锂离子电池是近年来占有主导地位的储能设备，比较于其他储能设备愈加老练和运用广泛。可是跟着人们关于高能量密度锂离子电池系统开展的寻求，电池的安全性危险也随之暴露。LiNixCoyMn1−x−yO2 (NCM)被认为是满意高能量密度电池开展最为抱负的正极资料。可是，受限于NCM在高温下的氧分出反响，NCM电池面对严峻的安全危险。因而，提高NCM电池安全性是高能量密度电池大规模商业化运用的燃眉之急。电池隔阂作为电池中的要害组件之一，起到避免电池正负极直接触摸和具有必定孔隙结构保证锂离子正常经过的作用。聚烯烃类隔阂是现在运用最为广泛的锂离子电池隔阂。可是，聚烯烃隔阂较差的热安稳性，易燃以及与电解液亲和性较差的缺点，不能满意电池的安全性要求且约束了电池电化学功能的提高。当电池面对热失控时，聚烯烃隔阂会因为高温而产生大幅度尺度缩短，然后导致电池内短路，加重电池热失控。因而，开发高热安稳性阻燃隔阂关于电池安全性的提高具有重要意义。

　　（1） 经过氮磷协同阻燃机制提高NCM三元锂离子电池的安全性，为电池安全危险供给了新的处理思路。

　　（2） 与传统聚烯烃隔阂PP比较，所制备的氮磷阻燃剂增加隔阂具有优异的热安稳性和高效的阻燃作用；一起，经过非溶剂相转化法制备的隔阂具有更高的孔隙率和优异的电解液亲和性，电池的长循环安稳性也有所提高。

　　经过非溶剂相转化法（NIPs）别离制备了PVDF-HFP和PVDF-HFP/MPP隔阂，如图所示，PVDF-HFP/MPP隔阂呈现出蜂窝状的孔隙结构，MPP在隔阂截面均匀散布，未呈现聚会等现象。此外，PVDF-HFP/MPP隔阂展示出较高的柔性，经过环绕、曲折以及揉捏等操作，隔阂并未呈现开裂等缺点，满意后续电池拼装工艺。

　　表格1对应于PP隔阂、PVDF-HFP隔阂以及PVDF-HFP/MPP隔阂的物理性质，所制备的PVDF-HFP/MPP隔阂比较于传统聚烯烃PP隔阂展示了更高的孔隙率和优异的电解液亲和性，这有助于提高高能量密度电池的电化学功能。

　　高热安稳性和阻燃功能是安全性隔阂开发的要害参数，是保证高能量密度电池安全运用的要害。图2和图3别离测验了PP、PVDF-HFP、PVDF-HFP/MPP隔阂的热安稳性以及阻燃功能。PVDF-HFP/MPP隔阂在200 ℃下，无显着的热缩短现象；在焚烧试验中，PVDF-HFP/MPP隔阂的焚烧时刻仅为0.54 s，而且隔阂在屡次点着过程中并无显着的火焰呈现，比较于PP隔阂较显着的热缩短现象和较长的继续焚烧时刻，显着提高了隔阂的热安稳以及阻燃功能。

　　图2 （a）PP、PVDF-HFP和PVDF-HFP/MPP隔阂在不同温度下坚持0.5 h后的热缩短的相片和（b）隔阂在不同温度下的热缩短率；PP、PVDF-HFP和PVDF-HFP/MPP隔阂（c）在空气氛围下的热重测验和（d）DSC测验

　　图3 阻燃功能测验。数字相片对应于（a）PP隔阂，（b）PVDF-HFP隔阂和（c）PVDF-HFP/MPP隔阂的焚烧试验；（d）不同MPP含量的PVDF-HFP/MPP隔阂的SET测验。

　　经过拼装扣式电池，别离关于隔阂的离子电导率、电化学窗口以及电化学功能进行了测验。PVDF-HFP/MPP隔阂展示出适宜的离子电导率以及较为安稳的电化学窗口，能够满意于NCM三元锂离子电池系统的运用。此外，别离运用PP、PP/PVDF-HFP、PP/(PVDF-HFP/MPP) 隔阂拼装了NCM523Li的半电池在0.5C下，进行了电池长循环功能的测验。PP/(PVDF-HFP/MPP)隔阂具有较高的孔隙率和优异的电解液潮湿性，有用降低了电池在循环中的极化电压，而且展示出愈加安稳的长循环功能。

　　最终，为了评价所规划的隔阂在实践运用中的可行性，制作了两层叠片的软包电池(软包电池尺度：144 mm × 90 mm)。如图所示，软包电池正极运用载量为26.8 mg/cm2的NCM811极片，负极运用载量为32.2 mg/cm2的石墨极片进行拼装。首要关于软包电池的电化学功能进行了测验，在0.2 C的倍率下，运用PVDF-HFP/MPP隔阂的软包电池坚持了较为安稳的循环功能，证明了所制备的隔阂实践运用的潜力。随后关于软包电池进行了过充试验的乱用测验，并记录了测验过程中电压与电池表面温度的改变状况。因为拼装的软包电池的能量密度较低，在测验过程中并未呈现显着的热失控现象，可是经过软包电池的温度升高级参数也能关于其安全性进行评价。如图5（b，d）所示，运用PVDF-HFP/MPP拼装的软包电池在过充试验中温度上升幅度较低且电池内温度散布愈加均匀，标明运用PVDF-HFP/MPP隔阂后，显着提高了电池在乱用条件下的安全性，提高了电池的安全功能。

　　图5 （a）拼装的NCM811软包电池的相片；（b）过充测验时，软包电池的电压以及表面温度改变曲线；（c）软包电池的循环功能；（d）过充测验中，FLIR测验电池表面温度散布图

　　综上所述，咱们运用氮磷协同阻燃剂MPP，经过非溶剂相转化法成功制备了一种高热安稳性阻燃隔阂。PVDF-HFP/MPP隔阂表现出优异的热安稳性（在200°C时几乎不缩短），阻燃功能（比较于PP隔阂在焚烧试验中火焰平息时刻缩短了4倍）以及优异的电解液亲和性（电解液触摸角仅为30.85°且电解液持液量也有所提高）。一起运用PVDF-HFP/MPP隔阂拼装的NCM523半电池的长循环功能也有所提高。此外，运用PVDF-HFP/MPP隔阂拼装的软包电池能够正常的进行电化学循环而且安全功能显着提高。因而，氮磷协同阻燃隔阂能够在不丢失电池电化学功能的基础上提高电池的安全功能，具有大规模商业化运用的潜力，为安全性隔阂的开发供给了新的思路。

　　姜忠义：天津大学讲席教授。国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者讲座教授，国家“万人方案”科技立异领军人才，英国皇家化学会会士。科技部要点范畴立异团队担任人。国家要点研制项目首席科学家。担任承当了国家要点研制方案项目，国家863重大项目课题，国家自然科学基金重大项目课题，中石油、中石化、中海油托付项目等科研项目。宣布SCI论文600余篇，论文被SCI他引30000余次，H因子97。任Advanced Membranes副主编，Journal of Membrane Science、Research、Green Chemical Engineering、Macromolecules、科学通报(中英文版)、膜科学与技能等期刊编委。接连当选全球顶尖前10万科学家榜单、我国高被引学者(化学工程)榜单、全球高被引学者(化学工程)榜单等。