近日，我院郑高峰副教授团队通过一步同轴静电纺丝制备了一种“强大”且防火的核壳膜并用作电池隔膜，为制备高性能、安全的电池隔膜提供了一种新方法，相关成果以“Coaxial Electrospun Tai Chi-Inspired Lithium-Ion Battery Separator with High Performance and Fireproofing Capacity”为题发表于国际期刊ACS. Applied Materials & Interfaces（IF=9.5）。
开发高性能、阻燃隔膜是提高电池安全性和效率的关键。静电纺丝纳米纤维膜由于其高孔隙率、高吸液性和耐腐蚀性而被广泛用作电池隔膜。添加阻燃剂是制备阻燃电纺隔膜的有效方法。为了防止有机阻燃剂泄漏到电解液中影响电化学性能，尽管已经制备出具有良好阻燃性和高电化学性能的电池隔膜，但隔膜在高温下严重收缩的问题仍然是一个主要挑战。而且，内置阻燃剂也不可避免地降低了阻燃效率。郑高峰副教授团队受太极拳的启发，开发了一种内外培养的新策略，以抵抗高温并获得更强的阻燃性。同轴静电纺丝是一种特殊的工艺，可以帮助制备具有特殊结构和功能的核壳纳米纤维（如下图所示）。
（用于制造TPP@PVDF/SiO2/GO纤维的同轴静电纺丝工艺示意图）
该团队通过同轴静电纺丝制备了安全、高性能的核壳结构TPP@PVDF/SiO2 /GO隔膜。外层GO和SiO2赋予纤维良好的电化学性能和热稳定性；内层TPP避免了早期漏电导致的电化学性能下降的问题，同时赋予纤维优异的阻燃性。TPP@PVDF/SiO2/GO隔膜在150℃时的收缩率仅为3.79%，仅为PVDF@TPP隔膜收缩率(33.9%)的10%左右。TPP@PVDF/SiO2/GO隔膜电池初始容量达到164 mA hg –1在0.5C下，100次充放电循环后仍保持初始容量的95%。最重要的是，TPP@PVDF/SiO2/GO隔膜在明火中15秒内不会燃烧，并保持了91.2%的完整性。这项工作强调了太极拳启发的协同增强耐火性的策略，而不是仅仅关注同轴结构本身，有望极大地促进安全、高性能电池隔膜的发展。
我院郑高峰副教授为论文通讯作者，硕士研究生曾紫悦为该论文第一作者，研究生邵尊桂、沈锐敏、李浩男也参与了相关工作。此外，研究工作得到了厦门理工学院李文望教授、王翔教授、姜佳昕老师的指导。该研究获得国家自然科学基金、广东省自然科学基金、福建省自然科学基金、福建省中青年教师教育科研项目的资助和支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c08757
