哈工大何伟东EnSM：用于先进锂离子电池的薄隔膜的最新进展

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哈工大何伟东EnSM：用于先进锂离子电池的薄隔膜的最新进展
锂基电池在便携式电子设备和新能源汽车等不同领域具有广阔的应用前景。隔膜作为电极之间的物理屏障以及离子传输的可靠桥梁，在维持电池的可持续性方面起着至关重要的作用。
遗憾的是，锂基电池领域的大多数研究只集中在 20-25 μm 之间的隔膜上，以实现电池安全性和性能之间的平衡。然而，这样厚的隔膜牺牲了电池内部容纳活性材料的自由空间，从而阻碍了下一代高能量密度锂基电池的进一步发展。具有强大机械强度的薄隔膜无疑是使锂基电池更可靠、更安全的首选。
哈尔滨工业大学何伟东等人综述了锂基电池、锂离子电池(LIB)和锂硫(Li-S)电池薄隔膜的最新进展。
哈工大何伟东EnSM：用于先进锂离子电池的薄隔膜的最新进展
通常，理想的电池隔膜应具备以下特性：
1）良好的热稳定性，保证高温下的平稳运行；
2）足够的机械强度以阻止枝晶渗透；
3）良好的电解液润湿性和足够的电解液吸收以促进电化学性能；
4）长期化学稳定性以提高电池的耐用性；
5）简单的制造技术和低成本。
哈工大何伟东EnSM：用于先进锂离子电池的薄隔膜的最新进展
图1 隔膜厚度对体积能量密度的影响
该综述讨论了已发表的关于锂离子电池和锂硫电池中使用的薄隔膜的研究。目前，大多数关于薄膜的报道都是基于对传统聚烯烃隔膜的改进。通过在Celgard膜表面涂覆或接枝超薄功能层，可以显著改善传统聚烯烃隔膜高度疏水和热不稳定的缺点。并且在锂硫电池中可以实现多硫化物的抑制。
聚合物和无机纳米颗粒是用于改性商业聚烯烃隔膜的常用材料。以这种方式制备的复合隔膜具有足够的机械强度和良好的电解液润湿性，这绝对有利于电池的电化学性能。特定的涂层可以显著均匀化锂离子的分布，通过锂负极的界面改性减少锂枝晶的沉积。MOF和COF等材料领域的一些热点也为Li-S电池薄隔膜的开发提供了新思路，因为其可设计的结构和理想的性能带来了出色的多硫化物抑制作用。
然而，薄改性聚烯烃隔膜的厚度受到基底膜厚度的严重限制。5μm的厚度已经成为传统聚烯烃隔膜的天花板。此外，就涂层的稳定性而言，电池的长期运行仍然是一个大问题。因此，需要更多的努力集中在寻找聚烯烃隔膜的高性能替代品和开发一种简单高效的制造技术来制备薄隔膜。
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图2 锂基电池薄隔膜的制备方法
Recent progress in thin separators for upgraded lithium ion batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.028

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