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A Single‐Layer Composite Separator with 3D‐Reinforced Microstructure for Practical High‐Temperature Lithium Ion Batteries

分离器(采油) 材料科学 微观结构 陶瓷 复合数 复合材料 聚合物 多孔性 热稳定性 化学工程 热力学 物理 工程类
作者
Botao Yuan,Jipeng Liu,Liwei Dong,Dongjiang Chen,Shijie Zhong,Yonggan Liang,Yuanpeng Liu,Ying Ji,Xiaoqiang Wu,Qingquan Kong,Jiecai Han,Weidong He
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (23) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/smll.202107664
摘要

Incorporation of ceramic materials into separators has been frequently applied in both research and industry to improve the overall high-temperature performances of lithium ion batteries. However, inorganic ceramic particles tend to form aggregation in separators and even fall off in the separator matrix due to the inferior combination between ceramic particles and polymer matrix, giving rise to a decrease in separator porosity and thus the degradation of battery performances. Herein, a single-layer core-shell architecture is designed to reinforce the polymer matrix through encircling Al2 O3 particles by poly(vinylidene fluoride) with strong inter-molecular interaction. The 3D-reinforced microstructure effectively improves pore distribution and thermal stability to resist the dimensional deformation at high temperatures, thus giving rise to a high Coulombic efficiency of 99.16% and 87.5% capacity retention after 500 cycles at 80 °C for LiFePO4 /Li batteries. In particular, the excellent performances of the proposed separator microstructure are confirmed with a thickness value of commercial separators. This work provides a promising strategy to fabricate a core-shell structural composite separator for stable lithium ion batteries at high temperatures.
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