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劉金平教授Angew.：具有界面化學調(diào)節(jié)功能的聚烯烴基隔膜適用于鉀金屬電池

因鉀金屬的電化學電位低且成本低，鉀金屬電池（KMB）成為高能量密度存儲系統(tǒng)的理想選擇。然而，KMB的實際應用受到內(nèi)在活性K負極的影響。

在此，武漢理工大學劉金平教授團隊報告了一種通用的策略，通過引入定制設(shè)計的具有多個功能單元金屬有機骨架(MOF)，使商用聚烯烴隔膜具有所需的特性以用于KMBs。引入的MOF提供了一系列所需的特性來抑制鉀枝晶，整體的MOF涂層提高了隔膜的彈性模量，引入的官能團和明確定義的孔控制著離子物種在電解液中的傳輸和分布。這些功能單元在改性層中的協(xié)同作用有效地提高了KMBs的性能。

圖1. 功能隔膜物理化學表征

具體而言，該工作提出了一種使用功能單元對隔膜改性的策略，以實現(xiàn)穩(wěn)定的KMBs。納米功能層的引入不僅提高了K⁺的導電性，而且使負極-電解液-隔膜界面K⁺的分布更加均勻。

同時，涂層提高了隔膜的彈性模量，表現(xiàn)出較強的抗枝晶生長能力。通過使用該功能隔膜，不同的KMBs系統(tǒng)顯示出優(yōu)越的倍率和穩(wěn)定的長期循環(huán)性能。因此，這種新型的PEP-NM隔膜有望替代目前用于KMBs的厚而昂貴的玻璃纖維隔膜。

圖2. 基于普魯士藍鉀納米顆粒正極的全電池性能

Polyolefin-Based Separator with Interfacial Chemistry Regulation for Robust Potassium Metal Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202306325

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劉金平教授Angew.：具有界面化學調(diào)節(jié)功能的聚烯烴基隔膜適用于鉀金屬電池

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