徐朝和/王荣华Adv. Sci.：功能化隔膜助力锂负极高容量3000次循环！

锂金属作为可充锂金属电池(LMBs)的负极的直接应用仍然受到一些令人讨厌的问题的阻碍，例如锂枝晶的形成、低库仑效率以及由此引起的安全问题。

重庆大学徐朝和、王荣华等通过在商用12 µm聚乙烯隔膜上轻松刮涂轻薄功能层制备了一种先进的复合隔膜，以稳定锂负极。

图1 功能隔膜设计

这种先进复合隔膜(TV-PE)的总厚度为15 µm，功能层包括还原氧化石墨烯(rGO)、单宁酸(TA)和VS₄，其中TA可增强复合隔膜的离子电导率，VS₄有望改变锂负极上的SEI结构，此外具有大纵横比的二维rGO片既可改善隔膜表面，也可用作粘结剂将TA和VS₄包起来，以达到三者协同效果。

因此，与原来的PE隔膜相比，TV层调节获得高Li⁺传输，将锂迁移数从0.48提高到0.68。此外，结合SEI的调整，锂离子通量被引导以实现均匀的锂沉积，即使锂沉积容量高30 mAh cm⁻²，TV-PE隔膜也可以实现紧凑的鹅卵石状锂沉积。

图2 锂对称电池性能

受益于上述优势，采用TV-PE隔膜锂负极在3.5 mAh cm⁻²的高容量下可以稳定循环多达3000次。更重要的是，所设计的TV-PE隔膜在典型的LMBs系统中表现出广泛的兼容性，不仅使锂硫电池在循环150次后仍实现了3 mAh cm⁻²的高容量，而且保证了具有商业LFP和LMNC-622正极的锂金属全电池的高库仑效率和稳定的循环性能。采用设计TV-PE隔膜和LMNC-622正极的软包薄电池可以稳定循环80次，在未来的LMBs中显示出巨大的实际应用潜力。

图3 全电池性能

Functionalized 12 µm Polyethylene Separator to Realize Dendrite-Free Lithium Deposition toward Highly Stable Lithium-Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202102215

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徐朝和/王荣华Adv. Sci.：功能化隔膜助力锂负极高容量3000次循环！

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