Natl.Sci.Rev.最新综述：新型电池的4S法则-第4页-北极星储能网

投稿

我要投稿

3.安全隔膜

高度安全对于电池来说是一个基本要求。在所有组分中，隔膜在决定电池的安全性能方面扮演着核心角色。电池的燃烧或爆炸会危害消费者的生命或财产安全，而这些危险发生的一大原因就是电池内部的短路。为了减少内部短路的风险，隔膜具有的较高的热特性和维度特性就十分必要了。除此之外，就锂基电池而言，功能隔膜可以抑制锂枝晶的生长从而极大增强电池的安全性。

3.1高热稳定性隔膜

Zhu等人报道了一种涂覆有PVDF的无纺布，其可以作为一种具有阻燃特性的隔膜。然而，高热稳定性隔膜不仅应该阻燃，还应具有在温度升高时不收缩的性质，这对于安全性高的隔膜来说也是极其必要的。

图8拥有高度热稳定性或Li保护能力的隔膜

3.2抑制锂枝晶隔膜

诸如Li-S电池和Li-空气电池的高能量是基于阳极和阴极的高容量。S和O2这些正极材料和Li金属都具有极高的理论容量。然而，Li金属阳极的一大问题就是在充/放电时会产生Li枝晶，这会导致电池的性能衰减和一系列的安全问题。Li枝晶和其他金属的枝晶一样，是电沉积中的常见现象。文献中已经提出了多种方法抑制Li枝晶的形成，并已经取得了很好的效果。

4.智能隔膜

Hery等人报道了一种具有电压响应的智能隔膜系统，其将在Au溅射轨道刻蚀的聚碳酸酯（PCTE）衬底上形成的PPy(DBS)作为一种智能隔膜。PPy(DBS)分布在衬底的孔之上，并同时作为离子输运的障碍。当施加一定还原场时，通过隔膜的离子电流呈“开”的状态，而没有电场施加时，其为“关”的状态。除此之外，温度响应隔膜也在自熄灭锂离子电池中得到了应用。能够通过锂枝晶传感隔膜监测内部短路的研究也已经见诸报道。

图9具有（a）电压栅极和（b）锂枝晶监测特性的智能隔膜

5.可持续隔膜

基于纤维素的可持续隔膜是广泛使用的化石基聚烯烃隔膜的一种有趣的替代物。Chun等人报道了一种具有高度热/机械稳定性、纳米多孔结构以及优异电解液润湿性的纤维素纳米纤维纸。具有这种纤维素纳米纤维纸的锂离子电池表现出了很高的离子导电性和出色的电化学性能。此外，纤维素与聚硼酸酯、聚磺酰胺、聚多巴胺、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)和硅胶的复合物也已经应用在可持续隔膜的研究中。

【总结和展望】

在本文中，作者提出了电池的4S法则，即稳定、安全、智能、可持续，并对下一代高性能可充电电池中功能隔膜的最新研究进展进行了总结。隔膜的稳定性、安全性、智能化和可持续性是未来电池研究和设计中需要着重考虑的问题，这也是保证电池性能与安全的必备要求。下一代电池的发展依赖于研究者能够多快实现电池的4S法则，此外，新型功能材料的应用和隔膜在电池系统中的重要角色的更深理解都会影响电池技术的发展。

窦士学教授简介

窦士学教授是澳大利亚技术科学与工程院士，澳大利亚超导和材料方面著名专家，曾连续3届担任澳大利亚政府资助的重点超导项目联合体的主持人，其创建的卧龙岗大学（UniversityofWollongong）超导与电子材料研究所在国际材料领域有重要影响。目前为止，窦士学教授已经发表学术论文600余篇，文章被引用17000次以上,H指数（h-index）为58，在世界各地发表的邀请演讲100余次。1994年10月被澳大利亚工程院评选为院士，并被聘为新西兰皇家科学基金会、美国国家科学基金会、俄罗斯-美国科学委员会、香港科学基金会评委及中国科学院海外评审专家。

窦士学教授领导的超导与电子材料研究所，近年来在电化学能源材料与器件方面开展了广泛而深入的研究，并与其它知名课题组紧密合作。他们在锂硫电池、室温钠硫电池、锂空气电池和钠离子电池等新型电池体系方面做了大量工作并发表了一系列的研究成果。他们将离子孔道概念引入锂硫电池（与中科院理化所江雷教授课题组合作），设计合成了具有互通结构的介孔碳空心球并应用于室温钠硫电池（与Monash大学赵东元教授课题组合作）；他们制备的一系列合金和金属氧化物催化剂材料有效提高锂空气电池的比容量和充放电效率；在澳大利亚可再生能源署（ARENA，AustralianRenewableEnergyAgency）的资助下，他们致力于钠离子电池智能化能源储存体系的构建和应用开发。

Nationa lScience Review介绍

National Science Review为中国第一份英文版综述性学术期刊，定位于一份具有战略性、导向性的综述期刊，致力于全面展示中国各科学领域的代表性研究成果，追踪报道重大科技事件，深度解读热点研究和重要科技政策等。于2014年3月正式出版，2016年NSR创刊以来的首个SCI影响因子达到8.0，位于63种多学科综合类期刊的第5名。本刊发表的所有论文全文可以在线免费阅读和下载。

本文由NationalScienceReview编辑部投稿，材料人电子电工学术组大城小爱整理编辑。材料人网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点击下方“阅读原文”进入材料牛报名加入编辑部。

原标题：Natl.Sci.Rev.最新综述：新型电池的4S法则-Stable、Safe、Smart、Sustainable

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

订阅北极星周刊，精彩内容不再错过！

特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创，转载需获授权。

阅读下一篇

动力锂电池寿命管控要点分析

锂离子电池查看更多>隔膜查看更多>锂硫电池查看更多>

姓名：
性别：
出生日期：
邮箱：
所在地区：
行业类别：
工作经验：
学历：
公司名称：
任职岗位：

Natl.Sci.Rev.最新综述：新型电池的4S法则

动力锂电池寿命管控要点分析

登录注册

绑定账号

想要获取更精准资讯推荐？建议您完善以下信息~

订阅成功

想要获取更精准资讯推荐？建议您
完善以下信息~