A smart risk-responding polymer membrane for safer batteries

热失控 放热反应 材料科学 电池(电) 聚合物 更安全的 计算机科学 化学 复合材料 计算机安全 有机化学 功率(物理) 量子力学 物理
作者
Ying Zhang,Le Yu,Xu‐Dong Zhang,Yahui Wang,Chunpeng Yang,Xiaolong Liu,Wenpeng Wang,Yu Zhang,Xueting Li,Ge Li,Sen Xin,Yu‐Guo Guo,Chunli Bai
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:9 (5) 被引量:54
标识
DOI:10.1126/sciadv.ade5802
摘要

Safety concerns related to the abuse operation and thermal runaway are impeding the large-scale employment of high-energy-density rechargeable lithium batteries. Here, we report that by incorporating phosphorus-contained functional groups into a hydrocarbon-based polymer, a smart risk-responding polymer is prepared for effective mitigation of battery thermal runaway. At room temperature, the polymer is (electro)chemically compatible with electrodes, ensuring the stable battery operation. Upon thermal accumulation, the phosphorus-containing radicals spontaneously dissociate from the polymer skeleton and scavenge hydrogen and hydroxyl radicals to terminate the exothermic chain reaction, suppressing thermal generation at an early stage. With the smart risk-responding strategy, we demonstrate extending the time before thermal runaway for a 1.8-Ah Li-ion pouch cell by 100% (~9 hours) compared with common cells, creating a critical time window for safety management. The temperature-triggered automatic safety-responding strategy will improve high-energy-density battery tolerance against thermal abuse risk and pave the way to safer rechargeable batteries.
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