo)致的能量利用率下降已經(jīng)成為一個日益嚴(yán)重的問題。

圖1. DFCNT/HS薄膜的制備與表征

清華大學(xué)劉長洪、河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟/禹偉、北京低碳清潔能源研究院王俊明等報告了一種具有有效被動冷卻性能和防火絕緣的雙功能碳納米管/吸濕性鹽（DFCNT/HS）薄膜，以用于在極快放電條件下安全使用的實(shí)用LIB。

基于自適應(yīng)吸濕/解吸的冷卻機(jī)制的DFCNT/HS薄膜提供了32.9 W m^-2 K^-1的高冷卻功率，并且在放電倍率為10和15 C時，可以將3.6V/2.0Ah-18650型LIB的最高溫度分別降低11.2和17.4℃。

圖2. 不同條件下DFCNT/HS膜的電池冷卻效果評估

此外，覆蓋冷卻膜后，電池在500次循環(huán)內(nèi)的10次放電中，總?cè)萘慷喑?3.6 Ah。具有挑戰(zhàn)性的是，在15C下實(shí)現(xiàn)了425次循環(huán)的幾乎三倍延長壽命，額外的總?cè)萘繛?67.2 Ah。同時，開發(fā)的薄膜還顯示出高達(dá)540℃的優(yōu)異耐高溫性，這可以減輕毀滅性的火災(zāi)傳播。

快速散熱和優(yōu)異的防火性能，以及機(jī)械柔韌性和制備的可擴(kuò)展性，使這種新材料在零能耗的快充鋰離子電池的安全使用方面很有前景。

圖3. 具有和不具有DFCNT/HS膜的電池的快充/放循環(huán)性能

Carbon Nanotube/Hygroscopic Salt Nanocomposites with Dual-Functionality of Effective Cooling and Fire Resistance for Safe and Ultrahigh-Rate Operation of Practical Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202213846