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隔膜是正極和負極之間的離子滲透電子絕緣膜，對電池的電化學和安全性能起著至關重要的作用。然而，商用聚烯烴隔膜不僅在高溫下不可避免地出現熱收縮，而且無法抑制反應性氣體（如O₂）的隱藏化學串擾，導致經常報道的熱失控(TR)，從而阻礙了大規模實施高能量密度鋰離子電池。

清華大學何向明、王莉、美國阿貢國家實驗室Khalil Amine、徐桂良等人通過一種新穎的凝膠拉伸取向方法制備了納米多孔無收縮隔膜（GS-PI），以消除TR。

清華/阿貢AM：凝膠拉伸衍生的納米多孔無收縮隔膜助力安全鋰離子電池

圖1 鋰離子電池熱安全性的挑戰

加熱過程中的原位同步輻射小角X射線散射清楚地表明，所制備的薄GS-PI隔膜在高溫下表現出優異的機械耐受性，從而有效地防止了內部短路。同時，獨特的納米多孔結構設計進一步阻止了化學串擾和相關的放熱反應。

圖2 GS-PI隔膜的制備及表征

加速量熱法測試表明，使用GS-PI納米多孔隔膜的實用1 Ah LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂?(NCM622)/石墨軟包電池顯示最大溫升(dT/dtmax)僅為3.7 °C s^?1，而Al₂O₃@PE大孔隔膜為131.6 °C s^-1。

此外，盡管孔徑減小，但GS-PI隔膜在高溫下仍表現出比傳統Al₂O₃@PE隔膜更好的循環穩定性，而不會犧牲比容量和倍率性能。

圖3 循環性能及熱安全性測試

Simultaneously blocking chemical crosstalk and internal short circuit via gel-stretching derived nanoporous non-shrinkage separator for safe lithium-ion batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.20210633

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清華/阿貢AM：凝膠拉伸衍生的納米多孔無收縮隔膜助力安全鋰離子電池

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