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【前言部分】

♛钠亚铁亚铁阳铝铝铁亚铁离子锂充电箱（SIBs）鉴于其在资源英文和成本费上的偏态胜机，在智能化电力网、低挡自高铁火车、便宜手机商品种类等茶叶市场体显出优秀的软件趋势。锂充电箱的防护管理耐磨性是来决定其要怎样实现决定软件的比较最重要条件其中之一。相对于于锂亚铁亚铁阳铝铝铁亚铁离子锂充电箱，钠亚铁亚铁阳铝铝铁亚铁离子锂充电箱在防护管理性上存在的肯定的胜机。列举，选取镀铝充当负极集像流体一样的钠亚铁亚铁阳铝铝铁亚铁离子锂充电箱可在“零电量显示”状况下来物流搬家和保存，减少了物流搬家全过程中的防护管理危害性。然后，要怎样打造高防护管理的钠亚铁亚铁阳铝铝铁亚铁离子锂充电箱如果也是个挑战：钠亚铁亚铁阳铝铝铁亚铁离子锂充电箱热失灵表现难以规避，体积大小回缩、产气、会发生爆炸等事故缘由仍会会发生。钠亚铁亚铁阳铝铝铁亚铁离子锂充电箱热失灵的本质上缘由是在于锂充电箱实物不可调的链式响应存在非常多的的热，导致的的温度大幅度身高，故而更加深入掌握锂充电箱实物的热滞后效应对锂充电箱的防护管理性兼备比较最重要意义所在。

【正文环节】

1、技术成果百科&深入分析新亮点

最近，武汉理工大学麦立强教授（通讯作者）和尤雅教授（通讯作者）从材料层面总结与分析了电池中主要产热来源，热失控过程引起的化学反应、衡量电池安全性的重要参数，并讨论了为降低热效应电极材料的设计准则。第一作者为武汉理工大学博士研究生杨超。经典文章主耍致力于缩短手机电池内部结构极化热（Q_p）和副症状热（Q_s🐻）、加大热引入速度、阻燃型和业务性热保护好资料弄了相信一起探讨。该文关键点关注公众号干电池板的热行为举动，并提出了部分因素可实施的方案，这将加剧对SIBs热脱控的询问，并降速热应急模式干电池板资料的设汁。该业务发表过于资料教育领域期刊论文Advanced Energy Materials，发表文章“Materials Design for High-Safety Sodium-Ion Battery”。

2、微信图文选读

2.1 钠铁离子电池充电的热来自、热脱轨具体步骤与考量稳定性的主要数据

热源：如图1所示，钠离子电池运行过程中产生的热量可分为三类：可逆热Q_r、极化热Q_p和副反应热Q_s。可逆热Q_r，通常是由于电化学反应过程中的可逆熵变ΔS引起的，极化热Q_p是指充放电过程中由于欧姆极化、活化极化和浓差极化造成额外的能量消耗而产生的热量。Q_s指在电池化学/电化学副反应引起的不可逆热，包括负极表面SEI和正极表面CEI的分解，电解质和电极材料之间的反应等。根据电化学反应和材料的本征性质不同，Q_r既可能是吸热也可能是放热过程，而Q_p和Q_s♚通常为放热过程。如果电池中的放热反应失控，就会发生热失控事件，这是SIBs最具灾难性的失效模式之一。

图1 钠亚铁离子电板供暖系统展示图。

热脱轨过程中：如图2所示，热失控过程由三个阶段组成：前期阶段、热积累阶段和热失控阶段。（1）前期阶段。在正常工作条件下，电池可能由于电流密度分布不均匀导致各区域的发热率不均匀或者枝晶生长造成内短路，继而造成局部过热而引起升温。除正常工作条件外，过充、暴露于高温环境、外部短路或者电池缺陷引起的内部短路也会引起电池升温。一旦电池温度达到热失控的起始值，就会开始自加热过程。（2）蓄热阶段。当温度到达临界温度时，电池内的温度会因放热化学链反应而迅速升高，包括SEI的分解，负极与电解液的反应、隔膜熔毁、正极分解等。（3）热失控阶段。♈当系统的极限氧指数满足有机溶剂在电解液中燃烧的要求时，热失控爆发。最后，钠离子电池的结构会受到严重破坏，导致电池完全失效，如图2所示的烧焦和分裂的电池袋。

