港城大支春义Nano Energy：用于安全锂离子电池的双功能隔膜

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港城大支春义Nano Energy：用于安全锂离子电池的双功能隔膜
无枝晶锂离子电池（LIBs）通常需要通过在锂负极上构建人工SEI层来实现，并且不可避免地要在恶劣的运行条件下进行，这给量产带来障碍。这个问题可以通过设计具有锂沉积可调性的多功能隔膜来解决。
香港城市大学支春义等设计了一种名为M-HAP@PVHF的双功能隔膜，其具有出色的耐火性和有效的锂枝晶可调性。

港城大支春义Nano Energy：用于安全锂离子电池的双功能隔膜

图1. 双功能隔膜制备示意图
其中聚（偏二氟乙烯-共六氟丙烯）(PVHF)因其柔韧性和良好的机械强度而被选为聚合物骨架，羟基磷灰石(HAP)纳米线网络作为火焰-阻燃添加剂，以及具有高亲锂性的柔性二维Ti3C2Tx MXene薄片充当锂枝晶调节剂。
由于Ti3C2Tx MXene与F末端固有的锂亲和力，这里形成了富含LiF的致密且均匀SEI 层，从而加速锂离子的剥离和沉积过程并促进均匀的锂沉积。此外，开发的隔膜显示出优异的安全性能，在相同的阻燃测试条件下，远优于传统的聚丙烯（PP）隔膜。

港城大支春义Nano Energy：用于安全锂离子电池的双功能隔膜

图2. 隔膜的多性能表征
受益于上述优势，基于M-HAP@PVHF隔膜的对称电池在2 mA cm-1下可提供700小时的稳定寿命，并具有15.8 mV的超低过电位。同时，这种M-HAP@PVHF 隔膜表现出良好的阻燃性，在防火测试中存活超过20秒，没有任何明显的体积收缩。
此外，Li/M-HAP@PVHF/LiCoO2全电池可以保持稳定的150次循环寿命，库仑效率高于95%。这种双功能隔膜的合理设计可以显著提高构建人工SEI层的实际可行性，并有助于降低电池爆炸的风险，为开发高安全性锂基电池提供了启示。

港城大支春义Nano Energy：用于安全锂离子电池的双功能隔膜

图3. 全电池性能

Bifunctional Separators Design for Safe Lithium-Ion Batteries: Suppressed Lithium Dendrites and Fire Retardance. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107204

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