隔膜改性作為提高鋰離子電池（LIB）性能的一種手段，在研究生產(chǎn)中都變得越來越重要，尤其是在高倍率情況下。然而，快速充放電過程會產(chǎn)生局部熱量積累，從而加快Li⁺的局部反應(yīng)速度，形成鋰枝晶。由于熱穩(wěn)定性較差，商用聚烯烴隔膜無法解決上述問題。

在此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)何偉東團隊提出了一種核殼結(jié)構(gòu)，通過附著聚多巴胺（PDA）包圍碳納米管（CNT）來增強聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基體。帶有 PDA 的核殼三維結(jié)構(gòu)避免了導(dǎo)電碳納米管造成的短路，同時，通過有限元分析驗證，碳納米管可作為分散局部熱源的有效散熱器。復(fù)合隔膜使鋰離子電池實現(xiàn)了高鋰離子傳導(dǎo)率（0.49 × 10^-3 S cm^-1）和鋰離子遷移數(shù)（0.74），從而在 5C 下循環(huán) 800 次后實現(xiàn)了 87.35% 的高容量保持率。

圖1. 電池性能

總之，該工作利用環(huán)繞著 CNT 的附著 PDA 制備的核殼結(jié)構(gòu)納米管使基于 PVDF-HFP 的隔膜具有優(yōu)異的拉伸強度和電解質(zhì)浸潤性。這種復(fù)合隔膜具有 0.49 ×10^-3 S cm^-1的高鋰離子電導(dǎo)率和 0.74 的鋰離子遷移數(shù)。在 5 C 條件下循環(huán) 800 次后，采用核殼復(fù)合隔膜的 LFP||Li 電池的容量保持率高達(dá) 87.35%。

此外，與其他隔膜相比，CNT@PDA/PVDF-HFP 隔膜顯示出較低的電壓極化，并且在 0.5 mA cm^-2下保持 800 h 無內(nèi)部短路。特別的，CNT@PDA/PVDF-HFP 復(fù)合隔膜分散了局部熱源，避免了因局部熱量積累過多而導(dǎo)致的鋰枝晶猛烈生長，從而保證了鋰電池的安全性。

圖2. 軟包電池

A Safe Separator with Heat-Dispersing Channels for High-Rate Lithium-Ion Batteries,?Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202308929