测量安会性的重要性产品参数：（1）自加热温度T_onset。T_onset是指自加热过程的开始，即诱发SEI分解的温度。所报道的钠离子电池的T_onset在不同情况下差别很大，很大程度上取决于电池容量、电解液成分和工作条件。（2） 热失控温度T_e。T_e是热失控中第二阶段和第三阶段之间转折点的温度，是钠离子电池正常工作的最高点。在这个临界点，电池温度呈指数增长。越高T_e和到达T_e的时间越长的电池被认为安全性越高。（3）最高温度T_max。T_max是另一个与电池热行为密切相关的参数。例如，电池温度高于Al箔熔点660 ^ºC时，Al集流体熔化导致电池内短路，从而释放更多的热。（4）加热功率Q和总发热量ΔH。Q决定了电池的升温速率，而ΔH代表了热失控期间释放的总能量。（5）电解液的可燃性。其通常由自熄时间SET或极限氧指数LOI定义。SET用于描述被点燃的电解液持续燃烧的时间，LOI用于定量评估保证电解质燃烧的最低O₂浓度。

图2 钠铝正离子干电池组热脱控工作的表示图。左下插图图片提示 的是热脱控后面的烧糊的钠铝正离子包软干电池组。

2.2 高安会板材设定的战略和发展理念

i）高智能、亚铁离子和声子输运网上的创建

减少不可逆极化热Q_p的产生和加速热扩散是防止局部过热的两种有效手段。（1）在正常工作条件下，可以通过优化电极、电解液和电极-电解液界面之间电子和离子传输动力学来减少电池电压极化，从而减少Q_p产生。如图3a所示，掺杂、包覆和三维导电网络可以增强电子电导，构筑微纳复合结构和降低离子扩散曲折度可以提高离子传导。（2）由于Q_p与电流的平方成正比，因此在快充等极端条件下，散热是至关重要的。以正极材料为例，材料的热传导主要通过声子介质来实现。通过减少晶体缺陷、增大晶粒尺寸可以降低声子散射，从而提高声子热导ꦺ（如图3c-f所示）。电子电导和声子热导的协同增强可以通过碳层包覆活性材料、单晶活性材料和无粘结剂电极等策略来实现。综上，利用电子、离子和声子的载流子构成一个协同系统，可以有效地同时降低Q_p和加快和提升导热（如图已知3b已知）。

图3 a）Na⁺/e^-导电网络构建策略的示意图。b）多载流子导电网络的示意图，包括Na⁺、e^-和声子。c）完美晶格（顶部）和扭曲缺陷晶格（底部）中声子传输和散射的示意图。d）研究了Na_xCoO_2-y🌃单晶和多晶样品的热导随温度的变化。e）顶部为大尺寸粒子间声子传输和散射示意图，底部为小尺寸粒子间声子传输和散射示意图。f）不同尺寸Si/SiGe超晶格的声子热导率。

ii）提高体相材料和界面的热稳定性降低Q_s

提升 SEI的热安全稳相关性。🧸长为4a图示，提高自己SEI安全稳定量分析高性的探究导向比较是在增添三聚氰胺树脂混合物分量的和降低充分混合物分量的来整合。安全稳定量分析高、高密度、薄的SEI膜是比较好的，鉴于它既也可以降低电级和电解法液两者之间的劣质毒副作用，同時调控枝晶的产生。显然，表面能涂覆1层劳动力SEI层也是种管理策略。

激发负极与隔离膜不稳性。负极的安全隐患还来自于金属钠的析出，以及负极与粘结剂或电解液之间的副反应。使用Na⁺ও插入电位适中的热稳定性负极材料可以降低材料在低电压范围下金属钠析出的安全隐患。此外，通过减小负极比表面积、减少粘结剂用量、优化粘结剂组成等措施，可有效降低负极副反应热。商用Celgard隔膜在130 °C左右会出现热收缩，这会导致内部短路。隔膜的热稳定性可以通过组分调节、在纳米纤维上涂覆无机陶瓷层、在孔隙中填充凝胶等方法来增强。

