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具有低成本、優異機械性能的隔膜，如納米纖維材料，被認為是解決堿金屬電池中枝晶問題的可行選擇。消耗枝晶而不是阻擋它們是電池長壽命穩定循環性能的基礎。

圖1. LiNO₃@PVDF@mask隔膜的設計及表征

寧波大學舒杰、章理遠等通過將含有LiNO₃的靜電紡絲層加入到掩模的內襯中，制備了一種具有五層結構的新型多功能隔膜（LiNO₃@PVDF@mask），其中掩模被用作框架，加載了LiNO₃的聚偏氟乙烯（PVDF）層可以通過與鉀枝晶反應生成鈍化層。

以鉀金屬電池為例，LiNO₃@PVDF@mask隔膜具有優良的機械性能，可以有效地應對K枝晶帶來的危害。此外，持續釋放的LiNO₃可以與穿透的K枝晶反應，形成KNO₃和K₂O等非活性物質，阻止枝晶進一步生長。

圖2. 鉀金屬表面的XPS分析和枝晶抑制示意

因此，LiNO₃@PVDF@mask隔膜將用裸鉀金屬組裝的對稱電池的循環壽命延長了近三倍，在更高的電流密度下完成了近3400次循環，并且所得軟包電池在彎曲狀態下也能正常工作。

此外，重要的是，LiNO₃@PVDF@mask隔膜采用了低成本的豐富掩膜，并且在減少液態電解液的情況下，擁有出色的電解液潤濕性，這使得能夠進一步解決成本問題。

總體而言，這項研究開辟了一個新的研究方向，有助于可充堿金屬電池的柔性器件的實際應用。

圖3. 電化學性能研究

Mask-Based Separator with Sustained-Release LiNO3 as Dendrite Growth Barrier for Potassium Metal Battery. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300734

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舒杰/章理遠AEM：通過隔膜緩釋LiNO3，抑制鉀金屬負極枝晶生長

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