材料科学与工程学院隋坤艳教授团队在高性能芳纶锂电隔膜研究中取得重要进展

新闻网讯 近日，材料科学与工程学院隋坤艳教授仿生智能材料团队在新型锂离子电池隔膜材料研究领域取得重要突破。相关成果以“Robust, High-Temperature-Resistant Aramid Nanofiber Separator with Hierarchical Structure for High Performance Lithium-Ion Batteries”为题，发表于纳米材料领域国际顶级期刊 Small（IF=12.1），并被遴选为封面扉页亮点论文。论文第一作者为材料学院2022级硕士研究生刘金磊，通讯作者为隋坤艳教授、李思成副教授以及巢湖学院马涛副教授。

Small期刊封面扉页

常规聚烯烃隔膜受限于材料本征特性，存在热稳定性差、机械强度不足等问题，严重制约了高安全、高能量密度锂电池的发展。芳纶纳米纤维（ANF）隔膜集耐高温、高强韧、阻燃等本征特性与纳米纤维的高纵横比、高比表面积等结构优势于一体，被视为下一代锂电池隔膜的理想材料。然而，如何实现综合性能优异的纯ANF隔膜的简单、可控制备，仍是当前该领域面临的核心挑战。

图1.芳纶纳米纤维低温聚合、多级结构组装及其薄膜材料制备

针对上述挑战，研究团队开发了一种“自下而上”的合成与组装策略：首先通过优化低温缩聚工艺，在无惰性气体保护条件下实现了ANF的高效合成；进而精确调控相分离过程，制备出具有多级结构的沉析纤维。在此基础上，团队创新性地提出“分子—介观—宏观”多尺度纤维仿生组装方法，成功构筑出综合性能卓越的ANF隔膜。该隔膜兼具高温电化学稳定性（100℃循环100次后容量保持率95%）、极端高温尺寸稳定性（300℃热处理尺寸零收缩）及高力学强度（拉伸强度192 MPa）。这些性能的协同作用可有效抑制电池短路，显著降低热失控风险，从而全面提升电池系统的本质安全水平。

本研究为推动下一代高能量密度锂离子电池的发展，提供了重要的材料基础与可行的技术路径。