加强正极材质耐热性性。稳定晶体结构的正极材料至关重要，因为高温条件下正极的热分解和氧释放会产生潜在的安全隐患，特别是层状过渡金属氧化物（Na_xTMO₂）材料在高充电态和高温下会释放氧气，有可能引发灾难性爆炸。在Na_xTMO₂材料中，Ni含量越高，材料热稳定性越低。如图4b所示，调整正极材料的结构和成分是提高其热稳定性的有效途径，包括降低Ni含量以及用铬、钛、锰等热稳定元素来部分或完全替代镍。此外，聚阴离子化合物阴极材料在热稳定性方面明显优于Na_xTMO₂阴极材料，包括磷酸盐，焦磷酸盐，Na₂Fe₂(SO₄)₃、Na₃(VO_1-xPO₄)₂F_1+2x（0 ≤ x ≤ 1）、和Na₂FeSiO₄等。

图4 a）阳极表明硅酸鱼类生物丰度SEI（最上层）和生产鱼类生物丰度SEI的提醒图。b）繁多SIBs正极建筑资料的比数量和热不稳固性非常处理性的非常（热不稳固性非常处理性数据显示实现DSC测定法脱钠态建筑资料得到）。

iii）阻燃电解质降低电池总发热量ΔH

🌼进展本征无卤电解抛光抛光抛光液来减少电解抛光抛光抛光液的化学反应活力性很最重要。高安全的性的电解抛光抛光抛光液关键有下类三类：

Water-in-salts电解抛光液💮通过水当做溶质，兼有本征安全性的亮点。单独高渗透压的溶质降底了水的活度，可能扩宽水电解法质的电普通机械观察窗口。由高浓盐面临的高成本费是影响其在钠阴阳离子锂电中进而应该用的主耍主观原因之六。

阳离子介质ILs♑具备着低析出性、保持良好的热安稳性、低可燃性和宽的电物理安稳菜单栏等特色，使其具备着发高热物理安稳性，同时其高报价和对碳阳极材质的不安稳性拘束了ILs在钠电中的结合，用到生产-亚铁离子全自动搭配电解设备液或可改变融合和平的效果。

点不着有机化学电解法液🍃具备高阳离子电导、积极的电极片界面润湿性、宽直流电压窗子等优越性，具备良好的APP发展趋势。耐燃充分钛电极抛光法法设备抛光法质常见分类四类：聚磷酸二氢钠钛电极抛光法法设备抛光法质、高浓盐钛电极抛光法法设备抛光法质（HCE）和不规则高溶度钛电极抛光法法设备抛光法液（LHCE）。如甲随时5c随时，同一个的原材料在聚磷酸二氢钠钛电极抛光法法设备抛光法液中的热股票放量较过去酯类钛电极抛光法法设备抛光法液要低大多。第二，高浓盐钛电极抛光法法设备抛光法液（HCE）经过减缓溶液氧分子的工业制硝酸来缩减化学反应活度，然后挺高钛电极抛光法法设备抛光法液的可靠的特点，而不规则高溶度钛电极抛光法法设备抛光法质（LHCE）经过惰性配制剂（如氢氟醚）来恢复高溶度钛电极抛光法法设备抛光法质的溶液化对的型式，有时候双方的市场单价超贵，因今后的调查关键点应贴到可靠的性、导电性、工作温度适应能力性和钛电极抛光法法设备抛光法质市场单价区间内的取舍上（如甲随时5d-e）。

粉末状电解法质𓂃（SSE）被感觉是的开发微高、高安全防护SIBs的终结处理好方案范文。SSE拥有热安全性好、易然性低、耐用度性好和充电干电池制作方便等缺点，可是气体电解设备设备抛光法质的空调温度阴离子纯水电导率远低于液状体电解设备设备抛光法质。最后，复合枝晶、报价、表层安全性和物理性排斥事情也是nvme固态充电干电池电解设备设备抛光法液的最主要的事情。根据原位固有科技、机器SEI或混合物气体电解设备设备抛光法质的策略性被断定也可以合理处理好综上所述事情（图5f-g）。

