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開發多功能隔膜可以有效解決鋰金屬電池（LMBs）的鋰枝晶和安全問題。

電子科技大學劉孝波、賈坤等人設計了一種功能性隔膜以調節鋰離子傳輸并提高LMBs的安全性。

圖1. 材料制備

具體而言，通過在聚多巴胺（PDA）預改性耐高溫多孔超工程聚芳醚腈 (PEN@PDA)兩側原位生長連續剛性MOF層來調節鋰離子通量分布并抑制鋰枝晶生長。鑒于其在聚合物基底上原位生長的可行性、耐熱性和陰離子吸附能力，這里選擇ZIF-67作為MOFs的代表性材料來構建MOFs/聚合物/MOFs隔膜。更具體地說，涂有PDA的PEN膜作為反應性基質，能夠原位生長均勻的MOF表面層，其精細的形態和表面覆蓋率可以通過簡單地調節MOF前體溶液的溶劑組成來調節。

圖2. 三明治結構MOFs/聚合物/MOFs隔膜的表征

獲得的三明治結構MOFs/聚合物/MOFs隔膜有利于鋰離子傳輸的均勻擴散和電解液的快速擴散。由于PEN@PDA膜上MOFs層的親陰離子特性和明確的固有微孔結構，鋰遷移數(t_Li+)從0.22增加到0.81。

密度泛函理論計算驗證了MOFs層對陰離子遷移的限制。正如預期的那樣，具有大比表面和均勻微孔尺寸的三明治結構MOFs/PEN@PDA/MOFs（以下簡稱MOFs/NA/MOFs）隔膜能夠實現鋰的均勻生長和高度穩定的鋰沉積剝離。此外，MOFs/NA/MOFs隔膜繼承了超工程PEN基體優異的熱穩定性，進一步提高了LMBs的安全性能。因此，與采用傳統PP隔膜的電池相比，采用MOFs/NA/MOFs隔膜的LFP/Li電池表現出顯著提高的循環和倍率性能。

圖3. 全電池性能

Metal-Organic Framework Sandwiching Porous Super-Engineering Polymeric Membranes as Anionphilic Separators for Dendrite-free Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202207969

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?劉孝波/賈坤AFM：三明治結構MOF修飾隔膜實現無枝晶安全鋰金屬電池！

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