新聞網(wǎng)訊 近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院隋坤艷教授仿生智能材料團(tuán)隊(duì)在新型鋰離子電池隔膜材料研究領(lǐng)域取得重要突破。相關(guān)成果以“Robust, High-Temperature-Resistant Aramid Nanofiber Separator with Hierarchical Structure for High Performance Lithium-Ion Batteries”為題，發(fā)表于納米材料領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊 Small（IF=12.1），并被遴選為封面扉頁(yè)亮點(diǎn)論文。論文第一作者為材料學(xué)院2022級(jí)碩士研究生劉金磊，通訊作者為隋坤艷教授、李思成副教授以及巢湖學(xué)院馬濤副教授。
Small期刊封面扉頁(yè)
常規(guī)聚烯烴隔膜受限于材料本征特性，存在熱穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度不足等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了高安全、高能量密度鋰電池的發(fā)展。芳綸納米纖維（ANF）隔膜集耐高溫、高強(qiáng)韌、阻燃等本征特性與納米纖維的高縱橫比、高比表面積等結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)于一體，被視為下一代鋰電池隔膜的理想材料。然而，如何實(shí)現(xiàn)綜合性能優(yōu)異的純ANF隔膜的簡(jiǎn)單、可控制備，仍是當(dāng)前該領(lǐng)域面臨的核心挑戰(zhàn)。
圖1.芳綸納米纖維低溫聚合、多級(jí)結(jié)構(gòu)組裝及其薄膜材料制備
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種“自下而上”的合成與組裝策略：首先通過(guò)優(yōu)化低溫縮聚工藝，在無(wú)惰性氣體保護(hù)條件下實(shí)現(xiàn)了ANF的高效合成；進(jìn)而精確調(diào)控相分離過(guò)程，制備出具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的沉析纖維。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“分子—介觀(guān)—宏觀(guān)”多尺度纖維仿生組裝方法，成功構(gòu)筑出綜合性能卓越的ANF隔膜。該隔膜兼具高溫電化學(xué)穩(wěn)定性（100℃循環(huán)100次后容量保持率95%）、極端高溫尺寸穩(wěn)定性（300℃熱處理尺寸零收縮）及高力學(xué)強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度192 MPa）。這些性能的協(xié)同作用可有效抑制電池短路，顯著降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)，從而全面提升電池系統(tǒng)的本質(zhì)安全水平。
本研究為推動(dòng)下一代高能量密度鋰離子電池的發(fā)展，提供了重要的材料基礎(chǔ)與可行的技術(shù)路徑。
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