王宇/傅雪薇AFM：通过自组装二维微流体技术获得功能涂层稳定锂金属负极

微流体技术对纳米/微制造具有极大的兴趣，但传统上仅限于微通道内。打破这一限制，开发二维微流体技术有望拓展微流体技术的潜力。

图1. 自组装二维微流体制备PMFS的概念及其在锂金属负极中的应用

四川大学王宇、傅雪薇等通过利用多孔电池隔膜的毛细管效应，提出了一种自组装毛细管二维微流体的概念，以实现在隔膜上控制良好的功能涂层。

实验和模拟研究考察了这种二维微流体的毛细管辅助液体裁剪行为，结果发现毛细管数是控制二维微流体厚度的关键参数。在应用研究中，该二维微流体采用了玉米蛋白溶液，干燥后在隔膜上生成具有电化学活性的自组装蛋白微球涂层。

图2. 对称电池性能

由此产生的蛋白质微球功能化隔膜（PMFS）可对锂金属负极表面起到生化稳定作用。首先，PMFS可作为球形模板调节锂离子的均匀沉积。其次，类似于药物的持续释放，PMFS将溶解的蛋白质作为功能添加剂释放到液态电解液中，帮助形成具有高导电性锂-碳-氮成分的坚固固态电解质界面相。

这项研究不仅提出了一种用于表面纳米/微制造的简便自组装二维微流体技术，还为稳定锂金属负极提出了一种前景广阔的基于蛋白质的物理化学策略。

图3. 磷酸铁锂电池性能

Electrochemical Active Micro-Protein Coating by Self-Assembling 2D-Microfluidics for Stabilizing Lithium Metal Anode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310593

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王宇/傅雪薇AFM：通过自组装二维微流体技术获得功能涂层稳定锂金属负极

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