图5 a）几种代表性有机磷酸盐的化学结构。b）有机磷的阻燃机理。c）在PC-/EC-DEC-/EC-DMC电解液和磷酸盐电解液（NTP: NaTi₂(PO₄)₃；NVP:NaV₂(PO₄)₃ও）中各种电极材料的放热温度和总热量。d）阳离子在阻燃的高浓电解液中插入碳质负极的行为。e）从HCE到LHCE的稀释过程示意图，以及氢氟醚的代表性化学结构。f）NaFSI（左）和NaTFSI（右）的化学结构。（g）聚丙烯分离器、玻璃纤维和PPDE-CPE的热收缩率为100至150 °C。

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iv）体温智力型素材归避热混乱

ꦯ的发展体温智慧型资料是巧用资料的初中物非理性防御或耐腐蚀酸类质对於体温的反映来撤消热无法控制，包涵热反映隔离膜、电解抛光质和配位混物聚合反应反应物含有剂等（图6b-d）。耐腐蚀撤消寻常是采用加热操作过程中的原子配位聚合反应反应或隔离膜熔解会造成阻值提高而撤消锂电运转来构建的。他们功能性资料需满足了：（1）空调平均温差阻值率高，阻值的影响率大；（2）温和怡人的阻值的影响体温（即居里体温）或配位聚合反应反应/熔融体温；（3）高耐腐蚀和电耐腐蚀增强性，且与锂电有保持良好的兼容。初中物非理性防御撤消是采用初中物非理性防御酸类质对於体温的反映来构建的。类似于热敏资料的开发建设技术将为未来五年开发建设技术卫生的SIBs带来了可行的方式。

图6 a） Celgard隔阂（i）、有机玻璃钢资料纤维的棉（ii）、GF/PVDF-HFP（iii）和GF/PVDF-HFP/PDA（iv）在常温下（上边）挪到200 °C下热除理30多分钟（底）后的图片视频。b）高的热度自聚电解法设备质为热停堆资料的设计原理图。c）热出错铝层和隔阂示用想法。d）智慧热度出错电解法设备液（PPE）在锂电池中的热出错道德行为简答在热滥用权力权力的条件下的随意基缔合原理的示用想法，包括25°C和130°C热滥用权力权力后PPE的光学材料图片视频。

【总结结尾和纵览】

综上，高安全性SIBs的材料设计至关重要。减少Q_p和Q_s，加快热传递速率，使用阻燃剂和热响应材料是提高电池安全性的有效手段。加速钠离子和电子的传输不仅可以降低Q_p，也是实现快速电极反应动力学的前提。在不妨碍电子和离子传输的前提下，声子的传导网络也应该融入材料设计中，以加速热的传递，避免局部过热情况发生。另一个潜在可行的方法是建立一个具有高电子电导和热导率的三维集流体来同时降低Q_p和增加热导率。

当电池进入蓄热阶段时，电池热失控的速度和程度取决于副反应热Q_s。可以通过对电解液成分或添加剂的创新、提高材料的热稳定性、以及采用不含氧的正极材料来减少Q_s，减少风险。

🐭建筑点不着钠铁离子干电池箱是然后目标值，对此点不着电解抛光设备液的发掘技术也是SIBs要遵循的目标。不可逆转热出现异常汇聚物就能够做为电解抛光设备液填加剂、粘胶剂、探针、隔离膜和集电器电线电缆的铝层来利用，是预防干电池箱热刹车失灵的好的方式。结尾，发掘技术具备有高润湿性、低水头损失、成本更低投入、高沸点的轻型隔离膜也将是SIBs的转型目标。

๊当前，对SIBs热物理的深入分析探讨还正处在初级会计关键所在时期，是要有对SIBs的热无效深入分析进展使用越来越入的地基深入分析探讨，为指点原文件制定供给较多的信心。能够的理论模型场景来知道的不同类型的的原文件、配件和電池引发的能量非常不必要的。不仅而且，在原文件、電池、传感器和電池组水平方向依旧是要有较多的实验操作来知道热混乱方式的关键所在主要参数，这样可以对钠化合物電池使用整合评价指标。的确，電池工程项目和散热片理系统软件的别企业创新相对 保证 高稳定性能方面亦是更重要。

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Chao Yang, Sen Xin, Liqiang Mai,* and Ya You*, Materials Design for High-Safety Sodium-Ion Battery, Adv. Energy Mater. 2020, 2000974. DOI: 10.1002/aenm.202000974.