長(zhǎng)期以來(lái)，熱失控問(wèn)題一直是阻礙具有高能量密度和高功率輸送電池發(fā)展的障礙。在超快速充放電過(guò)程或其他危險(xiǎn)情況下,電池會(huì)在瞬間產(chǎn)生大量熱量，進(jìn)而引發(fā)安全問(wèn)題。為了消散電池中積聚的熱量，科學(xué)家們已經(jīng)提出了幾組物理安全保護(hù)措施，例如采用熔斷式開(kāi)關(guān)、滅火劑和關(guān)閉電流收集器等。但是，這些物理防護(hù)方法僅提供了一次性保護(hù)，使用了這些措施，無(wú)法保證在電池度冷卻后可以自發(fā)恢復(fù)其原始工作狀態(tài)。因此，我們需要設(shè)計(jì)更加智能和能夠主動(dòng)響應(yīng)的內(nèi)部安全策略，以制造具有動(dòng)態(tài)電化學(xué)性能和對(duì)溫度具有自適應(yīng)響應(yīng)的智能電池。

目前市面上出現(xiàn)了一種水凝膠，這種基于溶膠凝膠的過(guò)度水凝膠由于對(duì)環(huán)境溫度的敏感性而受到了廣泛的研究興趣。在低于室溫的情況下，它們通常是液態(tài)的，而在加熱到臨界溫度以上時(shí)，可以很快轉(zhuǎn)變成固態(tài)凝膠。此外，這種相變轉(zhuǎn)變是可逆的，這顯示出水凝膠極佳的溫度敏感性。因此，這種溶膠凝膠轉(zhuǎn)移聚合物可能是設(shè)計(jì)具有智能熱負(fù)荷的高級(jí)電池的良好候選者材料。

最近，一個(gè)由香港城市大學(xué)的支春義（音）教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組宣布他們成功合成了一種溫度敏感的溶膠-凝膠過(guò)渡態(tài)電解質(zhì)，該電解質(zhì)中同時(shí)摻入了質(zhì)子態(tài)的聚合物（N-異丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸）（PNA）。最后這種電解質(zhì)被用于可充電的Zn/α-MnO2電池系統(tǒng)中。在高于低臨界溫度的加熱之后，包含PNA的溶膠-凝膠電解質(zhì)中發(fā)生凝膠化過(guò)程，并且顯著抑制鋅離子的遷移，這導(dǎo)致了電池比容量的降低，同時(shí)電池內(nèi)阻增加，從而關(guān)閉電池。

而在電池冷卻后，電解質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，鋅離子可以在電解質(zhì)中穿行，電池的原始電化學(xué)性能得以恢復(fù)。更重要的是，與傳統(tǒng)策略不同，溶膠-凝膠電解質(zhì)賦予了熱響應(yīng)電池在不同溫度下的動(dòng)態(tài)充放電速率性能，從而實(shí)現(xiàn)電池的“智能”熱控制。這項(xiàng)工作代表了通過(guò)可逆溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)自保護(hù)電池的可行概念。