孙世刚/乔羽/周豪慎AFM：沸石涂层隔膜有效抑制可充电池中的穿梭效应

可溶性物质在电池内部从正极到负极的有害穿梭是限制可充电池稳定性和可逆性的关键。

厦门大学孙世刚、乔羽、南京大学周豪慎等开发了一种沸石分子筛修饰隔膜，以利用沸石分子筛的有序孔道（4Å）来有效地阻挡可溶性物质的穿梭。

图1 zeolite@celgard的表征

通过在典型使用的celgard隔膜上涂覆均匀且薄的沸石层（5µm），成功地构建了具有柔性和网格化制备特点的zeolite@celgard隔膜。zeolite@celgard中沸石颗粒之间存在的间隙通过施加8MPa的外部压力来压制降低。作为具有成本效益和多功能的隔膜，zeolite@celgard可以有效地解决可溶性物质穿梭引起的一系列副反应（容量/能量快速衰减、低CE和负极腐蚀）。结合从Li/LMO电池系统中循环后锂金属表面收集的1H/19F NMR、ICP和XPS结果，以及Li/S电池中随时间变化的原位拉曼测试和Li/O₂电池中氧化还原介质穿梭的渗透实验，zeolite @celgard的分离功能和附加的H₂O/HF清除剂作用得到了有效证明。

图2 Zeolite@celgard阻止了Li/LMO电池中可溶性Mn²⁺的穿梭

与目前采用的celgard/玻璃纤维隔膜相比，zeolite @celgard可以明显提高Li/LMO电池在高温、快充和电解液中存在大量H₂O的情况下的电化学循环性和可逆性，Li/S电池在严苛条件下的循环，Li/O₂电池在不同有限容量下的运行。最后，构建具有成本效益和多功能的zeolite@celgard隔膜，不仅可以抑制该工作中报道的可充电池系统中的可溶性物种，而且有望应用于其他可充电池系统，如液流电池和碱（Li、Na、K）-卤素/硫电池。

图3 eolite@celgard可抑制Li/S和Li/O₂电池中的可溶性物质

Restraining Shuttle Effect in Rechargeable Batteries by Multifunctional Zeolite Coated Separator. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211774

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