导读：

锂离子电池（LIBs）在减少汽车行业碳排放方面发挥着关键作用，但其应用受到安全性和性能失效的制约。智能技术为此类问题提供了潜在的解决方案，而仿生微胶囊技术正是提升智能锂离子电池性能和安全性的一种重要手段。不过，尽管该技术前景广阔，目前相关研究仍不够深入。

近期，吉林大学汽车工程学院高镇海教授团队联合化学学院陆海彦教授等人发表综述，系统阐述了四类仿生微胶囊（电极自修复突释型、界面形成缓释型、活性锂缓释型、阻燃突释型）在智能锂离子电池中的应用，深入探讨了其仿生设计理念（如人体激素分泌负反馈、免疫细胞控释机制等）、工作原理及性能提升效果。通过封装修复剂/阻燃剂等核心材料可解决传统添加剂直接使用导致的电化学性能下降问题。相关研究成果以“Bioinspired microcapsules toward smart lithium-ion batteries: Concept, mechanism, performance, and criteria”为题目，发表于期刊《Journal of Energy Chemistry》。

本文要点：

1、本文综述了微胶囊的制备方法，包括物理、化学和物理化学技术。

2、这些微胶囊根据其机制分为电极自修复爆破微胶囊、界面形成缓释微胶囊、活性锂缓释微胶囊和阻燃爆破微胶囊。

3、全面分析了这些微胶囊的仿生设计理念、机制和性能，以及适用于LIB的微胶囊的设计标准。

4、最后，本文探讨了微胶囊技术在LIB中的潜在应用及其未来趋势，如增强固态电池等新应用的现有技术和开发新型微胶囊。

一张图读懂全文

几种常见的微胶囊制备方法

图1.电极自修复突释微胶囊（ESHBMs）、界面形成缓释微胶囊（IFSRMs）、阻燃突释微胶囊和活性锂缓释微胶囊在LIB中的应用。

图2.制备微胶囊的常用化学方法以及微胶囊的典型结构和形态。（a）原位聚合，（b）界面聚合，（c）悬浮聚合，（d）乳液聚合。

图3.电极自修复突释微胶囊。（a）仿生灵感。（b）机制。（c）微胶囊的SEM表征。（d）含微胶囊电极作用过程的SEM表征。（e）电流密度为2.1 A/g时的电池循环容量。（f）电流密度为2.1、4.2和8.4 A/g时的电池倍率性能。

图4.界面形成缓释微胶囊。（a）仿生灵感。（b）机制。（c）VC@聚氨酯（PU）/PUF微胶囊。（d）VC微胶囊的SEM表征。（e）含有VC添加剂和VC微胶囊的电池在不同速率下的容量保持率。（f）MAG-10/NCA电池的长期容量保持率和（g）界面电阻，该电池的电解质中含有VC添加剂（0、2和5 wt%）和VC微胶囊（5 wt%），温度为1℃，循环400次。

图5.活性锂缓释微胶囊。（a）机制。（b）微胶囊的TEM表征和（c）元素图谱。（d）使用Li@Cu和Li@ICPC电极的电池在0.2C下的循环性能。（e）使用Li@ICPC、Li@CPC和Li@Cu正极的电池的倍率性能（3 mAh cm^-2）。

图5.活性锂缓释微胶囊。（a）机制。（b）微胶囊的TEM表征和（c）元素图谱。（d）使用Li@Cu和Li@ICPC电极的电池在0.2C下的循环性能。（e）使用Li@ICPC、Li@CPC和Li@Cu正极的电池的倍率性能（3 mAh cm^-2）。

图6.阻燃突释微胶囊。（a）仿生灵感。（b）机制。（c）DMTP@PMMA的制备过程。（d）DMTP@PMMA的SEM表征。（e）DMTP@PMMA的阻燃试验。（f）电池的循环容量保持。（g）热失控过程中NCM523电池的温度曲线。（h）基于PE和N-H-microcapsule@PE隔膜的NCM523电池的循环稳定性。

图7.微胶囊在LIB中的应用前景。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.03.016