來源：Nature Chemical Engineering

原文：https://www.nature.com/articles/s44286-024-00103-8

01 背景介紹

電池安全中的一大隱患是熱失控現象，它通常發生在電池內部局部溫度攀升至臨界值之時。這一現象的根源在于電池內部迅速產生的熱量遠超過其散熱系統的處理能力，導致熱量積聚。然而，提升電池內部熱傳導效率面臨雙重難題：一是金屬集流體（CCs）本身的導熱性能有限，二是大規模制造具有高熱導性能的非金屬集流體箔片存在技術挑戰。

02 成果掠影

近日，武漢理工大學何大平、麥立強，深圳大學楊金龍老師團隊共同報道了一種具備快速溫度響應特性的非金屬集流體（CC），這一創新材料有望作為傳統鋁和銅箔的替代品，顯著提升電池系統的安全性。研究團隊采用先進的連續熱壓工藝，成功制備出了一種在百米尺度上展現出高度取向性的石墨烯（Gr）箔。這種新型Gr箔的導熱性能極為出色，其導熱系數高達1400.8 W/mK，這一數值相較于傳統的Al和Cu箔，足足高出了一個數量級，展現了卓越的熱量傳導能力。尤為關鍵的是，當這種具有優異溫度響應特性的Gr箔被集成到LiNi_{0.8}Co_{0.1}Mn_{0.1}O_2||石墨電池中時，電池系統的散熱效率得到了顯著提升，有效消除了局部熱點的積聚，從而避免了因鋁熱反應和析氫反應等快速放熱過程而引發的電池熱失效風險，這些反應正是鋰離子電池組中熱失控傳播的主要誘因。研究成果以“Large-scale current collectors for regulating heat transfer and enhancing battery safety”為題發表在《Nature Chemical Engineering》。

03 圖文導讀

圖1 大面積Cr箔的制備

圖2 箔的物理特性

圖3 電化學和熱性能

圖4 熱失控時軟包電池的安全性能及機理分析

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