基于板状勃姆石互补电极设计的柔性多色电致变色超级电容器及其可扩展喷涂制备技术实现实时能量可视化

本研究创新性地采用板状勃姆石（AlOOH）颗粒制备陶瓷涂层隔膜，通过水热合成法成功构建层状结构，显著提升锂离子电池（LIB）的热稳定性（150℃热收缩率<5%）和机械强度，同时优化孔隙分布促进电解质浸润和离子传输，为高安全性和高容量LIB发展提供新策略。

　　

Highlight

板状勃姆石颗粒通过其高比表面积（BET：11.88 m²/g）和面内取向特性，在涂层中形成独特的层状微观结构，显著增强隔膜的电解质亲和性与离子传输效率。

Preparation of the powders and separators

通过水热合成法制备立方体状与板状两种勃姆石粉末。以Al(OH)₃（D₅₀≈1.5μm）为前驱体，通过调控结晶动力学实现颗粒形貌控制。板状颗粒在合成过程中抑制z轴生长，形成高纵横比的片层结构。

Results and discussion

扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析显示，板状勃姆石（B-plate）相比立方体状（B-cuboid）具有更优异的层状堆叠特性，形成薄而均匀的孔隙网络。该结构不仅提升电解质吸收能力（接触角降低42%），还使离子电导率提高至1.2 mS/cm。热稳定性测试表明，B-plate涂层隔膜在150℃下热收缩率低于5%，有效抑制聚乙烯（PE）基材变形。机械性能测试中，板状颗粒涂层表现出更高剥离强度（0.32 N/mm）和抗穿刺性。

Conclusion

板状勃姆石通过构建层状结构和均匀孔隙分布，显著提升隔膜的综合性能。其优异的电解质润湿性和离子传输效率使半电池在倍率性能测试中保持最高放电容量，为开发高安全性与高能量密度的锂离子电池提供创新材料解决方案。